Descripción: analisis y diseño estructural de un edificio
Memoria de calculo estructural de edificio de oficinas de 2 niveles, estructura de concreto. -Analisis simisco (simplificado) -Bajada de cargas a elementos estructurales. -Analisis de car…Descripción completa
Descripción: Guia para analizar un edificio en albañileria confinada
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MEMORIA DE CALCULO DE UN EDIFICIO EN MAMPOSTERIA ESTRUCTURAL
MEMORIA DE CALCULO DE UN EDIFICIO EN MAMPOSTERIA ESTRUCTURALFull description
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modelo de informe para análisis estructural, contiene ejercicios resueltos y algunas definicionesDescripción completa
Descripción: Memoria de calculos para el analisis estructural de una edificacion.
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ejemplo diseño de estructura de albañileria
Diseño Estructural de Un Edificio Multifamiliar de Cuatro Pisos en Albañileria ConfinadaDescripción completa
ANALISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE UN EDIFICIO DE CUATRO PISOS DE ALBAÑILERIA CONFINADA 1.1
DATOS GENERALES DEL PROYECTO
Ubicación: N° de pisos: 04 Uso: vivienda Sistema estructural: albañileria confinada Distribucion arquitectónica: un departamento por piso, con un área techada por piso de Peso de la albañilería: 1,800 kg/m3 Albañilería(f´m): f´m = 65 kg/cm2 = 650 ton/m2 Mortero: 1:4 cemento: arena Concreto: f´c = 175 kg/cm2 Acero: fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2 Resistencia del terreno: σt = 2.5 kg/cm2 1.2 PARAMETROS PARA EVALUAR LA FUERZA CORTANTE EN LA BASE Z = 0.30 C = 2.50 R=6 U = 1.0 S = 1.20 K = 0.20
1.3 ESTRUCTURACION La estructuración del edificio tiene las siguientes características: a) Existe una densidad de muros más o menos aceptable en ambas direcciones. b) Losa aligerada armada en una dirección (la luz mas corta) de 17 cm de espesor; ya que tenemos luces menores a 4 m. c) Losa maciza de e = 17 cm en la zona de la escalera, debido al trafico que va a tener. d) Existe simetría del edificio con respecto al eje “y”, pero con respecto al eje “X” no es tan simétrico, motivo por el cual se ha considerado muros de cabeza en los ejes A, B, C; para lograr que la distancia entre el centro de rigidez y el centro de masas sea la menor posible. e) En la dirección “Y” se ha considerado prácticamente todos los muros de soga, ya que según la nueva Norma Sismorresistente E030 la excentricidad accidental hace que estos, tomen incrementos de cortantes por torsión importantes, principalmente aquellos que están más alejados del centro de rigidez del edificio, es decir, los perimetrales. f) Las ventanas de los ambientes han sido ubicadas en las partes de los tercios centrales de las longitudes del muro. g) La escalera ha sido ubicado en la dirección más critica “Y”. h) Todos los muros perimetrales serán confinados por efectos de torsión. i) Las vigas soleras de los muros se prolongaran por encima de los vanos (no se consideran dinteles).
j) No se ha considerado en el análisis estructural los muros menores a 1.00 m de longitud. k) Los muros tendrán una altura de 2.40 m . l) Los muros confinados mantendrán la relación l h/20 = 240/20 = 12 cm; lo que quiere decir que los espesores elegidos son aceptables. Es importante resaltar que en la práctica el establecer que muros van de cabeza y cuáles van en soga, puede conllevarnos a una serie de modificaciones, hasta lograr que dichos muros pasen por compresión axial y por corte. 1.5
DISTRIBUCION DE MUROS EN PLANTA DE LA EDIFICACION
LONGITUD DE MUROS MURO Lxx MURO Lyy X1 2.9 Y1 4.15 X2 1.35 Y2 4.15 X3 2.95 Y3 1.1 X4 2.95 Y4 4.15 X5 1.35 Y5 4.15 X6 2.33 Y6 4.15 X7 1.15 Y7 4.21 Σ 13.83 Σ 21.91 Long. Total 27.6 Long. Total 43.8 X 6 Y 2
1.6 DENSIDAD DE MUROS La densidad mínima de muros reforzados en cada dirección está dada por:
A muros A m ZUSN = = A planta A p 56 Donde: A m =área de muros en cada dirección. A p=área en planta típica de la edificación . Luego:
Lt
Z U S N 0.3 x 1 x 1.2 x 4 0.02571
Ap
56
56
Donde: L = longitud total del muro incluyendo sus columnas (sólo intervienen muros con L > 1.2 m) t = espesor efectivo = 0.13 m. Ap = área de la planta típica = 10.00 x 12.5 = 125.00 m
2
Z = 0.3 el edificio está ubicado en la zona sísmica 2 (Norma E.030) U = 1.0 el edificio es de uso común, destinado a vivienda (Norma E.030) S = 1.2 el edificio está ubicado sobre suelo intermedio, medianamente rigida (Norma E.030) N = 4 = número de pisos del edificio
Para calcular el área total de los muros, se determina la longitud total de dichos muros en cada dirección tanto en X y Y, luego se multiplica por el espesor neto del muro(0.13 m). Según el eje X: A m ( 0.13m )∗( 27.66 m) = =0.028766 Ap 125.00 m2 0.028766 > 0.02571 ……OK! Según el eje Y: A m ( 0.13m )∗( 43.82 m ) = =0.04557 Ap 125.00 m2 0.04557 > 0.02571 ……OK!
