bondad

AN ÁLISIS ESTRUCTURAL I

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADEMICA PROFECIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ASIGNATURA: ANÁLISIS ESTRUCTURAL I

TEMA:

DISEÑO DE UNA INFRAESTRUCTURA DE UN MUSEO DE 4 PISOS, UBICADO EN LA CIUDAD DE CHICLAYO, EN LA REGIÓN DE LAMBAYEQUE.

DOCENTE: ING. SALAZAR CORREA HUGO. ALUMNOS: 

SANTIAGO CANCHARI, JOSE LUIS



RIVERA SILVERA, ROMEL

LIMA, JUNIO 2018

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 3 1.

ASPECTOS GENERALES DEL DISEÑO ................................................................................... ................................................................................... 4 2.

ESTRUCTURACION DEL MUSEO.................................................................... ....................................................................................... ................... 5 2.1.

DESCRIPCION DEL MUSEO. ...................................................................................... 5

2.2.

DISEÑO DEL PROYECTO .......................................................... ........................................................................................... ................................. 5

Características y propiedades de los materiales: ............................................................... 5 ....................................................................................................................... 6 Normatividad: ........................................................................................................................ 3.

ESTRUCTURACION DE NUESTRO EDIFICIO .......................................................................... .......................................................................... 6

4.

PREDIMENSIONAMIENTO PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS PRINCIPALES..................................................12 4.1.

Redimensionamiento de losas ....................................................................................... .......................................................................................12

4.1.1.

Losas macizas ........................................................... ....................................................................................................... ............................................12

4.1.2.

Redimensionamiento de vigas peraltadas ............................................................. 13

4.2. 5.

6.

Predimensionamiento Predimensionamiento de columnas ................................................................... .......................................................................... .......14

METRADO DE CARGAS DE ELEMENTOS PRINCIPALES ....................................................... .......................................................14 5.1.

Generalidades: ................................................................... .............................................................................................................. ...........................................14

5.2.

METRADO DE CARGAS ................................................................................................1 ................................................................................................16 6

5.3.

PESO TOTAL DE LA EDIFICACION E DIFICACION ............................................................................... 17

5.4.

CORTANTE BASAL ....................................................................................................... 21

5.5.

METRADO DE CARGAS MUERTAS Y CARGAS VIVAS ................................................. 25

5.5.1.

PORTICOS PRINCIPALES.................................................................... ..................................................................................... ................. 25

5.5.2.

PÓRTICOS SECUNDARIOS S ECUNDARIOS .................................................................................. .................................................................................. 26

PORTICOS DEL DISEÑO PARA ANALIZAR .......................................................................... 28 6.1.

PORTICO PRINCIPAL ............................................................................... ................................................................................................... .................... 28

6.2. 6.3.

PORTICO SECUNDARIO .......................................................................................... 29 ANÁLISIS ESTRUCTURAL MEDIANTE EL MÉTODO DE DEFLEXIONES. ......................30

6.3.1.

pórtico principal. ................................................................... ...................................................................................................30 ................................30

..............................................................................................................................................34 6.3.2. 6.4.

Pórtico secundario ............................................................................................... 36

ANÁLISIS ESTRUCTURAL MEDIANTE EL MÉTODO DE DEFLEXIONES. ......................43

6.4.1.

PORTICO PRINCIPAL. ...........................................................................................43 ...........................................................................................43

7.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................... 44

8.

BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 45 2


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INTRODUCCIÓN

El trabajo que nos ha tocado diseñar es la infraestructura de un museo de 4 pisos, ubicado en la ciudad de Chiclayo, en la región de Lambayeque. TIPO DE LA ESTRUCTURA: Compuesta por un sistema Aporticado. El edificio posee espacios culturales, educativos, administrativos. Todos los análisis y cálculos de diseño se hicieron de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E) y a las distintas normas que lo componen. El sistema estructural empleado está conformado en dos direcciones perpendiculares por muros de corte y vigas, los cuales a su vez transmiten las cargas a la cimentación y ésta al suelo. Como consecuencia del análisis sísmico se han obtenido los desplazamientos y derivadas máximas del edificio, encontrándose dichos valores dentro de los márgenes admisibles. Para la estructuración del edificio se hizo uso de losas macizas en una dirección, lo cual hizo posible la formación del diafragma rígido en cada piso del edificio. En lo que se refiere al diseño estructural, dadas las características arquitectónicas del edificio, éste se ha estructurado en base a pórticos formados por columnas y vigas. Así mismo se ha resuelto emplear losas macizas de 20cm de espesor en todos los pisos.

