ÁREA = ESPESOR = PESO = CM LOSA = CARGA DE LAS INSTALACIONES

CASA HABITACIÓN

2014

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL OBRA: CASA HABITACIÓN PROPIETARIO: SRITA. JOCELYN LANDIN OLIVARES DIRECCIÒN: CALLE BARRANCA DE LA CANTERA No 3, COL. SAN JUAN XOCOTLA, T TULTEPEC, ESTADO DE MEXICO

T

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL OBRA: CASA HABITACIÓN PROPIETARIO: SRITA. JOCELYN LANDIN OLIVARES DIRECCIÒN: CALLE BARRANCA DE LA CANTERA No 3, COL. SAN JUAN XOCOTLA, T TULTEPEC, ESTADO DE MEXICO 1.1.- INTRODUCCIÓN

La mampostería estructural moderna ofrece posibilidades sismo-resistentes con la adecuación de muros portantes. Para ello se proponen dos alternativas: muros de mampostería armada internamente y muros de mampostería confinada. Esta segunda alternativa es la solución estructural más comúnmente utilizada en las viviendas y es el objetivo principal de este proyecto En este trabajo, poniendo énfasis en el concepto de progresividad de la vivienda de interés social, se aborda el desarrollo de un sistema constructivo de muros de mampostería estructural confinada, con marcos de confinamiento constituidos por dalas y castillos de concreto, que mejorará el rendimiento de la mampostería a la vez que propiciará su sostenibilidad, sismo-resistencia y flexibilidad. La mampostería confinada es una técnica que, bien empleada, puede generar ahorros sustanciales, ya que las secciones del marco de confinamiento se reducen al espesor de los muros. Su aplicación como técnica racionalizada permitiría disminuir las secciones de concreto armado y acero de refuerzo al propiciar la contribución de las paredes o muros a la estructura en su conjunto, ventaja que no se logra con las estructuras de pórticos o de esqueleto resistente. Esta técnica reduce el uso de concreto armado, obliga a una mayor racionalidad dimensional y no implica cambios tecnológicos importantes. La eficiencia de esta configuración se basa en que los muros de mampostería cumplen con las condiciones básicas para cubrir todos los estados límites:     

Resistencia (Estado de servicio – Ocupación Inmediata) Rigidez (Control de daños - Seguridad de vida) Ductilidad (Estado último - Prevención del colapso) Deformaciones Ect.

Además, presenta las siguientes ventajas:  Facilidad y rapidez en el diseño.  Proveen rigidez y resistencia con bajo costo. Como complemento se presentan imágenes, representaciones y gráficos que permiten tener una idea más clara de lo que se desea mostrar en este trabajo

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Se trata de un edificio de viviendas destinada al servicio de habitación multifamiliar, clasificación estructural tipo B según el reglamento de construcciones de la CFE, que consta de 2 niveles, con una altura total de 11.50 m y una superficie cubierta de aproximadamente 175.60 m².

1.3.- LOCALIZACION

2.- ASPECTOS GENERALES

Descripción general          

Clasificación de la estructura: Clasificación B, tipo II Lugar de desplante: Zona Sísmica B Coeficiente sísmico: 0.32 Tipo de suelo: Suelo tipo II Factor de comportamiento sísmico: 2 Factor de topografía: 1 (normal) Factor de regularidad: 0.90 Tipología estructural: Tabiques block Destino: Edificio de viviendas Número de pisos: 2

3.- SISTEMA CONSTRUCTIVO

Cimentación La cimentación se realizará a base de zapatas flexibles aisladas y zapatas flexibles corridas según sea el caso, con sus correspondientes dalas de atado y centradoras de carga en los puntos en los que sea necesario, siendo la solución adoptada para las zonas situadas bajo la rasante natural del terreno. Para el colado de los elementos de la cimentación se utilizará un concreto de fć = 250 kg/cm2.


