Analisis estructural juan carlos 2017 i
- 1. ESTRUCTURACION, PREDIMENSIONAMIENTO Y METRADO DE CARGAS 1. ESTRUCTURACION: Es un proceso mediante el cual se elige el sistema estructural y su distribución de sus elementos que soportan las cargas de gravedad y cualquier otra carga externa como las de origen sísmico o viento. SISTEMA PORTICADO:
- 2. Sistema RETICULADO, menor riesgo sísmico para soportar cargas de gravedad. Se eligen los ejes principales considerando el criterio de las mayores luces (más desventajosas) y ejes secundarios o auxiliares las que a comparación de las anteriores tienen menores luces. Los elementos principales se distribuyen paralelo a los ejes principales tales como las vigas principales, muros principales y el sentido de armado de las columnas y placas. Ejes principales: Ejes secundarios: 2. PREDIMENSIONAMIENTO:
- 3. Como su nombre indica consiste en un dimensionamiento previo de los elementos estructurales que han sido seleccionados en la fase anterior de estructuración siendo el objetivo el facilitado la determinación de algunos parámetros de diseño tales como la sección trasversal y la determinación de momentos de inercia. a) LOSAS ALIGERADAS: Para determinar el espesor de una losa aligerada armada en un solo sentido se debe utilizar las siguientes funciones empíricas: 𝐡L = 𝑳 𝟏𝟖 @ 𝐡L = 𝑳 𝟐𝟓 Dónde: hL = espesor de la losa. L = La luz más crítica o más desfavorable en el sentido de armado de la losa. Si existe mucha discrepancia o diferencia entre estas losas, elimina el menor y obtén el promedio del resto. Las losas aligeradas se arman pararelo al sentido secundario o paralelo al sentido de las luces mas cortas o perpendicular al sentido principal. La luz más desfavorable o crítica será:
- 4. 𝐿 𝑝𝑟𝑜𝑚=( 4.7+4.7+4.2 3 )=4.533 PREDIMENSIONAMIENTODE LOSASPARA 1er, 2do, 3er, 4toNIVEL: hL = 4.533 18 = 0.259 hL = 4.533 25 = 0.181 hL = 0,259 + 0.181 2 = 0.216 L/18 = Deficiencia (Para mano de obra, equipos y herramientas) de poca eficiencia y baja calidad. L/25 = Eficiencia (Mano de obra, equipos y herramientas) de mayor eficiencia y alta calidad. b) VIGAS ARMADAS EN UN SOLO SENTIDO (VP): hL = 0.216m. = 0.20 = 20cm (Por razones constructivas)
- 5. Cuando se trata de vigas armadas en un solo sentido está limitada en las siguientes relaciones. La altura de la viga principal: 𝐡VP = 𝑳 𝟗 @ 𝐡VP = 𝑳 𝟏𝟐 Dónde: L = la luz más crítica en el sentido de armado de la viga principal. La base de la viga principal: 𝐛VP = 𝐡VP 𝟐 @ 𝟐𝐡 𝐕𝐏 𝟑 LA ALTURA DE LA VIGA PRINCIPAL: hVP = 6.20 9 = 0.689 hVP = 6.20 12 = 0.517 hVP = 0.689 + 0.517 2 = 0.602m. LA BASE DE LA VIGA PRINCIPAL: bVP = 0.602 2 = 0.301 bVP = 2 ∗ 0.602 3 = 0.401 bVP = 0.301 + 0.401 2 = 0.351m. hVP = 0.60 m. bVP = 0.35 m.
- 6. c) VIGAS SECUNDARIAS (VS): También denominadas vigas de arriostre porque solamente soporta su propio peso que alguna carga que se encuentra encima de ella, pues el peso de la edificación es asumido por las vigas principales. Las vigas secundarias siempre se arman en el sentido vertical o perpendicular u ortogonal de las vigas principales. Se recomienda: Altura de la viga secundaria: 𝐡VS = 𝑳 𝟏𝟒 Base de la viga secundaria: 𝐛VS = 𝐡VS 𝟐 Dónde: L = la luz más crítica en el sentido perpendicular de la vigas principales o sentido de la viga secundaria. LA ALTURA DE LA VIGA SECUNDARIA: hVS = 4.533 14 = 0.324 hVS = 0.324 ~ 0.30 hVS = 0.30 m.
