Comportamiento y Diseño del Concreto
Trabajo Final - Ttito
Muriel , Nelson
- Quipuscoa Vega, Anais - Vega Pala, Tabatha - Flor Alva, Yordi
Profesor: Herrera Espinoza, Luis Sección: CI71
2015 1
FLUJOGRAMA DE UN DISEÑO ESTRUCTURAL
Calculo del metrado de cargas (CM,CV y CS)
Combinaciones de cargas
Analisis estructural (diagramas y resultados)
Escoger el Momento último para el diseño.
Diseño por resistencia
Diseño por servicio
El diagrama de flujo anterior son los pasos apropiados para la realización de un diseño de una estructura de concreto armado basándose en las normas existentes para el diseño. Este flujo se pondrá en práctica en el presente trabajo.
2
MEMORIA DESCRIPTIVA
3
MEMORIA DESCRIPTIVA 1. Ubicación: El Proyecto se encuentra ubicado en la Asociación de vivienda “EL ROSARIO DEL NORTE” Mz. Z Lote 2
del departamento de Lima distrito de SAN MARTIN DE
PORRES.
2. Áreas y Linderos: Área de Terreno
:
102.00 m2
Área a construir total (3 pisos)
:
324.00 m2
Área de construcción techada
:
299.31 m2
Linderos
:
Por el Frente
:
6.00ml
Por la Derecha
:
18.00ml
Por La Izquierda
:
18.00ml
Por el Fondo
:
6.00ml
3. Descripción del Proyecto: El proyecto de la vivienda se encuentra ubicado a lo largo del lote, cuenta con un estacionamiento y un ingreso central que sirve como eje de distribución en el interior de la casa. A la mano derecha cuenta con una escalera que comunica al segundo y tercer piso. La intención Volumétrica de este proyecto es continuar con las tipologías y características estéticas de las Edificaciones colindantes, con el fin de mantener una armonía entre las viviendas existentes y el nuevo proyecto. La vivienda multifamiliar es una edificación de tres pisos con un eje central que distribuye desde el ingreso hasta el área social. El primer piso se distribuye en: Ingreso central, a lado izquierdo se encuentra la sala y la cocina, al lado derecho la escalera que da para el segundo y tercer piso, además del baño y patio de servicio, al fondo de la casa se encuentran dos habitaciones, en el segundo y tercer piso subiendo las escaleras a la mano izquierda cuenta con una sala con vista hacia a la calle, una cocina y habitaciones, además de servicios higiénicos para cada habitación. La edificación de vivienda la cual será construida a base de cimientos y sobre cimientos corridos, falsos pisos, y muros portantes con columnas de amarre, vigas, escaleras losas y aligerados, de concreto armado, muros y/o tabiquería en aparejo de soga, con ladrillo de arcilla, tipo king-.kong (18 huecos).
4
1. Trazado.Comprende el replanteo de los planos de estructuras (Cimentación, aligerados y vigas), en el terreno, fijando los ejes de referencia adecuadamente, estacando y nivelando, las cuales deben ser permanentes y/o pintando en muros existentes, o a base de estacas.
2. De las excavaciones: Para los cimientos corridos y las vigas de cimentación, serán de tamaño exacto, no se permitirá hundimientos ni derrumbes, si fuera necesario se podrá encofrar las caras laterales de los cimientos y necesariamente los sobre cimientos, para poder vaciar el concreto simple. No se permitirá cimentar sobre material de relleno, el cual debe ser eliminado estando el fondo de la cimentación limpio y parejo. Las excavaciones tendrán las dimensiones indicadas.
3. Rellenos: Si fuera el caso, el material para relleno será libre de materiales orgánicos y de cualquier otro material comprensible, pudiéndose usar excedentes de las excavaciones de las excavaciones adyacentes, si cumple el requisito indicado, los rellenos se harán en capas sucesivas no mayores a 0.20 m. de espesor, debiendo ser muy bien compactadas y regadas homogéneamente con el contenido de humedad óptimo para que el relleno usado alcance su máxima densidad, se sugiere usar como relleno, afirmado bien compactado.
4. Obras de concreto Simple 4.1.1. Cimentación: A base de concreto ciclópeo 1:10, con 30 % de piedras medianas con dimensiones de 0.40 m x 0.60 m, con un concreto ciclopeo.
4.1.2. Cimientos corridos: Con estructura de armadura de ½” armado a base de con creto ciclópeo 1:8, con 25 % de piedras medianas, las cuales rodean el área del terreno.
