DISEÑO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO MsC. RICARDO OVIEDO SARMIENTO
DIPLOMADO EN ESTRUCTURAS
MODELAMIENTO, ANALISIS Y DISEÑO DE UNA EDIFICACIÓN DE 05 NIVELES CON ETABS 2015
A lo largo de la presentación se desarrollaran los siguientes temas
Pre dimensionamiento de los elementos Metrado de cargas y predimensionamiento de vigas ,columnas, zapatas, placas. Modelamiento Geométrico de la estructura Definición de las propiedades del material, Definición de las secciones de columnas y vigas, Asignación de brazos rígidos Asignación de restricciones en la base Etc. Verificaciones para el Análisis Estructural Verificación de la masa participativa Verificación del sistema estructural Diseño de los elementos estructurales Vigas Losas Aligeradas Losas Macizas
Columnas Placas Zapatas
CRITERIOS ARQUITECTÓNICOS Con los siguientes ejemplos repasaremos las consideraciones elementales que se han de tomar en cuenta para todo edificio destinado a oficinas en lo referente a la especialidad de Arquitectura Ancho del pasadizo
0.90 m
Los pasadizos deberán tener un ancho mínimo de 90 cm
Vista en corte de una edificación destinada para oficinas
Vista en planta de algunos ambientes del piso tipico
Sin embargo se deberá proyectar un ancho de 1.20 metros en caso de pasadizos de evacuación en caso de emergencias
CRITERIOS ARQUITECTÓNICOS
2.40 m
La altura mínima recomendable para este tipo de estructuras es de 2.40 metros para el piso típico
La altura mínima recomendabl para este sótanos en oficinas e de 2.10 metros 2.10 m
Vista en corte de una edificación destinada para oficinas
No olvide que la altura se toma hasta el fondo de viga
CRITERIOS ARQUITECTÓNICOS Para proyectar columnas es importante tener en cuenta que la caja de estacionamiento tiene 2.50 metros de ancho
2.5 m
5.5 m Por lo general se proyecta una columna cada 2 cajas de estacionamiento – con 3 cajas se tendría inconvenientes al intentar cubrir 7.50 metros de luz
5.00 m
Vista en corte de una edificación destinada para oficinas
El radio de giro mínimo que se debe tener es de 5.00 metros
DESCRIPCION GENERAL DE LA EDIFICACION Se analizará una estructura mixta de 5 niveles destinada para oficinas. En las imágenes que se muestran se pueden apreciar las vistas del 3D renderizado así como la vista en planta del piso típico La escalera es una estructura independiente. La estructura pertenece al sistema estructural aporticado solo en la dirección Y, mientras que en la dirección X es de Muros estructurales como se verá a lo largo de la presentación.
DESCRIPCION DE LA EDIFICACION
Se analizará una estructura aporticada de 5 pisos mostrada en la figura, que será destinada a oficinas. La escalera es una estructura independiente. En Dirección X es Muro estructural y en Dirección Y se tiene pórtico de concreto armado. Los muros de albañilería se consideran separados de la estructura. El sistema de techo será de losas aligeradas y losa maciza de concreto armado.
PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS LOSA MACIZA
Para el calculo del espesor de las losas macizas armadas en dos direcciones se empleo , para un paño rectangular de 6.50 y 4.00 m, el siguiente criterio:
Por tener una longitud de 650 cm se tendrá => 650/35 = 18.57cm Se decidió emplear una losa maciza de 20 cm de espesor
LOSA ALIGERADA
Para nuestro ejemplo, tomamos la dirección del aligerado sobre las luces más cortas. EJES
LUZ (m)
A-B B-C
5.20 3.70
Con un extremo continuo L /18.5 0.28 m -
Ambos extremos continuo L/21 0.18 m
En conclusión, se recomienda usar una losa aligerada en una dirección con un peralte de 0.25m.
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS VIGAS PRINCIPALES
VIGAS SECUNDARIAS 𝒃=
𝑩 ≥ 𝟎. 𝟐𝟓𝒎 𝟐𝟎
𝐡=
𝐋𝐧 𝛂
𝒃 = 𝟎. 𝟐𝟓𝒎
Dónde: B: Ancho tributario en metros. Ln: Luz libre en metros. Dónde: B: Ancho tributario en metros. Ln: Luz libre en metros.
𝒔/𝒄 = 𝟐𝟓𝟎𝒌𝒈/𝒎𝟐 ℎ=
ℎ=
6.00𝑚 = 0.545m 11
𝒉 = 𝟎. 𝟓𝟓𝐦 𝑏=
6.00𝑚 = 0.30𝑚 ≥ 0.25𝑚 20
𝐋𝐧 𝟏𝟒
Para nuestro ejemplo, tomamos las vigas principales, las cuales están cargando las losas aligerada y maciza.