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1. ASPECTOS GENERALES DEL DISEÑO El diseño está hecho en base a las diferentes normas mencionadas, así, de acuerdo con la norma E.060 el diseño que se hará será un diseño por Resistencia, el cual es en esencia un diseño por estados límites y más precisamente por estados límites últimos desarrollados por cualquier elemento, este método es aplicable a cualquier solicitación de fuerza como flexión, cortante, torsión, etc. Para que una estructura pueda soportar en forma segura las diferentes solicitaciones, se debe asegurar que en cada una de las secciones de sus elementos se cumpla 1: Resistencia >= Efecto de Cargas Resistencia Suministrada o Proporcionada >= Resistencia Requerida Resistencia de Diseño>= Resistencia Requerida Para el diseño en concreto armado es necesario aplicar algunos factores de amplificación de cargas con el objetivo de reproducir una situación de carga extrema cuya probabilidad de ser excedida será baja, aquí se muestran los factores a tomar en cuenta:

Factores de carga para diseño en C°A° - Norma Peruana 1.4 CM + 1.7 CV 0.9 CM + CSX 0.9 CM + CSY 1.25 (CM + CV) + CSX 1.25 (CM + CV) + CSY CM: Carga Muerta CV: Carga Viva CSX: Carga proveniente del sismo paralela al eje X CSY: Carga proveniente del sismo paralela al eje 4


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2. ESTRUCTURACION DEL MUSEO 2.1. DESCRIPCION DEL MUSEO. Ubicación

Lambayeque – Chiclayo

Tipo de proyecto

Museo

Área total del terreno

600m2

Área techada total

360m 2

Número de pisos

4

Altura de pisos

4.00 m

2.2.

DISEÑO DEL PROYECTO

Características y propiedades de los materiales: Concreto: - Resistencia nominal a compresión = f´c=350 kg/cm2 - Módulo de elasticidad = Ec = 200,000 kg/cm2 = 2´000,000 ton/m2 - Módulo de Poisson =

= 0.15

Acero de Refuerzo: - Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia ( fy )= 4200 kg/cm2 = 4.2

ton/cm2 - Módulo de elasticidad = Es = 2´000,000 kg/cm2 - Deformación al inicio de la fluencia =0.0021

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Normatividad: En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las Normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.):

- Metrado de cargas

Norma E.020

- Diseño sismorresistente

Norma E.030

- Concreto Armado

Norma E.060

3. ESTRUCTURACION DE NUESTRO EDIFICIO

En la estructuración de nuestro edificio tomamos en cuenta los elementos que las compones:



Muros o placas: Como primer paso a seguir para la estructuración de nuestro edificio es la identificación de la cantidad y el posicionamiento de los elementos verticales que se encuentran presentes en todos los pisos del edificio, ya que son el soporte del edificio. siendo los encargados de transmitir las cargas hacia la cimentación y posterior mente al suelo.



b. Vigas: Son elementos primordiales en toda estructuración que sirven de unión de las columnas y muros, también de recibir las cargas verticales de las losas y de las cargas vivas, estas vigas por lo general son de mayores dimensiones (vigas peraltadas).favorece a la resistencia ante cualquier movimiento sísmico.

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c. Losas: Por ultimo tenemos a las losas o techos del edificio, éstos, para nuestro edificio en estudio, son losas macizas, las cuales fueron elegidas de acuerdo a algunos criterios.

Criterios de porque usamos losas macizas en nuestra edificación: Las losas sirven de amarre a toda la estructura y su funcionamiento nos asegura un comportamiento más uniforme de rigidez de la estructura. En nuestro edificio se ha dispuesto el uso de losas macizas en una dirección, tratando en su mayoría que sean continuas de modo que la carga sobre éstas se reparta mejor y tenga un mejor comportamiento estructural.

PLANTA PRINCIPAL DE NUESTRO EDIFICIO

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Dirección de las losas

Vigas principales

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AREA TRIBUTARIA DE VIGAS SECUNDARIOS

G

PLANTA TIPICA DE APORTICADO.

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DISTANCIA ENTRES EJES x D (A-B)=6.55m D (B-C)=6.55m DISTANCIAS ENTRE EJES y D1-2=8.55m D2-3=8.55m

APORTICADO DE LA VIGAS PRINCIPALES

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APORTICADO DE LA VIGAS SECUNDARIAS

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4. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS

PRINCIPALES.

El redimensionamiento de elementos es el punto de partida sobre el cual calcularemos las dimensiones de los elementos estructurales, ya sean vigas, columnas, placas, losas, etc. Las dimensiones obtenidas nos servirán de base para el cálculo de cargas, ya posteriormente serán reajustadas de acuerdo a las solicitaciones reales de las cargas. 4.1.

Redimensionamiento de losas

4.1.1.Losas macizas Calculo para el redimensionamiento del espesor de las losas macizas que éste sea igual a la luz libre dividida por 40 ó también el perímetro del paño dividido por 180. Evaluando en el tramo más desfavorable con mayor longitud

h=



h = 

 

h = 22.8 cm

Por lo tanto podemos decir que el espesor de la losa será de 20cm

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4.1.2.