4.1.3. Cimientos de los ladrillos: Con estructura armadura con formas rectangulares y trapezoidales con refuerzo de 3/8” de concreto ciclópeo 1: 8, con 25 % de piedras mediana s, con un concreto con f’c = 210.0 kg/cm2.
5
5. Muros Ladrillos macizo con 25 % de vacíos tipo IV de (13 x 9 x 24) cm, con columnas de amarre ancladas con alambre #8 cada 3 hiladas, con mortero P”: 1/5 y
juntas de 12 mm.
6. Concreto armado 6.1.1. Columnas Columnas de amarre construidas a base de concreto armado que va desde la cimentación hasta cubrir los tres pisos de la construcción, con un concreto con f’c = 210.0 kg/cm2.
6.1.2. Vigas Vigas construidas con concreto f’c = 210.0 kg/cm2.
6.1.3. Losa Aligerada Losas aligeradas de 0.15 m de espesor, conformada por ladrillos tipo bovedillas, además de viguetas y losas de 0.05 m de espesor con un f’c = 210 kg/cm2.
7. Materiales para el concreto
7.1.1. Cemento portland.El cemento a usarse será del tipo I, de marca registrada, conforme las pruebas ASTM C-150-6. Deberá Almacenarse de manera que se proteja en todo instante contra la humedad, debiéndose usarse en el mismo orden de recepción, no se debe dar uso a ningún cemento que se haya compactado.
6
7.1.2. Agregados Agregado fino.Deberá ser de arena limpia, de granos puros, resistentes y lustrosos, libre de cantidades perjudiciales de polvo y materia orgánica, en general adecuarse a la Norma ASTM C-133-GIT.
Agregado grueso.Deberá ser de piedra o de grava, rota o chancada de grano duro y compacto, limpia de polvo, materia orgánica o barro y/o adecuarse a la Norma ASTM C-33-GIT. Para las resistencias requeridas se hará un diseño de mezcla.
Acero.Deberá cumplir con la siguiente especificación, acero en barras redondas corrugadas con una resistencia a la fluencia de 4200 Kg. /cm2.
Agua.Deberá ser limpia y en lo posible potable.
Formas.- Las formas deberán ser adecuadas para el trabajo realizado. Deberán construirse de tal manera que cuando se quiten, el concreto quede libre de rebarbos, lomos u otros defectos (del encofrado). Deberán soportar con seguridad su propio peso, el peso o empuje del concreto y de una sobre carga de llenado de 200 Kg. /m2. Las formas deberán retirarse de manera que se asegure la completa indeformabilidad de la estructura, como a continuación se indica: Muros
24 horas; Columnas 24 horas; Vigas 21 días; Losas y/o
escaleras 7 días.
Producción del concreto.Proporcionamiento.- El concreto que se use deberá adquirir la resistencia mínima a la compresión indicada, a los 28 días como la norma lo indica. El diseño de mezcla deberá efectuarse de acuerdo a la práctica recomendable para el proporcionamiento de mezclas de concreto.
7
Equipo.- Deberá hacerse en una mezcladora, para capacidad de una (1) yarda cúbica, el tiempo mínimo de mezclado debe ser de 1.5 minutos por tanda, todo el concreto que se obtenga será usado inmediatamente con el fin de reducir el manipuleo al mínimo. Deberá usarse vibrador para rodear todo el refuerzo y ocupar todas las esquinas y ángulos de las formas.
Curado.- Todo el concreto deberá protegerse de modo de que por un periodo de 7 días se evite la pérdida de agua en forma acelerada , iniciándose tan pronto como sea posible sin alterar el material colocado.
Pruebas.- Durante el proceso de construcción se harán pruebas para verificar que el concreto se esté produciendo según los patrones de calidad especificadas. Las cuales deben ser de acuerdo al ACI-3128-77.
8
MEMORIA DE CÁLCULO
9
ANALISIS DE UN ENTREPISO
1. VIGA DE UN ENTREPISO
Se colocan cargas transversales sobre una viga de concreto con refuerzo de tensión y esta carga se incrementa gradualmente en magnitud hasta que la viga falla. Para el análisis de una viga se tienen en cuenta tres tipos de cargas: Muerta, C. Viva y C. de Sismo. En el presente trabajo se escogió la viga que se muestra en la fig.1; la cual se ha analizado estructuralmente con la ayuda del programa SAP 2000 v16.
FIG.1
10
a) GEOMETRIA DEL ELEMENTO Se observa que la viga de entrepiso tiene una viga de dimensión única entre toda la luz, siendo este la principal de nuestro pórtico a analizar. 1. Viga Principal de (0.20 x 0.40 m) Siendo 0.20 m de ancho y 0.4 m de altura.
