2. pre dimensionamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ANALISIS ESTRUCTURAL I

ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO

ING. HECTOR AROQUIPA VELASQUEZ

PUNO, NOVIEMBRE 2012

LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

• Ingeniería estructural es la aplicación de los conocimientos de la Mecánica, ciencia que estudia las fuerzas y sus efectos, al arte de diseñar estructuras.

• En el análisis estructural conjugamos conocimientos de ciencias básicas aplicadas al arte de la ingeniería para encontrar fuerzas y deformaciones en una estructura.

OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

Objetivo General

Identificar, estudiar alternativas, seleccionar, analizar y verificar resultados de la solución estructural a un problema ingenieril, teniendo presentes los criterios de funcionalidad, economía y seguridad.

En el diseño estructural completo se distinguen dos etapas: análisis y diseño.

Objetivo del Análisis

Determinar fuerzas internas (axiales, cortantes, momentos) y deformaciones de una estructura, sobre la base de: una forma dada de la estructura, del tamaño y propiedades del material usado en los elementos y de las cargas aplicadas.


Objetivo del Diseño

Selección de la forma, de los materiales y detallado (dimensiones, conexiones y refuerzo) de los componentes que conforman el sistema estructural.

Ambas etapas son inseparables, parecería que se empieza por el diseño, ya que es en esta etapa donde se crea y luego se analiza, pero las cosas no terminan ahí, se requiere verificar que las fuerzas encontradas en el análisis, si son soportadas y resistidas con los materiales y dimensiones seleccionadas, por lo tanto volveríamos al diseño, es decir, el proceso es iterativo.


CAPITULO II

ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

GENERALIDADES

DESARROLLO DE LA MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO.

A. EXPLICAR LAS CARACTERÍSTICAS DEL ANTEPROYECTO ARQUITECTÓNICO.

Ambiente.

Servicios

Áreas de uso

1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO

• Estudio del suelo:

• 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑎 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑎.

• 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 (𝐾𝑎) = 0.29

• 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1.20 𝑚.

• Características y propiedades de los materiales:

• Concreto:

• 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑐 = 200,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 2´000,000 𝑡𝑜𝑛/𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 = 0.15

• Acero de Refuerzo:

• 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜, 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜 60, 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ( 𝑓𝑦 ) = 4200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 4.2 𝑡𝑜𝑛/𝑐𝑚2

• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑠 = 2´000,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

• 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝜇 = 0.0021

• Ladrillo.

B. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES.

USO PARA EL DISEÑO DE CONCRETO ARMADO Y CONCRETO SICLOPEO

• Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

• Norma E-020 → Determinación de Cargas (pesos propios, S/C)

• Norma E-030 → Determinación de Fuerzas Sísmicas

• Norma E-060 → Diseño sísmico en Concreto Armado

• Norma E-070 → Diseño en Albañilería

• Norma E-050 → Aspectos relativos a Suelos y Cimentaciones.

• Código – Instituto Americano Del Concreto. (ACI - 318).

B. NORMATIVIDAD Y CÓDIGOS DE DISEÑO.

B. CARGAS ACTUANTES.

A. Consiste en la elección de los elementos estructurales y su distribución en base a los ejes primarios y secundarios (por recepción de carga).

B. La distribución en base a los ejes es aprovechar la regidez de las mismas.

C. ESTRUCTURACIÓN.

Elementos estructurales:

• Tipos de Losas • Losa macizas

• Losas nervadas

• Losas aligeradas

SEGÚN LAS CONDICIONES DE APOYO

SEGUN LA DIRECCIÓN DEL ARMADO

SEGÚN EL MATERIAL Y MÉTODO CONSTRUCTIVO

SEGÚN SU SECCIÓN TRANSVERSAL

http://civil.cicloides.com/losas/3.2.1/




• Tipos de vigas


• COLUMNAS

• PLACAS – MUROS DE CORTE


A. LOSAS ALIGERADOS

El Reglamento Nacional de Construcciones da peraltes mínimos para no verificar deflexiones: “ En losas aligeradas continuas conformadas por viguetas de 10 cm. de ancho, bloques de ladrillo de 30 cm. de ancho y losa superior de 5 cm. con sobrecargas menores a 300 Kg/cm2 y luces menores de 7.5 m. , el peralte debe cumplir (se recomienda la siguiente relación) :

𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟏𝟖 (1)

𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟐𝟓 (2)

Donde: ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎)

𝑙/18 → material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientas convencionales.

𝑙/25 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientas adecuados.


A. LOSAS ALIGERADOS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones:

PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)

ℎ = 17 𝑐𝑚 < 4 𝑚

ℎ = 20 𝑐𝑚 4 𝑚. ≤ 5.5 𝑚. <

ℎ = 25 𝑐𝑚 5 𝑚. ≤ 6.5 𝑚. <

ℎ = 30 𝑐𝑚 6 𝑚. ≤ 7.5 𝑚. <


B. LOSAS MACIZAS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones:

PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)

ℎ = 12 @ 13 𝑐𝑚 𝐿 < 4 𝑚

ℎ = 15 𝑐𝑚 L ≤ 5.5 𝑚.

ℎ = 20 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 6.5 𝑚.

ℎ = 25 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 7.5 𝑚.


C. LOSAS NERVADAS

DISPOSICIONES PARA LOSAS NERVADAS – E 60

• 8.11.1 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

D. VIGAS - PERALTE. (principales)

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)

Donde:

criterio práctico frente a sismos 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.


E. VIGAS – BASE (principales)

𝒃 = 𝒉/𝟐 (1)

𝒃 = 𝟐𝒉 / 𝟑 (2)

Donde: 𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎

F. VIGAS SECUNDARIAS.

Se recomienda la siguiente relación:

𝒉 = 𝑳/𝟏𝟒 (1)

𝒃 = 𝒉/𝟐 (2)

Donde: 𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎


G. VIGAS

De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios de dimensiones (como dimensiones usuales):

PERALTE DE VIGA Dimensiones (cm)

𝑙 ≤ 5.5 𝑚 25 × 50, 30 × 50

𝑙 ≤ 6.5 𝑚 25 × 60, 30 × 60; 40 × 60

𝑙 ≤ 7.5 𝑚 25 × 70; 30 × 70; 40 × 70; 50 × 70

𝑙 ≤ 8.5 𝑚 30 × 75; 40 × 75; 30 × 80; 40 × 80

𝑙 ≤ 9.5 𝑚 30 × 85; 30 × 90; 40 × 85; 40 × 90


H. 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:

a) Columnas Centrales : Área de columna =𝑃 (𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑜)

0.45∗𝑓´𝑐

b) Columnas Exteriores o Esquineras :

Área de Columna = 𝑃 ( 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 )

0.35 ∗ 𝑓´𝑐


I. 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 .

donde: 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.


J. CISTERNA Y TANQUE ELEVADO

La cisterna será construida en concreto armado en su totalidad, con paredes de espesor de 10 @ 20 cm. , y estará ubicada en la parte baja del edificio. El tanque elevado será también de concreto armado en su totalidad y estará ubicado encima de la escalera, las dimensiones serán calculadas de acuerdo a lo estipulado en el Título X del Reglamento Nacional de Construcciones.


K. ESCALERAS

• La escalera de concreto es una losa dentada e inclinada, que nos permite subir o bajar de un nivel a otro.

• Una escalera está conformada por tramos, descansos y barandas. Los tramos están formados por escalones; y los escalones, por pasos y contrapasos


1.1. ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

DSADSA

• SADSADSA

2. pre dimensionamiento

Documents

Transcript of 2. pre dimensionamiento