Modelamiento de una Estructura

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

DISEO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES

Docente: Ing. Heigner SotoNombre: Brian Hugo Vera Espinoza Jean Carlos Mamani Apaza Orestes Marin TamayoSemestre: 2012-1

CUSCO PER2012

MODELAMIENTO DE UNA ESTRUCTURA C.A.P. de Ingeniera Civil

Modelamiento de una Estructura

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INDICE

INDICEPg. 021. MEMORIA DESCRIPTIVA Pg. 031.1. UbicacinPg. 041.2. Breve Descripcion de la Edificacion Pg. 041.3. Reglamentos UtilizadosPg. 041.4. Pesos Propios Utilizados Pg. 041.5. Caracteristicas de los Materiales Utilizados Pg. 051.6. Sobrecargas consideradas Pg. 051.7. Valores ZUCS y Espectro de Respuesta Pg. 051.8. Distorciones de Entrepiso Pg. 08

2. MEMORIA DE CALCULO Pg. 112.1. Configuracin estructural en planta y elevacin(bloques y regularidad en X e Y) Pg. 112.2. Peso de la edificacin y cortante Basal Pg. 122.3. Predimensionamiento de columnas Pg. 132.4. Predimensionamiento de Placas Pg. 142.5. Predimensionamiento de vigas Pg. 152.6. Predimensionamiento de losas y escaleras Pg. 152.7. Cuadro de cuantas de acero de columnas y dibujo Pg. 182.8. Cuadro de cuantas de acero de placas y dibujo Pg. 19

3. MODELAMIENTO EN ETABSPg. 243.1. Vista en 3D Pg. 243.2. Vista en plantaPg. 263.3. Vista en elevacinPg. 263.4. Deformada por sismoPg. 273.5. Otras (opcional no mas de 4)Pg. 27

CONCLUSIONES Pg. 32

4. PLANOS: tpico en planta de ejes donde se muestren las columnas, placas, vigas y losas. Cuadro de columnas, cuadro de placas, seccin losa, seccin escalera Pg. 35

PARTE IMEMORIA DESCRIPTIVA

PARTE IMEMORIA DESCRIPTIVA

1.1. UbicacinLa edificacin estar ubicada en el distrito de Wanchaq, Provincia de Cusco, Regin Cusco en Per. 1.2. Breve Descripcin de la EdificacinLa estructura en anlisis consta de una edificacin que comprende cinco niveles, de acuerdo a la propuesta arquitectnica en las cuales se han distribuido todos los servicios correspondientes a un adecuado funcionamiento para departamentos y viviendas.La configuracin estructural de la edificacin se basa en Prticos de Concreto Armado conformado por Vigas, Placas y Columnas.El sistema de entrepiso consiste en losas aligeradas de 0.25 metros de espesor, conformado por viguetas vaciadas in situ.Los prticos, compuestos por vigas, placas y columnas de concreto armado, tienen como funcin, adems de soportar las solicitaciones verticales originadas por cargas muertas y sobrecargas, responder satisfactoriamente a las solicitaciones horizontales originadas por sismo y viento.

1.3. Reglamentos UtilizadosSe ha considerado como reglamento mnimo, lo establecido en el Reglamento Nacional de Edificaciones en su Norma E-60 de Concreto Armado, Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones, Norma Bsica de Diseo Sismo Resistente Norma E-030, y la Norma E-20 de Cargas.

1.4. Pesos Propios UtilizadosSe ha considerado los siguientes Pesos Propios, determinando el total de la Carga Muerta:Losa Aligerada e=0.25m300Kg/m

Tabiquera100Kg/m

Acabado100Kg/m

Peso Viga100Kg/m

Peso Columna60Kg/m

Considerando un total de Carga Muerta: 700 kg/m Para el empleo de Muros Perimetrales se ha considerado el espesor del muro, la altura, as como su peso unitario:Wmp=e*h*pu=0.15*2.40*1800=650 kg/m

1.5. Caractersticas de los Materiales Estructurales UtilizadosSe ha considerado el empleo de los siguientes materiales estructurales: Concreto 210 kg/cm Masa por Unidad de Volumen: 0 Peso/Unidad de Volumen: 2400 Modulo de Elasticidad: 2.17x10^9kg/m Resistencia del Concreto: 210 kg/cm Esfuerzo de Fluencia del Acero: 4200 kg/cm

Para el Concreto de W=0 para Losas Masa por Unidad de Volumen: 0 Peso/Unidad de Volumen: 0 Modulo de Elasticidad: 2.17x10^9kg/m Resistencia del Concreto: 210 kg/cm Esfuerzo de Fluencia del Acero: 4200 kg/cm

Para la Albailera Masa por Unidad de Volumen: 0 Peso/Unidad de Volumen: 1800 Modulo de Elasticidad: 2.5x10^8kg/m

1.6. Sobrecargas ConsideradasSe ha considerado una sobrecarga de 250 kg/m, adems de ello se va a considerar el empleo de 3 tipos de Carga Viva.