Para nuestro ejemplo, tomamos las vigas principales, las cuales están cargando las losas aligerada y maciza. 𝒔/𝒄 = 𝟐𝟓𝟎𝒌𝒈/𝒎𝟐
𝐡=
𝒔/𝒄 = 𝟓𝟎𝟎𝒌𝒈/𝒎𝟐 ℎ=
6.00𝑚 = 0.60m 10
𝒉 = 𝟎. 𝟔𝟎𝐦 𝑏=
6.00𝑚 = 0.30𝑚 ≥ 0.25𝑚 20
b= 𝟎. 𝟑𝟎𝒎
b= 𝟎. 𝟑𝟎𝒎
b 𝒙 𝒉 = 𝟎. 𝟑𝟎 𝒙 𝟎. 𝟓𝟓
b 𝒙 𝒉 = 𝟎. 𝟑𝟎𝒙 𝟎. 𝟔𝟎
5.50𝑚 = 0.395m 14
𝒉 = 𝟎. 𝟒𝟎𝐦 b= 𝟎. 𝟐𝟓𝒎 b 𝒙 𝒉 = 𝟎. 𝟐𝟓 𝒙 𝟎. 𝟒𝟎 Se consideró para el control de distorsiones las siguientes secciones:
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS METRADO PARA EL CALCULO DE CARGAS DE GRAVEDAD PARA COLUMNA 𝐀𝐜𝐨𝐥 =
𝛌𝐏𝐆 𝛈𝐟′𝐂
𝐏𝐆: Carga por Gravedad. λ, η: Factores que dependen de la ubicación de la columna.
Para el cálculo de las cargas de gravedad (PG) realizaremos el metrado para una columna central. Se recomienda los siguientes pesos para las distintos tipos de losa, según su peralte:
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Metrado carga Muerta N° PISOS
BT (m)
LT (m)
5 4 1 5 5
4.75 4.75 4.75 2.6 1.85
6.25 6.25 6.25 6.25 2.85
0.10 T/m2
Tn/m2
14.84 Tn
0.10 T/m2
Tn/m2
11.88 Tn
0.05 T/m2
Tn/m2
CANTIDAD
b (m)
h (m)
Ancho (m)
4
1.85
3.1
0.2
Peso Acabado Tipico Tabiqueria Ultimo Nivel Peso Losa 0.25 Peso Losa 0.25
Peso losa Maciza
PESO
Carga
1.48 Tn
0.35 T/m2
28.44 Tn
0.35 T/m2
9.23 Tn
P. Concreto 2.40 T/m2
CARGA
b (m)
h (m)
L (m)
P. Concreto
5 5
0.3 0.3
0.45 0.6
4.25 5.75
2.40 T/m2
6.89 Tn
2.40 T/m2
12.42 Tn
b (m)
h (m)
L (m)
P. Concreto
CARGA
0.5
0.5
16
2.40 T/m2
9.60 Tn
Peso Viga Y
Peso Columna
CARGA MUERTA (D)
CARGA
105.78 Tn
Metrado carga Viva Típico SOBRECARGA
Típico Típico Ultimo Nivel
N° PISOS
B (m)
H (m)
4 4 4 1
2.75 2 2 4.75
6.25 3 3.25 6.25
PESO
CARGA
0.25 T/m2
Tn/m2
0.25 T/m2
Tn/m2
0.50 T/m2
Tn/m2
0.10 T/m2
Tn/m2
𝐀𝐜𝐨𝐥 =
𝟏. 𝟏 ∗ 𝟏𝟒𝟒. 𝟗𝟒 = 𝟐𝟓𝟑𝟎. 𝟕𝟎 𝒄𝒎𝟐 𝟎. 𝟑 ∗ 𝟎. 𝟐𝟏𝟎
Las dimensiones de columnas podrían ser:
11.01 Tn
CANTIDAD Peso Viga X
Luego de obtener la carga en servicio, calcularemos las dimensiones de la columna. f’c: 210kg/cm2
17.19 6.00 13.00 2.97
CARGA VIVA (V)
39.16
CARGA EN SERVICIO (D+L)
144.94
CARGA ULTIMA (1.4D+1.7L)
214.66
b
t
0.3 0.4 0.5 0.55 0.6
0.84 0.63 0.51 0.46 0.42
Tomaremos como sección de columna 55 x 55cm.
PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATA Dónde: P: Peso en servicio. 𝜎𝑠 : Capacidad portante.
𝐏 𝐀𝐳 = 𝝈𝒔
ZAPATA PARA COLUMNA PERIMETRAL Con la carga de gravedad para la columna obtenida del metrado anterior, y con una capacidad portante de 3.00 kg/cm2, calculamos las dimensiones de la zapata.
ZAPATA PARA COLUMNA CENTRAL Con la carga de gravedad para la columna obtenida del Metrado anterior, y con una capacidad portante de 3.00 kg/cm2, calculamos las dimensiones de la zapata. 𝐀𝐳 =
𝐀𝐳 =
𝟖𝟗. 𝟖𝟏 = 𝟐. 𝟗𝟗𝒎𝟐 𝟑𝟎
De aquí tenemos que los lados de la zapata que serán iguales ya que es una columna cuadrada.
𝟏𝟒𝟒. 𝟗𝟒 = 𝟒. 𝟖𝟑𝒎𝟐 𝟑𝟎
De aquí tenemos que los lados de la zapata que serán iguales ya que es una columna cuadrada.
𝐁 = 𝟐𝐋
𝐀𝐳 = 𝐁 ∗ 𝐋
𝐁=𝐋 𝐀𝐳 = 𝐁 ∗ 𝐋
𝐁 = 𝟐. 𝟑𝟎𝐦,
𝐋 = 𝟐. 𝟑𝟎𝐦,
𝐀𝐳 = 𝟓. 𝟐𝟗𝐦𝟐
𝐁 = 𝟐. 𝟔𝟎𝐦,
𝐋 = 𝟏. 𝟑𝟎𝐦,
𝐀𝐳 = 𝟑. 𝟑𝟖𝐦𝟐
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Msc. Ricardo Oviedo Sarmiento
