3.conceptos basicos
- 1. Para diseño de acero, el peralte se considera de la cara en compresión sea momento positivo o negativo
- 2. M + - + N - + - + V - + + CONVENCION DE SIGNO EN DIAGRAMAS - - EJESLOCALES–REGLADELAMANODERECHA EJE3=CIAN SAP2000 NORMALALPLANO 1-2 DELFRAME EJE2=BLANCO SAP2000 PERPENDICULARALFRAME EJE1=ROJO SAP2000 PARALELO ALFRAME ENSAP2000FRAME=ELEMENTO (VIGA,COLUMNA,ETC)
- 3. CONVENCIONDE SIGNOS PUNTO DE CORTE V+ V- M+ M- N+ N- V+ = CORTANTEPOSITIVA V- = CORTANTE NEGATIVA M+ = MOMENTO FLECTOR POSITIVO M- = MOMENTO FLECTOR NEGATIVO N+ = AXIAL POSITIVA N- = AXIAL NEGATIVA
- 4. CONVENCIONDE SIGNOS TRAMO DE CORTE V+ V- M+ M- N+ N- V+ V- M+ M- N+ N- REACCIÓN DEL LADO OPUESTO
- 5. PUNTO DE CORTE EJEMPLO: VIGA DE ESTRUCTURA METALICA SE USA CONVENCION POSITIVA PARA ANALIZAR C SI SE ANALIZA DESDE EL LADO IZQUIERDO DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ELEMENTO (VIGA) FUERZA CORTANTE, MOMENTO FLECTOR Y FUERZA AXIAL POSITIVA DEL LADO OPUESTO REACCIONES DEL APOYO FIJO SI SE ANALIZA DESDE EL LADO DERECHO DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ELEMENTO (VIGA) FUERZA CORTANTE, MOMENTO FLECTOR Y FUERZA AXIAL POSITIVA DEL LADO OPUESTO REACCION DEL APOYO MOVIL
- 6. - - CONVENCIONEN DIAGRAMAS V - + + M N + - - + -+ + EJES LOCALES – REGLA DE LA MANO DERECHA EJE 3 = CIAN SAP 2000 NORMALAL PLANO 1-2 DEL FRAME EJE 2 = BLANCO SAP 2000 PERPENDICULAR AL FRAME EJE 1 = ROJO SAP 2000 PARALELOAL FRAME EN SAP 2000FRAME= ELEMENTO (VIGA, COLUMNA,ETC)
- 7. SALIDA DE LOSESFUERZOS INTERNOS
- 8. EL ELEMENTO DE CASCARA (SHELL)
- 10. TIPOS DE SECCION
- 11. ESFUERZOS DE TENSION Y FUERZAS INTERNAS MENBRANALES
- 12. ESFUERZOS DE TENSION Y FUERZAS INTERNAS DEL ELEMENTO SHELL
- 16. TEMA VI Fuerza Cortante y Momento Flector Mecánica Racional 10 Profesora: Nayive Jaramillo S.
- 17. Contenido • Vigas. • Pórticos. • Fuerza Cortante (V). • Momento Flector (M). • Convenio de signos. • Diagramas de fuerza cortante y momento flector. • Método simplificado. • Relaciones entre cargas, fuerzas cortante y momento flector. • Método del Vector unitario para determinar la fuerza cortante.
- 18. Fuerza Cortante (V) y Momento Flector (M) Todo análisis estructural se realiza para: a) Determinar la capacidad de soportar las cargas para las cuales fue diseñada la estructura , b) Determinar las dimensiones más adecuadas para resistir , (comparar los esfuerzos que soporta el material contra los esfuerzos actuantes o los previstos.). Los Esfuerzos en una sección dada pueden ser determinados sí se hace una sección imaginaria en un punto de interés, y se considera como un cuerpo rígido en equilibrio cada una de las partes en las que fue dividido el total. Estos esfuerzos podrán ser conocidos si se conocen todas las fuerzas externas.
- 19. Elemento estructural viga • VIGA: es un elemento estructural donde una de sus dimensiones es mucho mayor que las otras dos, y a través de uno o más apoyos transmiten a la fundación u otros elementos estructurales las cargas aplicadas transversalmente a su eje, en algunos casos cargas aplicadas en la dirección de su eje. W N h N b L = longitud (LUZ)
- 20. Elemento estructural viga • Clasificación de las Vigas – Por su forma • De alma llena – Por Sus características Estáticas • Isostáticas • Hiperestáticas.
- 21. Pórticos • Pórtico se puede definir como un conjunto de elemento estructurales unidos en sus extremos mediante juntas rígidas o pernos, además se cumple que los ejes de las viga no está alineado.