1.6
METRADO DE CARGAS
Para el metrado de cargas y sobrecargas se tomará en cuenta los siguientes pesos unitarios de acuerdo a la Norma vigente: Concreto Armado: 2400 kgf/m3 = 2.4 Tnf/m3. Metrados: 100 kgf/m2 = 0.1 Tnf/m2. Albañilería sólida: 0.019 Tnf/m2/cm 0.019 (Tnf/m2/cm)*15 cm = 0.285 Tnf/m2. Parapetos y tabiques(ladrillo pandereta): 0.014 Tnf/m2/cm 0.014 Tnf/m2/cm * 15 cm = 0.21 Tnf/m2 Ventanas: 0.02 Tnf/m2 Sobrecargas: 0.2 Tnf/m2(para efectos sísmicos se usa el 25%) 0.2 Tnf/m2 * 0.25 = 0.05 Tnf/m2 Cobertura de teja: 120 Tnf/m2 = 0.12 Tnf/m2
CARGA PROVENIENTE DE LA LOSA TECHO Esta se carga se obtiene mediante la fórmula: P = W*A W = espesor losa*ϒ concreto armado + peso acabados + peso por sismo W = 0.12m * 2.4 Tnf/m3 + 0.1 Tnf/m2 + 0.05 Tnf/m2 W = 0.438 Tnf/m2
PRIMER PISO PRIMER PISO 23.4968 4.355291937 20.3424 3.77060241 5.63872 3.943160839 20.3424 3.77060241 25.96712 4.813182576 17.8904 3.316107507 19.2944
3.525379134
Según el cuadro de valores el muro más esforzado verticalmente es el muro Y5, σ Y 5=4.81 Kgf / cm2 Si ha este muro se le agrega el 75% de la sobrecarga restante de P será: P = W*A W = 0.12m * 2.4 Tnf/m3 + 0.1 Tnf/m2 + 0.2 Tnf/m2 W = 0.588 Tnf/m2 P = 0.588 Tnf/m2*7.81 m2 P = 4.59 Tnf Luego: Peso proveniente de la losa: Peso propio del muro:
4.59228 Tnf 3.071 Tnf
TOTAL = Carga acumulada en el primer piso: P acum. = 7.66328 Tnf * 4 = 30.65312 Tnf
7.66328 Tnf
El esfuerzo máximo en el muro Y5 será: σ Y 5=30653.12 kgf /(13 cm∗415 cm) (esfuerzo actuante del muro Y5)
kgf cm2
σ Y 5=5.68
Según el Reglamento, el esfuerzo resistente del muro es σ =0.15∗f ´ m Donde:
f ´ m=65
σ =0.15∗65
σ =9.75
kgf cm2
(para ladrillo King Kong)
kgf cm 2
kgf cm2
(esfuerzo resistente del muro Y5) 9.75
Como:
kgf cm2
>
5.68
kgf cm 2
………………………
BIEN! Esta comparación indica que el muro en aparejo de soga (muro Y5) es adecuado.
