Bloque I - Auditorio y OficinasDiseño de Columna a Flexocompresión

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DISEÑO ESTRUCTURAL

Proyecto:

PropietarioMunicipalidad Provincial de LauricochaUbicación:Huánuco-Lauricocha-Jesús

DISEÑO DE COLUMNA - DISEÑO A FLEXOCOMPRESIÓN

I MARCO TEÓRICO

I.1.- Generalidades

I.1.- Consideraciones de diseño

II ELEMENTOS A DISEÑAR

1.- Columna en esquina C-1 (60x45); 1°, 2° y 3° piso.2.- Columna intermedia C-1 (60x45); 1°, 2° y 3° piso.3.- Columna intermedia C-2 (40x60); 1°, 2° y 3° piso.

III DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR Y FUERZA AXIAL

Se tiene en consideración que para la fuerza axial, ésta se obtiene de la combinación de cargas: 1.4Pd+1.7Pl.

CONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL DE LA PROVINCIA DE LAURICOCHA

Dentro de los elementos que componen las edificaciones las columnas, muros de corte son las que se encuentran sometidos a flexo-compresión.Para el diseño de estos elementos se analizara una sección transversal sometido a flexo compresión.La metodología más adecuada será asumir una distribución de acero, la cual deberá ser verificada mediante el Diagrama de Iteración.

Las hipótesis de cálculo para el análisis de la flexión compresión adoptadas son las siguientes:• Bernoulli – Navier, manteniendo las secciones planas hasta su estado límite de deformación.• Máxima deformación específica para el concreto en la fibra más alejada del eje neutro del 3 por mil.• No se considera la resistencia a tracción del concreto.• La zona comprimida del concreto se reemplaza por un bloque rectangular equivalente.• Si bien no se establecen límites de deformación para el acero en tracción se ha fijado un valor máximo del 12 por ciento, con el fin de trazar los diagramas cuando la línea neutra se ubica en posición muy cercana al borde más comprimido del concreto.• Los factores de reducción de resistencia son definidos, tal cual lo establece el nuevo Reglamento según la deformación específica del acero.

La obtención del área de acero en la columna la obtendremos de la verificación positiva del diámetro y distribución del acero dispuesto inicialmente, para lo cual los esfuerzos de compresión y flexión de la columna estén dentro del límite de sus respectivos máximos, diagrama de iteración, el cual es obtenido del software SAP V.14 del que nos valemos para la simulación sismorresistente.

Se tiene en consideración que para el momento actuante en la dirección X-X, éste se obtiene de la combinación de cargas: 1.25(Pd+Pl)+SismoX.

Se tiene en consideración que para el momento actuante en la dirección Y-Y, éste se obtiene de la combinación de cargas: 1.25(Pd+Pl)+SismoY.

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EJE: B-B, C-C, D-D, E-E, F-F y G-G

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EJE: A-A y H-H

EJE:

1-1

y 3

-3

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EJE:

1-1

y 3

-3

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EJE:

2-2

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DISEÑO DE COLUMNA - DISEÑO A FLEXOCOMPRESIÓN

II DATOS

II.1.- Columna en esquina C-1 (60x45); 1°, 2° y 3° piso.

Analizando la columna con momentos y cargas más críticos (1°piso, intersección eje 3 y H).

-60.3761

Momento Ultimo 13.5573 Tn-m 4.34

Momento Ultimo 17.2935 Tn-m 22 17.29353

Carga Ultima (Pu) : -60.376 Tn 21 13.55725

45

Ancho de la columna (b) : 45 cm

Peralte de la columna (t) : 60 cm60

II.2.- Propiedades físicas de la columna

Deformación unitaria máxima del Concreto (Єcu) : 0.003 m/m

Deformación unitaria máxima del Acero (Єy) : 0.0021 m/m

Modulo de elasticidad del Acero (E) : 2000000

Esfuerzo de fluencia del acero (fy) : 4200

Resistencia a la compresión C° (f'c) : 210

II.3.- Factores de Reducción de Capacidad

Factor de reducción en Compresión ( ) :∅ 0.70

Factor de reducción en Tracción ( ) :∅ 0.90

II.4.- Geometría

Suponiendo un acero por cuantía mínima 1.05% AgAs= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

CONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL DE LA PROVINCIA DE LAURICOCHA

(Muxx) :

(Muyy) :

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

De la geometría plantea en el análisis sismo resistente y asumiendo una distribución de acero tal como se muestra.

X

Y

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8" 1 Ø 5/8"

4 Ø 5/8" 2 Ø 3/4"

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II.5.- Angulo del plano de Acción de la Carga nominal

51.9054 °

III GENERANDO EL DIAGRAMA DE ITERACIONES

III.1 Diagrama de Iteraciones Tridimensional

As= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

Para estructuras donde existan losas en dos direcciones o fuerzas horizontales producidos por sismos se recomienda el uso del diseño biaxial, para lo cual hacemos uso de software para modelar la columna

Las cargas de diseño se encuentran dentro del diagrama por lo tanto se asumió de forma correcta la sección de la columna y el área de acero.