- 22. Fuerza Cortante (V) • Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la viga (o elemento estructural) que actúan a un lado de la sección considerada. • La fuerza cortante es positiva cuando la parte situada a la izquierda de la sección tiende a subir con respecto a la parte derecha. 1 V 1 V V 1 1 V (+) sección 1-1 considerada
- 23. Momento Flector (M) • Es la suma algebraica de los momentos producidos por todas las fuerzas externas a un mismo lado de la sección respecto a un punto de dicha sección. • El momento flector es positivo cuando considerada la sección a la izquierda tiene una rotación en sentido horario. V 1 M M Tracción en la fibra inferior M M 1 V (+) sección 1-1 considerada
- 24. Convenio de Signo para V y M • Sección considerada M VM V (+) Izquierda Derecha
- 25. Diagramas de fuerza cortante y momento flector • Estos permiten la representación grafica de los valores de “V” y “M” a lo largo de los ejes de los elementos estructurales. • Se construyen dibujando una línea de base que corresponde en longitud al eje de la viga (Elemento Estructural, ee) y cuyas ordenadas indicaran el valor de “V” y “M” en los puntos de esa viga. V M X X
- 26. Diagramas de fuerza cortante y momento flector • La Fuerza cortante (V) se toma positiva por encima del eje de referencia. + - • Los valores de momento flector (M) se consideran positivos por debajo del eje de referencia, es decir los diagramas se trazan por el lado de la tracción. - +
- 27. Diagramas de fuerza cortante y momento flector • Los máximos y mínimos de un diagrama de momento flector corresponden siempre a secciones de fuerza cortante nula. Para poder obtener la distancia (X, Yo d) donde el momento flector es máximo o mínimo se igualará a cero la expresión de Fuerza cortante, luego se despeja dicha distancia (X, Y o d). d X Y • Los puntos donde el momento flector es nulo se denominan los puntos de inflexión sobre la elástica.
- 28. 6tn X b Relaciones entre Carga y Fuerza Cortante. • El incremento de la fuerza cortante con respecto a la distancia (X, Y o d) en una sección cualquiera de una viga o elemento estructural (situada a una distancia, x, y o d, de su extremo izquierdo) es igual al valor del área de la carga de dicha sección. W = 3tn/m a V(x) = 6 – 3*X Vb-Va = área de la carga Vb-Va = 3*X
- 29. Diagrama de Fuerza Cortante (V) • Si en un tramo del elemento estructural (viga, columna, inclinado) no actúa ninguna carga la curva de la fuerza cortante permanecerá recta y paralela al eje del elemento estructural. 8tn 6tn 2m • V + -
- 30. Diagrama de Fuerza Cortante (V) • Cuando en un tramo del elemento estructural se aplique una carga distribuida uniformemente, la línea de la fuerza cortante será inclinada, o sea tendrá una pendiente constante con respecto al eje del elemento. 8tn 2m 6tn 6t n + V - -10tn
- 31. Diagrama de Fuerza Cortante (V) • Para Carga distribuida con variación lineal de su intensidad, la curva de fuerza cortante será una línea curva de segundo grado. • En los puntos de aplicación de cargas concentradas (puntuales) EXISTIRÁ una discontinuidad en el diagrama de fuerza cortante.
- 32. Relación entre Fuerza Cortante y Momento Flector • El incremento del momento flector con respecto a la distancia (X, Y o d) en una sección cualquiera del elemento estructural situada a una distancia (X, Y o d) de su extremo izquierdo es igual al valor del área del diagrama de fuerza cortante en la correspondiente sección.
- 33. 6m W = 4ton/m W= 2ton/m W = 2ton/m A B C D E M = 12ton-m F 3m RB = 8ton Rc = 13ton RF = 5ton 4m2m 6m Diagrama de fuerza cortante. +7 +7 +2 0 0 -6 -6 -2 -5
- 34. CONTENIDO BASICO DE UNA MEMORIA DE CALCULO EN LO REFERENTE A ANALISIS ESTRUCTURAL
- 35. INDICE 1.0 Justificación de la solución Adoptada l.01 Estructuración 1.02 Planteamiento de la Cimentación. 2.0 Método de Cálculo (Análisis y Diseño) 2.01 Análisis Estructural 2.02 Modelo estructural Digitalizado 2.03 Diseño en Concreto Armado 2.04 Diseño en Acero Estructural 2.05 Diseño en Mampostería de ladrillo 2.06 Limites de Deformación 3.0 Características de los Materiales 3.01 Concreto 3.02 Acero de Construcción 3.03 Acero Estructural Laminado 3.04 Acero Estructural Conformado (Armado) 3.05 Mampostería de ladrillo 4.0 Cargas 4.01 Carga Muerta 4.01.01 Materiales 4.01.02 Dispositivos de Servicios y Equipos 4.01.03 Tabiques 4.02 Carga Viva 4.02.01 Carga Viva de Piso 4.02.01.01 Carga Viva mínima repartida 4.02.01.02 Carga Viva Concentrada 4.02.01.03 Conformidad 4.02.02 Carga Viva para Aceras. Pistas. Barandas. Parapetos y Columnas en Zonas de Estacionamiento. 4.02.02.01 Aceras y Pistas 4.02.02.02 Barandas y Parapetos 4.02.02.03 Columnas en Zonas de Estacionamiento 4.02.03 Carga Viva de Techo.