1.7. Valores ZUCS y Espectro de Respuesta ZONA SISMICA Zona 2 (Departamento de Cusco)Z=0.30

CATEGORA DE LA EDIFICACIN Edificaciones comunes cuya falla ocasionara perdidas de cuanta intermedia de vivienda, hoteles, restaurantes, depsitos, e instalaciones industriales cuya falla no acarre peligro adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc.Porque nuestro proyecto es una vivienda familiar, y la categorizamos como una edificacin comn (C), con un factor de U=1.0 CONDICIONES GEOTCNICASTipo de Suelo: S3 (Suelos flexibles o con estratos de gran espesor )Altura del Edificio: 12.80 m.Tp= 0.9S=1.4

FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA C2=45 para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean prticos y las cajas de ascensores y escaleras. T=12.80/45T=0.284

Luego calculamos el factor de ampliacin ssmica (C), teniendo una vez hallado el periodo fundamental de la estructura (T) = 0.224 y tambin el periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo (T p) = 0.9.

Reemplazando en la formula anterior.C = 2.5 * (0.9/0.284) C = 7.91 no cumpliendo con ser menor o igual a 2.5.Por lo cual C ser 2.5.COEFICIENTE DE REDUCCIN.Como vemos en la tabla N 6, nuestra edificacin ser un sistema estructural de concreto armado, de tipo dual, porque tendr placas, columnas y vigas.

IRREGULARIDAD DE LA EDIFICACINZONA DONDE SE UBICAN LAS ESCALERA

Regularidad en el Eje X1.461.14 (IRREGULAR)Regularidad en el Eje Y4.370.98 (IRREGULAR)

ZUSRXRYgTp

0.31.01.45.255.259.810.9

1.8. Distorsiones de EntrepisoSe han determinado las siguientes distorsiones de entrepiso, tomadas en las vistas en elevacin mas deformadas:

EJE 1

Eje 1-AB

EJE 1 - ABDespl Absoluto*0.75*RxDespl RelativoAltura EdificioDistorcinObservacin

(cm)ih (cm)i/h

EJE XPISO 50.2159550.850322810.145270132500.00058108PASA

PISO 40.1790610.705052690.165146632500.00066059PASA

PISO 30.1371190.539906060.191630252500.00076652PASA

PISO 20.0884510.348275810.202316632500.00080927PASA

PISO 10.0370690.145959190.145959192800.00052128PASA

EJE YPISO 51.2486984.916748381.05068252500.00420273PASA

PISO 40.9818583.866065881.120057312500.00448023PASA

PISO 30.6973992.746008561.166787562500.00466715PASA

PISO 20.4010721.5792211.025821132500.00410328PASA

PISO 10.1405460.553399880.553399882800.00197643PASA

Eje 1-F

EJE 1 - FDespl Absoluto*0.75*RxDespl RelativoAltura EdificioDistorcinObservacin

(cm)ih (cm)i/h

EJE XPISO 50.2159550.850322810.145270132500.00058108PASA

PISO 40.1790610.705052690.165146632500.00066059PASA

PISO 30.1371190.539906060.191630252500.00076652PASA

PISO 20.0884510.348275810.202316632500.00080927PASA

PISO 10.0370690.145959190.145959192800.00052128PASA

EJE YPISO 51.2070014.752566441.025049382500.0041002PASA

PISO 40.9466713.727517061.091262382500.00436505PASA

PISO 30.6695252.636254691.1309132500.00452365PASA

PISO 20.3823091.505341690.981780192500.00392712PASA

PISO 10.1329680.52356150.52356152800.00186986PASA

EJE 4

EJE 4-A

EJE 4 - ADespl Absoluto*0.75*RxDespl RelativoAltura EdificioDistorcinObservacin

(cm)ih (cm)i/h

EJE XPISO 50.2290680.901955250.164394562500.00065758PASA

PISO 40.1873170.737560690.183373312500.00073349PASA

PISO 30.1407460.554187380.202190632500.00080876PASA

PISO 20.0893960.351996750.202718252500.00081087PASA

PISO 10.0379120.14927850.14927852800.00053314PASA

EJE YPISO 51.2462794.907223561.049111442500.00419645PASA

PISO 40.9798383.858112131.118391752500.00447357PASA

PISO 30.6958022.739720381.1647442500.00465898PASA

PISO 20.3999941.574976381.023395632500.00409358PASA

PISO 10.1400840.551580750.551580752800.00196993PASA

EJE 4-F

EJE 4 - FDespl Absoluto*0.75*RxDespl RelativoAltura EdificioDistorcinObservacin

(cm)ih (cm)i/h

EJE XPISO 50.2290680.901955250.164394562500.00065758PASA

PISO 40.1873170.737560690.183373312500.00073349PASA

PISO 30.1407460.554187380.202190632500.00080876PASA

PISO 20.0893960.351996750.202718252500.00081087PASA

PISO 10.0379120.14927850.14927852800.00053314PASA

EJE YPISO 51.2084284.758185251.025864442500.00410346PASA

PISO 40.9478913.732320811.092246752500.00436899PASA

PISO 30.6704952.640074061.132212382500.00452885PASA

PISO 20.3829491.507861690.983457562500.00393383PASA

PISO 10.1331820.524404130.524404132800.00187287PASA

Como observamos, las distorciones de entrepiso en su totalidad ha cumplido con la norma E-030, pues son menores al valor mximo permisible que es de 0.007

PARTE IIMEMORIA DE CLCULO

PARTE IIMEMORIA DE CLCULO2. 2.1. Configuracin Estructural en Planta y Elevacin (Bloques y Regularidad en X e Y)DEFINICION DE LOS EJES VERTICALES Y HORIZONTALES

DEFINICION DE ALTURA ENTRE PISOS:

DEFINICIN DE IRREGULARIDAD DE LA EDIFICACINSe ha identificado evaluar la zona del pasillo para evaluar la irregularidad de la edificacin:

Regularidad en el Eje X:1.461.14 IRREGULARRegularidad en el Eje Y:4.370.98 IRREGULAR2.2. Peso de la Edificacin y Cortante BasalPara la determinacin del peso del edificio y la corte basal, se ha determinado los siguientes datos: # Niveles: 5 pisos rea: 204 m Cargas:

Losa Aligerada e=0.25m300Kg/m2

Tabiquera100Kg/m2

Acabado100Kg/m2

Peso Viga100Kg/m2

Peso Columna60Kg/m2

Carga Viva250Kg/m2

Peso Unitario0.86tn/m2

Determinacin del Peso del Edificio:

Peso del Edificio = 5*204*1000 = 877.2 ton.Determinacin de la Cortante Basal

Vs = 0.3*1.0*1.4*2.5*365.5*1000= 921060 kg

2.3. Predimensionamiento de ColumnasPara predimensionar la seccin de las columnas se ha considerado los siguientes parmetros:COLUMNAS

b40cm

%100%

H entrepiso2.5m

Ncolumnas14

distorsion0.007

Econc217370.651

h40.7280536cm

hasum50cm

COLUMNA: Seccin: 40 x 50 cm

2.4. Predimensionamiento de VigasPara predimensionar las vigas se ha tomado los siguientes parmetros:

Longitud Mayor: 5.40 h=0.35 m 40 cmAncho Mayor: 3.02 b=0.15 m 30 cmVIGA PRINCIPAL: Seccin: 30x40cm.La viga secundaria tambin tendr la seccin de 30x40cm.

2.5. Predimensionamiento de Losas y EscalerasPredimensionamiento de la LosaPara la determinacin del peralte de la losa aligerada se ha tomado los siguientes parmetros:

Se cuenta con luces entre 5 metros y 6.5 metros, se utilizar una losa aligerada, es por ello que la altura que utilizaremos ser la de 25 cm. El aligerado ir en una sola direccin.Material: Concreto 0 por presentar su propia carga.