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Redimensionamiento de vigas peraltadas

Para el cálculo de vigas se debe considerar un peralte del orden de un décimo a un doceavo de la luz libre, dicho peralte incluye la losa del piso o techo. En cuanto al ancho de la viga, éste no debe ser menor a 25cm según la Norma Peruana E.060 y puede variar entre el 30% y 50% de la altura del peralte para el caso de pórticos o elementos sismo-resistentes, se podrán tener menores espesores en el caso de vigas que no formen pórticos.

Viga principal: Para nuestro caso, la mayor longitud es de 9.15 metros

.  



 ᵔ

. ᵔ



=h

0.90 cm 0.76 cm = h



ᵔ

Con los datos calculados podemos decir que la altura de la viga es de 90cm .b=0.30-0.50 % de la altura B=0.35m

Viga secundaria:

. 

=h

0.50 cm = h

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4.2. Predimensionamiento de columnas

Para el redimensionamiento de columnas, es difícil establecer un número ya que mientras mayor sea la cantidad de columnas la estructura podrá resistir mayores fuerzas sísmicas, lo cual aliviará los esfuerzos sobre los pórticos (en el caso existiesen.

5. METRADO DE CARGAS DE ELEMENTOS PRINCIPALES

5.1. Generalidades:

Definición de carga muerta: es el peso de los materiales de los que está formada la edificación, así como también de equipos u otros que sean de carácter permanente en la edificación. Definición de carga viva: es el peso de los ocupantes, materiales, equipos y cualquier otro objeto móvil que sea soportado por la edificación y que no tenga carácter de permanente. Por lo tanto, tenemos algunas consideraciones generales que son dadas por la Norma Peruana de Cargas E.020:

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Cargas muertas: Peso techo macizo (h = 20 cm)

350 kg/m2

Piso terminado

100 kg/m2

Muro de ladrillo tabiques (h=2.37m, 640 kg/m e=15cm) Muro de ladrillo alféizares (h=1.0m, 270 kg/m e=15cm) Cargas vivas: Techos típicos

200 kg/m2

Corredores y escaleras

200 kg/m2

Teniendo estas consideraciones procederemos a hallar las cargas para el diseño de los diferentes elementos estructurales en nuestro pórtico:

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5.2. METRADO DE CARGAS

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5.3. PESO TOTAL DE LA EDIFICACION

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5.4. CORTANTE BASAL

NORMA E - 030 21


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5.5. METRADO DE CARGAS MUERTAS Y CARGAS VIVAS 5.5.1.PORTICOS PRINCIPALES

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5.5.2. PÓRTICOS SECUNDARIOS

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6. PORTICOS DEL DISEÑO PARA ANALIZAR

6.1. PORTICO PRINCIPAL

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6.2. PORTICO SECUNDARIO

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6.3. ANÁLISIS ESTRUCTURAL MEDIANTE EL MÉTODO DE DEFLEXIONES. 6.3.1.pórtico principal. EJE PRINCIPAL 1 - 1

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DIAGRAMA DE MOMENTOS

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6.3.2. Pórtico secundario

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DIAGRAMA DE MOMENTOS

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6.4. ANÁLISIS ESTRUCTURAL MEDIANTE EL MÉTODO DE DEFLEXIONES. 6.4.1. PORTICO PRINCIPAL.

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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES



Se trata de un método de deflexiones es un método de aproximaciones sucesivas y, en consecuencia, las respuestas se puedes lograr con exactitud, mientras las hipótesis fundamentales y los datos l o permitan.



La inclusión de los efectos de desplazamiento se hace en forma muy simple.

La formulación del procedimiento conduce a una eliminación



prácticamente automática de los errores ocasionales. 

Es muy fácil verificar en cualquier nudo la bondad de los resultados.



Los cambios eventuales de cargas o dimensiones en cualquier elemento se pueden tener en cuenta con muy poco esfuerzo adicional.



No es difícil de aplicar a estructuras con miembros acuartelados.



Es claro que siendo fundamental un método de distribución de métodos, varias de estas ventajas son compartidas por el método de CROSS. La segunda y tercera son quizás las que lo hacen preferible a aquel en la aplicación particular estudiada aquí.



A las ventajas anteriores, establecidas a comienzos de la década cincuenta, hay que añadir hoy en día una séptima su facilidad de programación y baja exigencia de memoria de computadora.



Podría decirse que su única desventajas es que su aplicación está limitada a pórticos ortogonales y que no incluye los efectos de los acortamientos axiales, que se hacen cada vez más importante al incrementar el números de pisos a los niveles corrientes en las torres de nuestros días.

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