- 7. BASE DE LA VIGA SECUNDARIA: bVS = 0.324 2 = 0.162 bVS = 0.162 ~ 0.15 d) COLUMNAS: La expresión siguiente corresponde a una recomendación de las normas japonesas que incluye además los efectos sísmicos: 𝐛𝐝 = 𝐏𝐮 𝐧 𝐟′𝐜 Dónde: bd = sección de columna. b = base de columna. d = peralte de columna (altura de la columna). Pu =Carga ultima (α*Pn). n = factor f (tipo de columna). f’c = calidad de concreto. 𝐏𝐮 = 𝛂 ∗ 𝐏𝐧 α = Coeficiente de mayoración. Pn = Carga nominal. Se recomienda lo siguiente: bVS = 0.15 m. (Min = 15 cm, Por razones constructivas)
- 8. TIPO DESCRIPCION n α C1 columnasinterioresde pórticos interiores (1er piso) 0.30 1.10 C1 columnasinterioresde pórticos interiores( 4 últimospisos) 0.25 1.10 C2 y C3 columnasexterioresde pórticos exteriores 0.25 1.25 C4 columnasenesquinas 0.20 1.50 C2 = sentidoprincipalexterior,tiene3arriostres. C3 = sentidosecundarioexterior,tiene3arriostres. Según el ACI se recomienda lo siguiente: USO S/C (Kg/m2) Departamentos y oficinas 250 Garaje y tienda 500 Depósitos 1000 ACUMULACIONDECARGAS EQUIVALENTES (Son aproximados) NOTA: estas cargas las encontramos en la NORMA E – 020 RNE DETALLE A TOMAR EN CUENTA: se consideraraen la sobrecarga del nivel4 el peso de s/c denieve sienso esta 40kg/m2 DESCRIPCION n4 n3 n2 n1 Ʃ CARGA Peso de la loza (e=0.20m.) 300 300 300 300 1200 D Peso de piso terminado 100 100 100 100 400 peso de vigas 100 100 100 100 400 peso de columna 30 60 60 60 210 peso de muros 75 150 150 150 525 sobre carga (dpto y oficinas) 150 250 250 250 900 L sobre carga (nieve) 40 0.00 0.00 0.00 40 TOTAL CARGA MUERTA (D) 2735 CARGA VIVA(L) 940 ESTRUCTURACION DE NIVELES Y DISTRIBUCION DE COLUMNAS
- 9. PREDIMENSIONAMIENTODE COLUMNA 1 (C-1)
- 10. Para ello seleccionamos la columna con mayor área tributaria la cual se muestra en la imagen anterior. Calculamos el área tributaria (AT): AT = ( 4.70 + 4.70 2 ) ∗ ( 3.20 + 5.20 2 ) AT = 19.74 m2 Pn = total de carga∗ AT Pn = (D + L) ∗ AT Pn = (2735 + 940) ∗ 19.74 = 72544.5 Kg Calculamos las cargas últimas (Pu): Pu = 1.10 ∗ Pn Pu = 1.10 ∗ 72544.5 Pu = 79798.95Kg Calculamos la base y ancho de la columna: bd = Pu n ∗ f′c bd = 79798.95 0.30 ∗ 210 = 1266.64 cm2 Suponemos la base bc =bv=35cm2 d = 1266.64cm2 35cm d = 36.1897 cm ≅ 35 cm COLUMNA EXTERIOR COLUMNA 2 (C-2)
- 11. Calculamos el área tributaria (AT): AT = (3.14) ∗ (5.7) AT = 17.898 m2 Pn = total de carga∗ AT Pn = 3675 ∗ 17.898 = 65775.15 Kg Calculamos las cargas últimas (Pu): Pu = 1.25 ∗ Pn Pu = 1.25 ∗ 65775.15 Kg Pu = 82218.9375 Kg Calculamos la base y ancho de la columna: bd = Pu n ∗ f′c bd = 82218.9375 0.25 ∗ 210 = 1566.075 cm2 Suponemos la base bv = bc= 35cm2 d = 1566.075 cm2 35 cm d = 44.747cm ≅ 45 cm COLUMNA EXTERIOR COLUMNA 3 (C-3)
- 12. Calculamos el área tributaria (AT): AT = ( 4.70 + 4.70 2 ) ∗ ( 6.20 + 0 2 ) AT = 20.68 m2 Pn = total de carga∗ AT Pn = 3675 ∗ 20.68 = 75999 Kg Calculamos las cargas últimas (Pu): Pu = 1.25 ∗ Pn Pu = 1.25 ∗ 75999 Kg Pu = 94998.75 Kg Calculamos la base y ancho de la columna: bd = Pu n ∗ f′c bd = 32697.675 0.25 ∗ 210 = 1809.5 cm2 Suponemos la base bc=bv=35cm2 d = 1809.5 cm2 35 cm d = 51.7 cm ≅ 50 cm COLUMNA EN ESQUINAS COLUMNA 4 (C-4)
- 13. Calculamos el área tributaria (AT): AT = (4.40) ∗ (3.14) AT = 13.816 m2 Pn = total de carga∗ AT Pn = 3675 ∗ 13.816 = 50773.8 Kg Calculamos las cargas últimas (Pu): Pu = 1.50 ∗ Pn Pu = 1.50 ∗ 50773.8 Kg Pu = 76160.7 Kg Calculamos la base y ancho de la columna: bd = Pu n ∗ f′c bd = 76160.7 0.20 ∗ 210 = 1813.35 cm2 Suponemos la base b = 35 d = 1813.35 cm2 35 cm d = 51.81 cm ≅ 50 cm 3. METRADODE CARGAS:
- 14. a) METRADO EN LAS LOSAS ALIGERADAS: Se selecciona aquella franja donde existe mayor densidad (cantidad de muros) en el sentido secundario o perpendicular al eje principal. Con un ancho tributario de 1m Espesor de la losa aligerada = 0.20 m. ESPESOR DEL ALIGERADO (m) ESPESOR DE LOSA SUPERIOR (m) PESO PROPIO 0,17 0,05 280 0,2 0,05 300 0,25 0,05 350 0,3 0,05 420 Cargas vivas mínimas repartidas: OCUPACION O USO CARGAS REPARTIDAS HOTELES Cuartos 200 Salaspublicas De acuerdo a lugares de asamblea Almacenaje yservicios 500 Corredoresyescaleras 400 LUGARES DE ASAMBLEA Con asientosfijos 300 Con asientosmóviles 400 Salonesde baile,restaurantes,museos,gimnasiosy vestuariosde teatrosycines 400 Graderías y tribunas 500 Corredoresyescaleras 500