- 36. 4.02.03.01 Carga Viva 4.02.03.02 Cargas Concentradas 4.02.03.03 Cargas Especiales 4.02.04 Cargas Vivas Móviles 4.02.04.01 Automóviles 4.02.04.02 Camiones 4.02.04.03 Ferrocarriles 4.02.04.04 Puentes Grúa 4.02.04.04.01 Cargas Verticales 4.02.04.04.02 Cargas Hori7ontales 4.02.04.05 Tecles Monorrieles 4.02.04.05.01 Cargas Verticales 4.02.04.05.02 Cargas Horizontales 4.02.04.06 Ascensores. Montacargas y Escaleras Mecánicas. 4.02.04.07 Impacto de Motores 4.02.04.08 Asientos en Lugares de Asamblea. 4.03 Cargas de Viento 4.03.01 Tipo de Edificación (Clasificación) 4.03.02 Velocidad de Diseño 4.03.03 Carga Exterior de Viento 4.03.04 Carga Interior de Viento 4.04 Cargas Sísmicas 4.04.01 Factor de Zona (Z) 4.04.02 Categoría de la Edificación. Factor de Uso (U) 4.04.03 Parámetros de Suelo 4.04.03.01 Factor de Amplificación de Suelo (S) 4.04.03.02 Periodo de Suelo (Tp) 4.04.04 Peso de la Edificación (P) CM+%CV . 4.04.05 Desplazamientos Laterales max.-Junta Dilat mín. 4.04.06 Control de Giros en Planta 4.04.07 Efectos de Segundo orden ( P Delta) 4.04.08 Factor de Reducción (R ).seg6n Sistema Estructural 4.04.09 Adopción del Sistema Estructural (Tabla 7) 4.04.10 Configuración Estructural ( Irregularidades)
- 37. 4.04.11 Procedimientos de Análisis 4.04.11.01 Análisis Estático 4.04.11.01.01 Periodo Fundamental- Valor de CT 4.04.11.01.02 Fuerza Cortante en la Base 4.04.11.01.03 Distr. De Fuerza Sísmica en Altura 4.04.11.01.04 Efectos de Torsión 4.04.11.01.05 Fuerzas Sísmicas Verticales 4.04.11.02 Análisis Dinámico 4.04.11.02.01Análisis por Superposición Espectral 4.04.11.02.01.01 Modos de Vibr 4.04.11.02.01.02 Criterio Superpos. 4.04.11.02.01.03 Fza.Cor.Mín.Base 4.04.11.02.01.04 Torsión 4.04.11.02.02 Análisis Tiempo Historia
- 38. 1.0 JUSTIFICACION DE LA SOLUCIÓN ÁDOPTADA 1.01 Estructuración.- La relación largo entre ancho no exceda a 4, esto debido a que se esta trabajando con un sistema de losa de entrepiso y garantizar la validez del diafragma rígido. (ART 14.3 E.070). Los bloques definidos en el proyecto tienen distinto sistema estructural, tal como se detalla en el cuadro siguiente: 1.02 Planteamiento de la Cimentación.- Los bloques dos pisos se está planteando un sistema Aporticado con columnas, vigas y losas aligeradas de concreto armado de E=0.20m y cimentación predominantemente con zapatas aisladas y conectadas. Los bloques de ss.hh, administración, y vestidores, se esta planteando un sistema de albañilería confinada con vigas y columnas de arriostre y la cimentación predominante es zapatas corridas y cimentos corridos. 2.0 MÉTODO DE CÁLCULO ( ANÁLISIS Y DISEÑO) 2.01 Análisis Estructural.- El análisis estructural de la edificación. se ha hecho mediante. el programa Etabs . Este programa utiliza métodos matriciales y la solución de múltiples ecuaciones de múltiples incógnitas, que corresponden a esfuerzos y deformaciones de los diferentes elementos de una estructura. 2.02 Modelo Estructural Digital.- Para los efectos del análisis, se ha configurado un Modelo Tridimensional, conformado por sistemas de Vigas, Columnas, Muros de Corte y Losas de Techo. BLOQUE SISTEMA ESTRUCTURAL PABELLON APORTICADA