Predimensionamiento de la Losa de Escalera

Parmetros a Considerar: Contrapaso CP: 16 cm Paso P: 25 cm Ho: 11 cm Longitud = 1.75

cos = = 32.62 33 t=1.75/20=8.75 cm se adopta 9 cm=32.62 (arctan(0.16/0.25))

hm= + = 18.61

El espesor de la losa de escalera es de: 19 cm

PROCESO DE DIBUJO

2.6. Cuadro De Cuantas de Acero de Columnas y DibujoC-1 40X50

B4013/4''2.84

H5015/8''2

Ag: 2000cm

Amin(1%):20cm

Barras:

83/4''22.72cm

2.7. Cuadro de Cuantas de Acero de Placas y DibujoHemos identificado 3 tipos de placas: Placa en X y en Y Placa de Ascensor en X Placa de Ascensor en Y

Para ello primeramente hemos identificado los nombres de las placas:

PLACAS EN EJE X Y EN E EJE YPara el eje X

Para el eje Y

PLACAS DE ASCENSOR EN EJE X

PLACAS DE ASCENSOR EN EJE Y

Prediseo de Placas PLACAS EN EJE X & YP-1 X y Y

B16013/4''2.84

H2515/8''2

Ag: 4000cm

Amin(0.6%):24cm

Barras Esquina:

43/4''11.36cm

Resto de Barras:

105/8''20cm

31.36cm

PLACA DE ASCENSOR EN EJE XP-2 ASCENSOR EJE X

B19013/4''2.84

H2515/8''2

Ag: 4750cm

Amin(0.6%):28.5cm

Barras Esquina:

43/4''11.36cm

Resto de Barras:

125/8''24cm

35.36cm

PLACA DE ASCENSOR EN EJE Y

P-3 ASCENSOR EJE Y

B20013/4''2.84

H2515/8''2

Ag: 5000cm

Amin(0.6%):30cm

Barras Esquina:

43/4''11.36cm

Resto de Barras:

125/8''24cm

35.36cm

PARTE IIIMODELAMIENTO EN ETABS

PARTE IIIMODELAMIENTO EN ETABS

3. 3.1. Vista en 3D (Por Objeto)Vista Frontal del Edificio en 3D

Vista Trasera del Edificio En 3D

3.2. Vista en 3D (Por Secciones)Vista del Edificio por secciones en 3D (Parte Frontal)

Vista del Edificio por secciones en 3D (Parte Trasera)

3.3. Vista en Planta1er Nivel

2do Nivel-5to Nivel

3.4. Vista en Elevacin

3.5. Deformada Por Sismo

3.6. Vista en Perspectiva

3.7. Vista Frontal

3.8. Vista Lateral

3.9. Vista de las Escaleras

3.10. Vista Deformada con la Envolvente

CONCLUSIONES

1. Se ha propuesto las siguientes dimensiones mnimas para el diseo de la siguiente estructura: 10 Columnas de 40cmx50cm. 4 Columnas Circulares de dimetro 60 cm. Vigas Principales y Secundarias de 40x30 cm. Losas aligeradas de peralte 25 cm. 7 Placas en el Sentido X de espesor 25 cm. de 1.60 metro de largo cada una. 6 Placas en el Sentido Y de espesor 25 cm. de 1.60 metro de largo cada una.

Siendo la inercia de los elementos columna, vigas as como las placas presentando una rigidez considerable para diseo ssmico.

2. El esquema estructural planteado en planta es irregular tanto en sentido X y como en Y, es por ello que los parmetros ZUCS con su coeficiente de reduccin variar a 5.25 en ambos sentidos.

3. Debido a que la estructura es irregular, esta no trabaja como una unidad, es por ello que los desplazamientos en cada eje varan.

4. Todos los desplazamientos relativos de entrepiso o distorciones cumplen con lo establecido en el artculo 15 de la norma E-030 de Diseo Sismorresitente (Tabla Nro 8), que para estructuras cuyo material sea de Concreto Armado deben teneruna distorsin mxima de 0.007:

5. Al colocar las losas, no sebe considerar el peso por unidad de Volumen del Concreto debido a que esta se va a ser colocada al metrarlas en su respectivo Metrado de Cargas.

6. El centro de rgideces aparenta coincidir con el Centro de Masas de la estrcutura, como se muestra en la siguiente figura:

7. El comportamiento ssmico de las edificaciones mejora cuando se observan Simetra, tanto en la distribucin de masas como en las rigideces. La estructura no muestra simetra (centro de masas).

8. Al colocar los muros de albailera se ha aumentado la rigidez del edificio, por consiguiente las deformaciones se han reducido.

9. Se ha prediseado las secciones estructurales de columnas y placas, superando la cuanta de acero mnima requerida.

PARTE IVPLANOS EN GENERAL