Trabajo Escalonado 1.docx

1. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES 1.1. DESCRIPCIÓN DE LA EDIFICACIÓN a. El presente proyecto consiste en un edificio de 5 pisos y 2 sótanos, con un área construida de 140m2 aproximadamente. En la figura se muestra la planta típica. b. El edificio está destinada a tiendas en el primer piso, los sótanos son usadas como almacenamiento de diversos productos de comercio y los pisos 2, 3, 4 y 5 están destinadas a vivienda. c. El perímetro de la zona de los sótanos esta constituida por muros estructurales. d. Para aumentar la rigidez y resistencia lateral del edificio se agregaron muros estructurales en la dirección “x” y “Y”. 1.2.

1.3.

1.4.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA MACIZA EN DOS DIRECCIONES Según la norma técnica E0-60, tabla 9.3 para el espesor mínimo de losa en dos direcciones se tiene: Ln hf = ; 𝑝𝑎𝑟𝑎 Ln = 21m 33 hf = 0.108m hf = 0.15m ; entonces tomamos: 𝐡𝐟 = 𝟎. 𝟐𝟎𝐦 Se usarán losas armadas en dos direcciones de espesor de 20cm, porque se tienen baños y por tanto las tuberías se encuentran colocadas dentro de la losa. Para uniformizar la losa en todas las plantas se usará una losa armada con un espesor de 20cm. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA Para vigas que forman parte del pórtico se recomienda usar el siguiente criterio. Ln Ln ≤h≤ ; 𝑝𝑎𝑟𝑎 Ln = 3.55m 12 10 0.296 ≤ h ≤ 0.355 h≃0.35 para nuestro caso elegiremos un mayor peralte para aumentar la resistencia y rigidez. 𝐡 = 𝟎. 𝟒𝟓𝐦 ; 𝐛 = 𝟎. 𝟑𝟎𝐦 PREDIMENSIONAMIENTO DE LA COLUMNA Para predimensionar la columna se usará la siguiente expresión: a. Columna interior

Aci =

Pn 0.45f´c

Se eligió la columna entre el eje B-B y 2-2 por ser la más crítica.

descripción valor unidad carga 1.2 Tn/m2 Área 9.36 m2 #Pisos 7 Peso Pn= 78.624 Tn 78.624 ∗ 103 Aci = = 832cm2 0.45 ∗ 210

Se elegirá una columna de sección: b*h=0.35x0.45

b. Columna exterior

Ac =

Pn 0.35f´c

Se eligió la columna entre el eje C-C y 2-2 por ser la más crítica.

descripción valor unidad carga 1.2 Tn/m2 Área 8.30 m2 #Pisos 7 Peso Pn= 69.72 Tn 69.72 ∗ 103 Aci = = 948.6cm2 0.35 ∗ 210 Se elegirá una columna de sección: b*h=0.40x0.45

1.5.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA Para el diseño de los muros estructurales se usará métodos aproximados, el cual consiste en calcular las fuerzas cortantes en la base con métodos establecidos en la Norma E0-60. %𝐕𝐁𝐀𝐒𝐀𝐋 𝐀𝐏𝐋𝐀𝐂𝐀 ≥ 𝟎. 𝟓𝟑 ∗ ∅ ∗ √𝐟´𝐜 La cortante basal será: DATOS: Z= 0.35 Peso: P=A ∗ U= 1.3 .∗ S= 1.15 P= 1225 Tn C= 2.5 Luego: R= 6 V= 267.075521 Tn

APLACA= 26591.5099 cm2 Si tomamos un espesor de 20cm, entonces la longitud de placa a colocar será: 𝐋𝐗,𝐘 = 𝟏𝟑. 𝟑𝟎𝐦

1.6.

PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE SÓTANO Considerando 30cm el espesor de muros de sótano.

2. CONCEPTUALIZACIÓN ESTRUCTURAL 2.1. DESCRIPCIONES a) Losas Son elementos estructurales de concreto armado las cuales se apoyan sobre las vigas. b) Vigas Son elementos que reciben la carga de las losas, y las transmiten hacia otras vigas o directamente hacia las columnas o muros. c) Columnas Las columnas son elementos estructurales que proporcionan rigidez lateral a la estructura. Se busca que las columnas tengan las dimensiones que permitan asumir las cargas que serán requeridas. d) Placas Son muros de concreto armado que al tener una dimensión mucho mayor que la otra, proporcionan una mayor rigidez lateral y resistencia en la dirección de mayor longitud. e) Zapatas Las zapatas son elementos estructurales que tienen como objetivo transmitir al suelo las cargas provenientes de la estructura. f) Muros de sótano Los muros de sótano generalmente tienen forma de cajones cerrados ocupando los límites de la propiedad. Están sometidos al empuje del terreno. 2.2. PARÁMETROS DE ESTRUCTURACIÓN La estructuración del edificio está compuesta por los siguientes elementos estructurales: Losas, vigas, columnas, muros o placas, zapatas y muros de sótano. Para la estructuración y predimensionamiento de los elementos estructurales se realizaron con métodos aproximados. 2.2.1. Predimensionamiento de la losa maciza en dos direcciones Según la norma técnica E0-60, tabla 9.3 para el espesor mínimo de losa en dos direcciones se tiene: Ln hf = ; 𝑝𝑎𝑟𝑎 Ln = 21m 33 hf = 0.108m hf = 0.15m ; entonces tomamos: 𝐡𝐟 = 𝟎. 𝟐𝟎𝐦 Se usarán losas armadas en dos direcciones de espesor de 20cm, porque se tienen baños y por tanto las tuberías se encuentran colocadas dentro de la losa. 2.2.2. Predimensionamiento de la viga Para vigas que forman parte del pórtico se recomienda usar el siguiente criterio. Ln Ln ≤h≤ ; 𝑝𝑎𝑟𝑎 Ln = 3.55m 12 10 0.296 ≤ h ≤ 0.355 h≃0.35