DETERMINACION DEL CENTRO DE GRAVEDAD EN PLANTA TIPICA DEL EDIFICIO SENTIDO X MUR O X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
En la determinación de la coordenada de la coordenada
X CG
,
debido a que en la dirección X existe una simetría se determinará como sigue: X CG =
Lx 12.50 m = =6.25 m 2 2
Y CG =
Y CG =
∑ WXiYi+∑ WYiYi ∑ WXi+∑ WYi
209.675472+309.670828 43.41164+ 62.01352 Y CG =4.926 m
Finalmente la coordenada del centro de gravedad es: C.G. = (
X CG
;
Y CG
) = (6.25; 4.93) m
ANALISIS SISMICO DE SISTEMAS DE ALBAÑILERIA ESTRUCTURAL CALCULO DE LA FUERZA AXIAL EN EL PISO TIPICO CON 25% DE S/C Carga o peso total en el piso tipico: Pt = 2(X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y7) +Y6 Pt = 105.42516 Tnf Peso total acumulado en el primer piso: P = 105.42516*4 = 421.7 Tnf P = 422 Tnf
DETERMINACION DEL CORTANTE BASAL SISMICO “H”
H=
Z∗U∗C∗S∗( P ) Rd
donde:
Z = factor de zona (z=0.3) U = factor de uso o importancia (U = 1) S = factor de suelo (S = 1.2) C = coeficiente sísmico
( TT ) ≤2.5
C=2.5∗
P
, adoptamos C = 2.5
Rd =factor de reducción por ductilidad para al b . estructural Rd =3.0
H=
0.3∗1.0∗2.5∗1.2∗( 422 ) 3
H=126.6(fuerza cortante basal sismico)
DISTRIBUCION DE LA FUERZA CORTANTE BASAL A LO ALTO DEL EDIFICIO
Fi=
Pi∗hi∗H ∑ Pihi
NIVEL "i"
Pi (Tnf)
hi (m)
Pihi (Tnfm)
Fi (Tnf)
Ycg i (m)
4
105.5
10.08
1063.44
50.64
4.93
3
105.5
7.56
797.58
37.98
4.93
2
105.5
5.04
531.72
25.32
4.93
1 Σ
105.5 422
2.52
265.86 2658.6
12.66 126.6
4.93
Fi *Ycg i (Tnfm) 249.655 2 187.241 4 124.827 6 62.4138 624.138
UBICACIÓN DE LA FUERZA CORTANTE BASAL EN PLANTA TIPICA Debido a la simetría de las cargas en los muros en la dirección X la coordenada en x será: X = Lx/ 2 = 12.5/2 = 6.25 m Mientras en la dirección Y es: Y=
∑ Fi∗Ycg i H
Y =¿
624.138/ 126.6 = 4.93 m
La carga cortante basal actúa en: C (X ; Y) = (6.25; 4.93) m CALCULO DE LA RIGIDEZ LATERAL (K) DE MUROS
K=
Ea h fh∗( Ea/ Ga ) + 3I A 3
Donde: Ea = módulo de elasticidad de la albañilería =32000 kgf/cm2 = 0.32 x 10^6 Tnf/m2 Ga = 128000 Tnf/m2 I = Momento de Inercia de la sección transformada f = factor de forma = Amuro/Aalma Ga = módulo de elasticidad al corte =12800kgf/cm2= 128000 Tnf/m2
CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSVERSAL TRANSFORMADA DE MUROS DE ALBAÑILERÍA CONFINADA
nt L 0.20 m
0.20 m
n = Ec/Ea = (2 x 10^6 Tnf/m2 )/ (0.32 x 10^6 Tnf/m2) = 6.25 n * t = 6.25* 0.13 m = 0.81 m CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X1
El muro Y1 tiene una longitud efectiva de: L1 = 4.15 – 0.13 = 4.02 m El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es: 0.25 x 4.02 = 1.0 m Área alma del muro: Am = 0.13 m x 4.15 m = 0.5395 m2 Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 1.48 + 0.20 X 0.81 + 0.13 X 1.0 A = 0.6464 m2 El factor de forma es: f = 0.6464 m2/ 0.5395 m2 = 1.1981464319 MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y Ix=I 1+ I 2+ I 3+ I 4 3
Ix=
[
3
][
3
I x=¿ 0.81192719 m4
CALCULO DE LA COORDENADA Yc DEL CENTROIDE Yc=
A 1∗Y 1+ A 2∗Y 2+ A 3∗Y 3+ A 4∗Y 4 A 1+ A 2+ A 3+ A 4
CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X2
El muro Y2 tiene una longitud efectiva de: L1 = 4.15 – 0.13 = 4.02 m El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es: 0.25 x 4.02 = 1.0 m Área alma del muro: Am = 0.13 m x 1.35 m = 0.1755 m2 Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 0.95 + 0.13 X 0.81 + 0.13 X 1.0 A = 0.5775 m2 El factor de forma es: f = 0.5775 m2/ 0.1755 m2 = 3.29059829 MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y Ix=I 1+ I 2+ I 3+ I 4 3
CALCULO DEL FACTOR DE FORMA Y EL MOMENTO DE INERCIA PARA EL MURO X3
El muro Y3 tiene una longitud efectiva de: L1 = 1.10 – 0.13 = 0.97 m El 25% de la longitud efectiva del muro transversal es: 0.25 x 0.97 = 0.2425 m
Área alma del muro: Am = 0.13 m x 2.95 m = 0.3835 m2 Área transformada
A = 0.20 X 0.81 + 0.13 X 2.55 + 0.13 X 0.81 + 0.13 X 0.2425 A = 0.687025 m2 El factor de forma es: f = 0.687025 m2/ 0.38355 m2 = 1.79146 MOMENTO DE INERCIA DE LA SECCION TRANSFORMADA RESPECTO AL EJE Y Ix=I 1+ I 2+ I 3+ I 4 3