- 39. 2.03 Diseño en Concreto Armado.- El diseño en concreto amado se hizo usando el programa Etabs y hojas de cálculo, la norma de diseño adoptada es ACI 318-95. Las combinaciones de Carga son 1.5 DL 1. 5DL+1. 8LL O.9DL±1.25EL 1.25( DL+LL±EL) Donde: DL = Carga Muerta LL = Carga Viva EL = Carga de Sismo El diseño de los elementos de concreto están fundamentados en la mecánica estructural conocida, es decir, en el conjunto de conocimientos científicos que permiten predecir con cierta seguridad el comportamiento de la estructura (Resistencia y deformaciones ante la aplicación de cargas), y que con las proposiciones fundamentales establecidas, nos lleva a las formulas matemáticas básicas, propuestas para resolver las incógnitas referidas (formula de whitney y otras). El método de diseño es el de "Rotura", ó diseño plástico, mediante el cual los elementos deben dimensionarse para que tengan una resistencia adecuada (inferior a la que entraría al rango elástico), utilizando los factores de Carga (de las combinaciones) y los factores de reducción de resistencia (2) (Flexión, Tensión axial , Tensión axial y flexión: 0.90, Flexo compresión con estribos en espiral : 0.75, Flexo compresión con estribos: O.70 y Torsión :0.85. 2.05 Diseño en Mampostería de ladrillo.- El diseño de la mampostería de ladrillo se hace por métodos manuales (El Programa SAP2000 no diseña albañilería pero si realiza el análisis estructural), y siguiendo la Norma Peruana E-070 Albañilería.
- 40. 2.06 Limites de Deformación.- Los elementos de concreto armado sujetos a flexión están diseñados para tener una rigidez adecuada a fin de limitar cualquier deformación que pudiese afectar adversamente la resistencia o la condición de servicio de la estructura. Los limites son establecidos por la norma ACI 318-95. 3.0 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES 3.01 Concreto.- De peso normal con una resistencia a la compresión F'c=210Kg/cm2 (Aporticados). 3.02 Acero de Construcción.- Acero corrugado de Construcción Grado 60 (Fy=4,200 Kg/cm2), y que cumple con la Norma ASTM A6l5-M. Para Aceros a ser soldados se empleará las Barras que cumplan la norma ASTM A706. 3.05 Mampostería de ladrillo.- Se empleara Ladrillo Artesanal, y Mortero P2 para lograr una resistencia de la albañilería f’m de 35 Kg/cm2, V’m de 5.31 Kg/cm2, 3.06 Material de Afirmado.- Se usara material de cumplan los requisitos de las especificaciones con las principales características: Valor Relativo de soporte (CBR-ASTM D-693) mino 80%., Compactación Proctor Modificado(ASTM D-155ó) mín 100%, Limite Líquido(ASTM D-423) máx. 25%, Indice Plástico (AS1M D-424) máx. 4%. 4.0 CARGAS Se aplicó datos de la Norma de cargas E-020, y la Norma de Diseño Antisísmico E-030. 4.01 Carga Muerta.- Las cargas a aplicarse serán cargas de superficie (Kg/m2), aplicadas en losas de Techo, Cargas lineales aplicadas en Vigas (Kg/ml), debidas a peso de muros de mampostería, y Cargas Puntuales de sismo horizontales aplicadas en los techos. 4.01.01 Materia1es.- Se calculo el peso de los materiales de techo, como son: concreto de losa y viguetas, ladrillo hueco, contrapisos, pisos
- 41. cerámico, pastelero, yeso etc. Esto nos da un Peso/m2 de techo que es aplicado directamente a las losas de techo, que conforman el modelo digital de la estructura. 4.01.02 Dispositivos de Servicios y Equipos.- no considerados 4.01.03 Tabiques .-Se calculó el Peso/ml de los muros de tabiquería que fueron aplicados a las vigas que los soportan directamente en el modelo digital 4.02 Carga Viva 4.02.01 Carga Viva de Piso 4.02.01.01 Carga Viva mínima repartida.- 4.02.01.02 Carga Viva Concentrada.- No considera 4.02.01.03 Conformidad.-Verificada 4.02.03 Carga Viva de techo 4.02.03.01 Carga Viva.- Se considero 30 Kg/m2, para techos con una inclinación de hasta 3º con respecto a la horizontal 4.02.03.02 Cargas Concentradas.- No Hay. 4.04 Cargas Sísmicas.- Habiéndose optado por el análisis dinamico, se aplicaron los espectros de sismo, en 02 direcciones ortogonales ( X Y Y). Previamente se definieron los Diafragmas por Piso. El espectro de diseño se obtuvieron de la aplicación de la Norma de Diseño sismorresistente E- 030, según las siguientes consideraciones: Tipos de cargas de Gravedad 2 Valor (kg/m ) Muerta Losa Aligerada 300 Cobertura de Techo 80 Cielo Razo de Yeso 20 Viva Entrepiso 500 Azotea 200