para nuestro caso elegiremos un mayor peralte para aumentar la resistencia y rigidez. 𝐡 = 𝟎. 𝟒𝟓𝐦 ; 𝐛 = 𝟎. 𝟑𝟎𝐦 2.2.3. Predimensionamiento de las columnas Para predimensionar la columna se usará la siguiente expresión: a. Columna interior

Aci =

Pn 0.45f´c

Se eligió la columna entre el eje B-B y 2-2 por ser la más crítica. descripción Carga Área #Pisos Peso Pn=

valor 1.25 9.36 7 81.9

unidad Tn/m2 m2 Tn

3

Aci =

81.9 ∗ 10 = 866.67cm2 0.45 ∗ 210

Se elegirá una columna de sección: b*h=0.35x0.45 b. Columna exterior

Ac =

Pn 0.35f´c

Se eligió la columna entre el eje C-C y 2-2 por ser la más crítica.cm2 descripción valor unidad Carga 1.25 Tn/m2 Área 8.30 m2 #Pisos 7 Peso Pn= 72.625 Tn

72.625 ∗ 103 Aci = = 988cm2 0.35 ∗ 210 Se elegirá una columna sección: b*h=0.40x0.45

de

2.2.4. Predimensionamiento de la placa Para el diseño de los muros estructurales se usará métodos aproximados, el cual consiste en calcular las fuerzas cortantes en la base con métodos establecidos en la Norma E0-60. %𝐕𝐁𝐀𝐒𝐀𝐋 𝐀𝐏𝐋𝐀𝐂𝐀 ≥ 𝟎. 𝟓𝟑 ∗ ∅ ∗ √𝐟´𝐜 La cortante basal será:

DATOS: Z= U= S= C= R=

0.35 1.3 1.15 2.5 7

Peso: P=A .∗ P= 1225

∗ Tn

Luego: V= 228.921875 Tn APLACA= 22792.7228 cm2

Si tomamos un espesor de 20cm, entonces la longitud de placa a 1139.63614 cm colocar será: 𝐋𝐗,𝐘 = 𝟏𝟏. 𝟒𝟎𝐦 2.2.5. Predimensionamiento de muros de sótano Considerando 30cm el espesor de muros de sótano. 3. MODELO NUMÉRICO 3.1. PROPIEDADES MECÁNICAS a) Acero Barras de acero corrugado grado 60(ASTM A615) que tienen las siguientes propiedades:  Modulo de fluencia (fy) 4200kg/cm2  Resistencia a la rotura (fu) 6300kg/cm2  Modulo de elasticidad (E) 2000000kg/cm2 b) Concreto  Resistencia a la compresión (f´c)  Módulo de Poisson (ν)  Módulo de elasticidad (E)

210kg/cm2 0.15 15000√f´c kg/cm2

3.2. ESPECTRO EMPLEADO En el diseño de la estructura se seguirán las disposiciones presentadas en la Norma E0-30. a) Factor de zona “Z” El edifico se encuentra ubicado en el distrito de independencia que corresponde a la zona 3. Z=0.35 b) Factor de uso “U” La categoría del edifico corresponde a una edificación importante tipo B. U=1.3 c) Parámetro de suelo “S” Considerando un suelo intermedio S2 para la zona del proyecto. S2=1.15 También se obtienen los periodos “TP” y “TL” TP=0.6s TL=2.0s d) Factor de amplificación sísmica “C” Para valores de hn=21m y CT=60 (estructura dual), se tiene: C=2.5 e) Coeficiente de reducción “R” Para un sistema estructural dual se tiene:

R=7 3.3. CARGAS EMPLEADAS La Norma de Cargas E.0.20 establece los valores mínimos de las cargas que deben utilizarse en el diseño de cualquier edificación, dependiendo del uso que se le dé a la misma. Las cargas a considerar son las cargas muertas, cargas vivas y cargas de sismo. a) Carga viva de almacenamiento y centro comercial b) Carga viva de vivienda c) Carga viva de azotea 3.4. VISTA DE MODELO TRIDIMENSIONAL 3.5. COMBINACIÓN DE CARGAS 4. RESULTADOS DEL ANÁLISIS SÍSMICO 4.1. CUMPLIMIENTO DE DERIVAS 4.2. DESPLAZAMIENTO MÁXIMO 4.3. IRREGULARIDAD 4.4. JUNTAS DE SEPARACIÓN SÍSMICA 4.5. FUERZA CORTANTE 4.6. ESCALAMIENTO DE LA FUERZA CORTANTE 5.