𝛼=tan^(−1)(𝑀𝑦𝑦/𝑀𝑥𝑥)𝛼=

DIAGRAMA DE ITERACIONES

CARGA DE DISEÑO

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8" 1 Ø 5/8"

4 Ø 5/8" 2 Ø 3/4"

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II DATOS

II.2.- Columna intermedia C-1 (60x45); 1°, 2° y 3° piso.

Analizando la columna con momentos y cargas más críticos (1°piso, intersección eje 1 y E).

-131.8409

Momento Ultimo 13.988 Tn-m

Momento Ultimo -18.92 Tn-m -18.92

Carga Ultima (Pu) : -131.84 Tn 13.98804

45

Ancho de la columna (b) : 45 cm

Peralte de la columna (t) : 60 cm60

II.2.- Propiedades físicas de la columna

Deformación unitaria máxima del Concreto (Єcu) : 0.003 m/m

Deformación unitaria máxima del Acero (Єy) : 0.0021 m/m

Modulo de elasticidad del Acero (E) : 2000000

Esfuerzo de fluencia del acero (fy) : 4200

Resistencia a la compresión C° (f'c) : 210

II.3.- Factores de Reducción de Capacidad

Factor de reducción en Compresión ( ) :∅ 0.70

Factor de reducción en Tracción ( ) :∅ 0.90

II.4.- Geometría

Suponiendo un acero por cuantía mínima 1.05% AgAs= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

CONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL DE LA PROVINCIA DE LAURICOCHA

(Muxx) :

(Muyy) :

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

De la geometría plantea en el análisis sismo resistente y asumiendo una distribución de acero tal como se muestra.

X

Y

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8" 1 Ø 5/8"

4 Ø 5/8" 2 Ø 3/4"

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II.5.- Angulo del plano de Acción de la Carga nominal

-53.524 °

III GENERANDO EL DIAGRAMA DE ITERACIONES

III.1 Diagrama de Iteraciones Tridimensional

As= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

Para estructuras donde existan losas en dos direcciones o fuerzas horizontales producidos por sismos se recomienda el uso del diseño biaxial, para lo cual hacemos uso de software para modelar la columna

Las cargas de diseño se encuentran dentro del diagrama por lo tanto se asumió de forma correcta la sección de la columna y el área de acero.

𝛼=tan^(−1)(𝑀𝑦𝑦/𝑀𝑥𝑥)𝛼=

DIAGRAMA DE ITERACIONES

CARGA DE DISEÑO

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8" 1 Ø 5/8"

4 Ø 5/8" 2 Ø 3/4"

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DISEÑO DE COLUMNA - DISEÑO A FLEXOCOMPRESIÓN

II DATOS

II.3.- Columna intermedia C-2 (40x60); 1°, 2° y 3° piso.

Analizando la columna con momentos y cargas más críticos (1°piso, intersección eje 2 y H.)

-56.7085

Momento Ultimo 4.28996 Tn-m

Momento Ultimo -27.895 Tn-m -27.89521

Carga Ultima (Pu) : -56.709 Tn 4.28996

60

Ancho de la columna (b) : 60 cm

Peralte de la columna (t) : 40 cm40

II.2.- Propiedades físicas de la columna

Deformación unitaria máxima del Concreto (Єcu) : 0.003 m/m

Deformación unitaria máxima del Acero (Єy) : 0.0021 m/m

Modulo de elasticidad del Acero (E) : 2000000

Esfuerzo de fluencia del acero (fy) : 4200

Resistencia a la compresión C° (f'c) : 210

II.3.- Factores de Reducción de Capacidad

Factor de reducción en Compresión ( ) :∅ 0.70

Factor de reducción en Tracción ( ) :∅ 0.90

II.4.- Geometría

Suponiendo un acero por cuantía mínima 1.05% AgAs= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

CONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL DE LA PROVINCIA DE LAURICOCHA

(Muxx) :

(Muyy) :

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

De la geometría plantea en el análisis sismo resistente y asumiendo una distribución de acero tal como se muestra.

X

Y

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8"

1 Ø 5/8"4 Ø 5/8"

2 Ø 3/4"

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CONSTRUCCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL DE LA PROVINCIA DE LAURICOCHA

II.5.- Angulo del plano de Acción de la Carga nominal

-81.257 °

III GENERANDO EL DIAGRAMA DE ITERACIONES

III.1 Diagrama de Iteraciones Tridimensional

As= 23.24 cm2 (4Ø3/4"+6Ø5/8")

Para estructuras donde existan losas en dos direcciones o fuerzas horizontales producidos por sismos se recomienda el uso del diseño biaxial, para lo cual hacemos uso de software para modelar la columna

Las cargas de diseño se encuentran dentro del diagrama por lo tanto se asumió de forma correcta la sección de la columna y el área de acero.

𝛼=tan^(−1)(𝑀𝑦𝑦/𝑀𝑥𝑥)𝛼=

DIAGRAMA DE ITERACIONES

CARGA DE DISEÑO

2 Ø 3/4"

1 Ø 5/8"

1 Ø 5/8"4 Ø 5/8"

2 Ø 3/4"