PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
- 2. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? INTRODUCCIÓN Una de las grandes inquietudes que los arquitectos diseñadores de edificios y los constructores deben resolver al inicio de los proyectos está ligada al tamaño de los elementos estructurales a utilizar. Esto tiene incidencia tanto en el proyecto arquitectónico (espacios arquitectónicos afectados, altura del edificio, etc.) como en la evaluación de costos preliminar que determina la viabilidad del proyecto ante un estudio de pre factibilidad. Existen muchos mecanismos para determinar preliminarmente las dimensiones de los elementos estructurales de una edificación. Este artículo se centrará en el caso de pórticos de concreto reforzado y acero en edificios de pequeña y mediana altura y con luces que en general no deben superar los 8.0 o 9.0 metros. Evidentemente en el caso de grandes luces o edificios en altura o en general de estructuras cuya configuración o uso difiera de las edificaciones normales no podrán aplicarse los criterios que aquí se enuncian.
- 3. A) ELEMENTOS ESTRUCTURALES ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? • Losas macizas • Losas nervadas • Losas aligeradas SEGÚN SU SECCIÓN TRANSVERSAL SEGUN LA DIRECCIÓN DEL ARMADO SEGÚN LAS CONDICIONES DE APOYO SEGÚN EL MATERIAL Y MÉTODO 1) TIPOS DE LOSAS
- 4. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 1) TIPOS DE LOSAS
- 5. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 2) TIPOS DE VIGAS
- 6. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 3) TIPOS DE COLUMNAS 4) PLACAS/ MUROS CORTANTES
- 7. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? -Tramos simplemente apoyados: h = L/15 Normalmente se usan hasta 10 metros de Luz. - Tramos continuos: h = L/19 a L/24 Normalmente se usan hasta 15 metros de Luz en el tramo mayor. B.- PREDIMENSIONAMIENTO EN LOSAS 1.- LOSAS MACIZAS.- Las losas dimensionadas macizas pueden ser en forma aproximada, considerando espesores menores en 5cms a los indicados para losas aligeradas
- 8. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? Son usadas para luces de 12 a 18 m. 2.- LOSAS ALIGERADAS.- El peralte de las losas aligeradas podrán ser dimensionadas considerando el siguiente criterio: H=Ln/25 Siendo: Ln – longitud del lado mayor B.- PREDIMENSIONAMIENTO EN LOSAS
- 9. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 2.- LOSAS ALIGERADAS.-
- 10. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 3.- LOSAS NERVADAS.- B.- PREDIMENSIONAMIENTO EN LOSAS Las losas nervadas consisten en una combinación monolítica de nervios o viguetas regularmente espaciados y una losa colocada en la parte superior que actúa en una dirección o en dos direcciones ortogonales. Para viguetas de distancias separadas en 70 cm. Se puede considerara el siguiente dimensionamiento ANCHO DE VIGUETA PERALTE LUZ 10 @ 15 𝑐𝑚 35 cm L < 7.5 𝑚 10 @ 15 𝑐𝑚 40 cm L < 8.5 𝑚 10 @ 15 𝑐𝑚 50 cm L < 9.5 𝑚
- 11. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 3.- LOSAS NERVADAS.-
- 12. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? C.- PREDIMENCIONAMIENTO DE VIGAS Al pre dimensionar las vigas, se tiene que considerar la acción de cargas de gravedad y de sismo. Hay criterios prácticos que, de alguna manera, toman en cuenta la acción de combinada de cargas verticales y de sismo, a continuación se muestra alguno de estos criterios. 𝒉 = 𝑳 / 𝟏𝟎 (1) 𝒉 = 𝑳 / 𝟏𝟐 (2) ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎) 𝑙/10 → material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientas convencionales. 𝑙/12 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientas adecuados. Donde: Criterio práctico frente a sismos
- 13. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? 𝒃 = 𝒉/𝟐 (1) 𝒃 = 𝟐𝒉 / 𝟑 (2) Donde: 𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 Se recomienda la siguiente relación: 𝒉 = 𝑳/𝟏𝟒 (1) 𝒃 = 𝒉/𝟐 (2) Donde: 𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 C.- PREDIMENCIONAMIENTO DE VIGAS 1.- VIGAS – BASE (PRINCIPALES) 2.- VIGAS –SECUNDARIAS
- 14. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA?
- 15. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? C.- PREDIMENCIONAMIENTO DE COLUMNAS Se siguió el criterio de dimensionamiento por carga vertical, pues en la edificación se ha usado el sistema mixto de pórticos y muros de corte, el cual permite que los momentos en las columnas debido a sismo se reduzcan muy considerablemente. Para este tipo de edificio se recomiendan los siguientes criterios de pre dimensionamiento: Siendo: P(servicio) = P . A . N Edificios categoría A (ver E030) Edificios categoría B (ver E030) Edificios categoría C (ver E030) A – área tributaria N – número de pisos 1) COLUMNAS CENTRADAS : Área de columna = P (servicio) / 0,45f‘c 2) COLUMNAS EXCENTRICAS Y ESQUINADAS : Área de columna = P (servicio) / 0,35f’c P = 1500 kg/m2 P = 1250 kg/m2 P = 1000 kg/m2
- 16. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? • TIPO 1 : lado = H/8 TIPO 2 : lado = H/10 TIPO 3 : lado = H/9 • Donde: H = altura del piso •El lado de la columna debe ser entre el 70% y 80% del peralte de la viga METODO PRACTICO 1: METODO PRACTICO 2: C.- PREDIMENCIONAMIENTO DE COLUMNAS:
- 17. ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? D.- PREDIMENCIONAMIENTO DE PLACAS: Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas puesto que, como su principal función es absorber las fuerzas de sismo, mientras más abundantes o importantes sean tomarán un mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviando más a los pórticos. Para pre-dimensionar los muros se puede utilizar un método aproximado, el cual consiste en calcular las fuerzas cortantes en la base con el método establecido en la Norma E.060 e igualarlos a la suma de la resistencia al corte de los muros, dada por: 𝑉𝑐=0.53 ∗ 𝑓 ′𝑐∗ 𝑏∗ 𝐿 . 𝑏=𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠 𝐿=𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠 𝐸𝑠𝑡𝑒 𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑦 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑏𝑒𝑟á 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑢𝑎𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑙𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 𝑢𝑛 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑠í𝑠𝑚𝑖𝑐𝑜.
- 18. CONCLUSIONES ¿COMO SE PREDIMENSIONA UNA ESTRUCTURA? • Es factible realizar el predimensionamiento de una estructura utilizando el anteproyecto arquitectónico y unos pocos indicadores. Se requieren unos conocimientos mínimos de sistemas estructurales. • La importancia de determinar preliminarmente las posibles dimensiones de una estructura radica fundamentalmente en dos aspectos: Prever desde el proyecto arquitectónico los espacios adecuados para los elementos estructurales y lograr una valoración preliminar muy ajustada de las cantidades de obra estructural, dato importantísimo para realizar los estudios de prefactibilidad y factibilidad del proyecto. • Una correcta selección del sistema estructural y de sus dimensiones desde el inicio del proyecto arquitectónico redunda en una mayor claridad de información, certeza de costos y calidad de producto.