- 42. 4.04.01 Factor de Zona (Z) : Z=0.40, al ubicarse la Obra en el Departamento de Piura, comprendido en la zona 3 del Mapa de Zonas sísmicas. 4.04.02 Categoria de la edificación factor de uso (U).- Corresponde a categoría A , Edificaciones importantes , y el valor de U es 1.50. 4.04.03 Parámetros de Suelo, 4.04.03.01 Factor de Amplificación de Suelo (S) S= 1.40 4.04.03.02 Periodo de Suelo (Tp) Tp(S) =O .90 4.04.04 Peso de la Edificación (P) CM +%CV .- DE acuerdo al acápite 4.12 de la Norma, en edificaciones de categoría A y B, el peso “P” de la edificación queda definido como la Carga Muerta Total, + el 50% de la carga Viva. 4.04.05 Desplazamientos Laterales máx.-Junta Sismica..- Mimimo 3cm. El desplazamiento máximo relativo de entrepiso, calculados debe ser menor a 0.007 (Di/hi) 4.04.06 Control de Giros en Planta.-El Desplazamiento relativo máximo, entre 02 pisos consecutivos, en cada una de las direcciones analizadas, es menor a 1.75 veces el desplazamiento relativo de los centros de masas. 4.04.07 Efectos de Segundo orden (P Delta) .- No se han considerado por la baja altura del edificio y de sus elementos. Sus efectos no son de consideración. 4.04.08 Factor de Reducción (R ).según Sistema Estructural.- Se ha tomado el Valor de R=8, para pórticos de Concreto armado, R=7 para sistema dual (Mixto) y R=3 para albañilería confinada). 4.04.09 Adopción del Sistema Estructural ( Tabla 7).- Teniendo en consideración la Categoría de la Edificación ( A) , la regularidad estructural, y las limitaciones geométricas en
- 43. Planta y que se trata de una estructura de un solo nivel, se optó por darle a cada bloque un sistema distinto. 4.04.10 Configuración Estructural (Irregularidades).- No tiene irregularidades en Planta, ni en elevación de acuerdo a la tabla 4 y 5, por lo tanto se trata de una edificación regular. 4.04.11 Procedimientos de Análisis.- En Aplicación al Ítem .3.7.2 de la Norma, no se ha considerado. 4.04.11.01 Análisis Estático 4.04.11.01.01 Periodo Fundamental - Valor de Ct obtenido de las formulas correspondientes. 4.04.11.01.03 Distribución De Fuerza Sísmica en Altura .- Según fórmulas de la Norma Sismorresistente E030 , Artículo 17, Item 17.4 : 4.04.11.01.04 Efectos de Torsiones Según fórmulas de la Norma Sismorresistente E030 , Artículo 17, Item 17.5 : 4.04.11.01.05 Fuerzas Sísmicas Verticales.- No consideradas por no ser criticas, no hay voladizos importantes. 4.04.11.02 Análisis Dinámico.- considerado 4.04.1-1.02.01Análisis por Superposición Espectral 4.04.11.02.01.01 Modos de Vibr. 4.04.11.02.01.02 Criterio Superpos. 4.04.11.02.01.03 Fza.Cor.Mín.Base 4.04.11.02.01.04 Torsión 4.04.11.02.02 Análisis Tiempo Historia (No Considerado).
- 44. MODELO ESTRUCTURAL ( MODULO TIPICO)
- 45. SECCIONES SECCIONES DE VIGA Y COLUMNA
- 46. SECCCIONES DE VIGAS Y C0LUMNAS PLANTA DE ALIGERADO RESULTADOS: CARGAS DE DISEÑO
- 47. ESPECTRO DE DISEÑO COMBINACIONES DE CARGA
- 48. CARGA MUERTA CARGA VIVA RESULTADOS: (CUANTIAS DE ACERO)
- 50. EJE SECUNDARIO CARGAS PARA CIMENTACION
- 51. CARGA VIVA CARGA MUERTA MAXIMO DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS < 0.007
- 52. EJE XX EJE YY