Muros La estructura está conformada por muros construidos con ladrillos pegados con mortero tipo II, dichos muros se encuentran confinados por sistemas de concreto reforzado tradicionales conocidos como columnas o castillos que se encuentran a los lados de los muros y para la parte superior se encuentran construidos unas dalas que junto con los castillos llegan a formar un marco estructural lo que le permite dar una mayor rigidez a los muros de mampostería. Es un sistema sobre el cual cuenta con un buen soporte experimental y analítico. La mayor parte de las ventajas y desventajas relativas frente a sistemas constructivos diferentes, son compartidas con la mampostería estructural. Es apta para construcciones con alturas considerables que pueden der de hasta unos seis pisos. Columnas Para los elementos que por donde bajaran las cargas de la estructura se consideran castillos externos a los muros con dimensiones diferentes las cuales se establecen en los planos estructurales indicando su ubicación y dimensión respectivamente. Siguiendo las especificaciones que establecen las normas complementarias. Se espera modificar las dimensiones de algunos elementos que podrían ser los que se encuentran en la planta baja debido a las cargas que soportarían y para poder transmitir dichas cargas al suelo. Propiedades de los materiales para castillos y dalas: Concreto fć = 250 kg/cm2 Acero fy = 4200 kg/cm2

4.- TIPO DE CARGAS

Las cargas que se le aplicaron a la estructura para someterlo al análisis fueron las que a continuación se mencionan y se especifica el tipo de carga a la que pertenece y su valor correspondiente: Carga por pesos propio: (CM1) Carga muerta por sistema de piso: (CM2) Carga muerta por muros: (CM3) Carga viva: (CV1) Carga viva azotea: (CV2)

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kg/ml

Peso propio Columnas - castillos - dalas TOTAL =

CM2

185 aprox. 185

kg/m

2

Sistema de piso Losa armada TOTAL =

240 240

kg/m2

CM3 Muros Muros y aplanado TOTAL =

150 150

kg/m2

CV1 Cargas vivas en nivel Media = Accidental = Máxima =

70 90 170

kg/m2

CV2 Cargas vivas en azotea Media = Accidental = Máxima =

15 70 100

4.1.- EFECTOS A CONSIDERAR

En el diseño de estructuras sometidas a la acción de diseño sísmico se tomarán en cuenta aquellos de los efectos siguientes que puedan ser importantes en cada caso: Acciones de diseño Se considerarán tres categorías de acciones, de acuerdo con la duración en que obran sobre las estructuras con su intensidad máxima: a) Las acciones permanentes son las que obran en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad varía poco con el tiempo. Las principales acciones que pertenecen a esta categoría son: la carga muerta; el empuje estático de suelos y de líquidos y las deformaciones y

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5.- DESCRIPCIÓN DEL TIPO DE ANÁLISIS El análisis dinámico comprende el análisis de las fuerzas, desplazamientos, velocidades y aceleraciones que aparecen en una estructura o mecanismo como resultado de los desplazamientos y deformaciones que aparecen en la estructura o mecanismo. El análisis dinámico de mecanismos tiene por objeto determinar el movimiento de un mecanismo, las fuerzas y los esfuerzos internos que aparecen sobre cada uno de sus elementos en cada posición de funcionamiento. El análisis dinámico de estructuras se refiere al análisis de las pequeñas oscilaciones o vibraciones que puede sufrir una estructura alrededor de su posición de equilibrio. El análisis dinámico es importante porque ese movimiento oscilatorio produce una modificación de las tensiones y deformaciones existentes, que deben tenerse en cuenta por ejemplo para lograr un diseño sísmico adecuado.

Como resultado de una perturbación exterior un edificio o estructura resistente que bajo la acción de unas cargas estaba en reposo, experimenta oscilaciones que en primera aproximación pueden representarse como un movimiento armónico compuesto, caracterizado por un sistema de ecuaciones lineal del tipo:

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El análisis dinámico incluye estudiar y modelar al menos estos tres aspectos: o Análisis modal de frecuencias y modos propios de vibración. Tanto las frecuencias naturales de vibración de una estructura como los modos principales de vibración dependen exclusivamente de la geometría, los materiales y la configuración de un edificio o estructura resistente. o Análisis de la solicitación exterior. o Análisis de las fuerzas dinámicas inducidas.

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A continuación se muestran las cargas consideradas para el análisis estático y dinámico de la estructura para cada nivel correspondiente: Cargas para el NIVEL 1: CARGA MUERTA TOTAL

TRABES-COLUMNAS = 29000.916 kg

CARGA DE LA LOSA 150 0.1 2400

ÁREA = ESPESOR = PESO =

CM LOSA =

CARGA DE LAS INSTALACIONES PESO = ÁREA =

20 150

m2 m kg/m3 36000 kg

kg/m2 m2

CM INSTALACIONES = 3000 kg

NOTA: SUPONIENDO EL PESO DE LAS INSTALACIONES


CARGA POR

RCDF PESO = ÁREA =

40 150

kg/m2 m2

CM RCDF =

6000 kg

CARGA VIVA INSTANTANEA (CVa) 90

CVa = ÁREA =

kg/m2 m2

150

PESO DE CVa ESTABLECIDA POR EL NOTA: REGLAMENTO

CVa = 13500 kg

CARGAS TOTALES SOBRE EL NIVEL 1 CARGAS MUERTAS = CARGAS VIVAS =

74.00 13.50

ton ton

TOTAL = 87.500916 ton

Cargas para el NIVEL 2:

CARGAS TOTALES SOBRE AZOTEA CARGAS MUERTAS = 79.073508 ton CARGAS VIVAS = 10.5 ton TOTAL = 89.573508 ton

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NIVEL NIVEL 2 NIVEL 1 PB

CORTANTES

h

wi

(m)

5 2.55 0

LATERALES

wi*hi (ton)

(ton*m)

QUE

Fi

(ton)

89.573508 87.500916 0

447.868 223.127 0.000

26.2648 13.0851 0.0000

SUMA = 177.074424

670.995

39.3499

C Q Fr Q` Cd

= = = = =

0.32 2 0.90 1.80 0.178

ZONA B

FACTOR DE REGULARIDAD

ACTUAN SOBRE LA

Vi

(ton)

26.2648 39.3499 0.0000

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Con un recubrimiento de 2 cm tenemos Peralte de la losa = 10 cm

3.50 m

Para el cálculo del cortante: )(546) = 507.7 kg

TABLERO (-) (+)

M 0.82 0.42

Q 0.094 0.048

pmin 0.0026 0.0026

Asm 2.08 2.08

S (cm) 34 34

SEPARACION DE BARRAS

25 cm 25 cm

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VIGAS DOBLEMENTE ARMADAS CUANDO A´s FLUYE ;

As = A´s = h= b= r= d= d´ = fć = fy =

2.84 2.13 35 15 1.5 33.5 1.5 250 4200 a= c=

1.17 1.38


comprobando que e´s fluye: e´s =

Calculando cuantías : rMAX =

-0.000271

rreal =

0.015179

0.0014

rb = 0.020238 rmin =

0.002635

MOMENTO RESITENTE 1

MR1 =

0.9815

tm

MOMENTO TOTAL MR1 +

MOMENTO RESITENTE 2 MR2 =

MT = 2.8627

tm

MT =

MR2 3.844

tm

MOMENTO REAL DE DISEÑO : MRD =

3.460

tm

CUANDO A´s NO FLUYE

CASO II =

As =

0

A´s = a= Es =

0 2.7334 2.10E+06

a = c =

e´s = fs =

2.733 3.216 MR =

2.2397

MRD =

2.0157

1.91E+04

0.0016006 3.36E+03

0.0009


DISEÑO DE COLUMNAS: Para el análisis de las columna se toma como ejemplo la columna mostrada en la ilustración y se analiza su respuesta ante los efectos de momento flector y cortante:

DATOS DE LA COLUMNA X Y r d

(cm) = (cm) = (cm) = (cm) =

PROPIEDADES DE LA COLUMNA 30 30 2 28

Y

f'c = 250 fy = 4200 E = 2.10E+06 AsT = 2

Lechos = X

AsL1 = AsL2 = AsL3 =

kg/cm² kg/cm² kg/cm² cm²

cm² 2.13 0 2.13

d (cm) 2 15 28

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P1 = P2 = P3 = P4 =

MR (t m) 0.00 3.68 7.53 1.56

P (ton) 170.89 142.80 72.83 52.02

DIAGRAMA DE INTERACCIÓN

P

180 160 140 120 100 80 60 40 20

M (t m)

0 0

2

4

6

8

Por lo tanto las columnas son capaces de soportar los esfuerzos presentados en cada uno de los elementos.

DISEÑO DE ZAPATAS: PMAX = 18.17 t MMAX = 0.26 t*m Determinando el valor de la base tomando un factor de seguridad de 2.5 tomando en cuenta el tipo de terreno de desplante y a una profundidad de 0.60 m, un coeficiente de fricción del suelo de 34° y pretendiendo establecer zapatas cuadradas.

Adoptando la solución de Terzaghi

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Para el cálculo del cortante:

Vcr cumple Para el cálculo del momento:

4781250q² - 9562500q +13500 = 0

q1 = 1.99 y q2 = 0.00141 Entonces cm2

As#3 = 0.71 cm2

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ÁREA = ESPESOR = PESO = CM LOSA = CARGA DE LAS INSTALACIONES

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