Además, se observó las luces y se realizó un modelo estructural.
Modelo Estructural en SAP
11
b) CARGAS UTILIZADAS Para el análisis de la viga de entrepiso se utilizaron tres tipos de cargas: Carga Muerta: Carga vertical aplicada sobre una estructura que incluye el peso de la misma estructura más la de los elementos permanentes. También llamada carga permanente, tales como losa aligerada, acabados y tabiques. Carga Viva: Son aquellas cargas que no son permanentes y en la cual según la Reglamento Ed if ic ac ió n
Nacional de Construcciones. Norma Técnica de E-020 "Cargas" utilizamos una sobrecarga de 200 kg/m 2
para vivienda multifamiliar.
12
Carga de sismo: Según la Norma técnica de Edificación E-030 “Diseño Sismo Resistente” toda edificación y cada una de sus partes en este caso la viga elegida será diseñada y construida para resistir solicitaciones sísmicas. En este caso utilizamos el 25% de la carga total de la viga por categoría de edificación C (edificaciones comunes).
Elemento 2: El
segundo elemento son 3 viguetas de misma seccion pero con difenrente longitud entre apoyos. Dimenciones VIGUETA VIGUETA TIPO 1 VIGUETA TIPO 2 VIGUETA TIPO 3
TRAMO
LONGITUD (m)
A-B B-C A-B B-C A-B B-C
2.80 3.05 2.80 1.96 2.80 0.95
Nota: Para mayor detalle ver anexos
Seccion tipica de vigu etas de losa
Normas utilizadas • • • • •
Normas aplicadas Reglamento Nacional de Edificaciones Norma técnica de Edificación E- 020 “Cargas” Reglamento Nacional de Edificaciones Norma técnica de Edificación E- 030 “Diseño Sismo Resistente” Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma técnica de Edificación E-060 “Concreto Armado”
13
a) COMBINACION DE CARGAS
COMBINACIONES Combinación 1 = 1.40Cm + 1.70Cv. Combinación 2 = 1.25Cm + 1.25Cv + Cs Combinación 3 = 1.25Cm + 1.25Cv - Cs Combinación 4 = 0.90Cm + Cs Combinación 5 = 0.90Cm - Cs
Materiales Concreto armado Resistencia nominal (Columna y losas):
f’c= 210 Kg/cm2
Resistencia nominal (Vigas)
:
f’c= 210 Kg/cm2
Peso específico (Vigas)
:
λ = 2400 Kg/m3
Peso específico (Losas)
:
λ = 300 Kg/m3
Acero de refuerzo Grado 60
:
fy= 4200 Kg/cm2
14
Análisis Sísmico El análisis sísmico se efectuó siguiendo las indicaciones de la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente NTE.030 del 2006. Donde se consideró como carga sísmica el 25% de la carga total.
Cargas verticales Las cargas verticales se evaluaron de acuerdo a las normas vigentes, para las losas armadas en una sola dirección se supuso los siguientes valores: Losa de h=0.20 m : 300 Kg/m3 Acabados de techo: 100 Kg/m2 Tabiquería
: 160 Kg/m2
15
Modelo Estruc tural de Cargas m uertas y cargas vivas en SAP
Modelo Estructural con Car a Muerta ton m
Modelo Estructural con Carga viva (ton/m)
16
Metrado de Carga de Sismo de la Viga de entrepiso Para el metrado de carga de sismo usaremos la siguiente formula: = + 0.25
- Donde:
P: Peso total del estructura Pcm: Peso de la carga muerta Pcv: Peso de la carga viva = 0.2
- Donde:
V: Valor de la fuerza sobre la estructura
Hallando el valor de la fuerza sísmica.
Pcm: Pcv:
71.45 ton
P= V=
25.91
ton
77.9275
ton
15.5855
ton
6f=15.5855 F =2.6
ton
3F
2F
F
17 Modelo Estructural con Carga Sísmica
Nota:
Se utilizó el 25% de la carga viva según la categoría de la edificación siendo una categoría C de edificaciones comunes. En el valor de la carga sísmica se utilizó el 20% de la carga total, como referencial (valor asumido).
E) ANALISIS ESTRUCTURAL: •
•
•
El análisis estructural es el proceso mediante el cual se determina la respuesta de una estructura a cargas o acciones especificadas. Esta respuesta generalmente se mide cuantificando las fuerzas internas y las deformaciones en toda la estructura. En este caso con la ayuda del SAP 2000 se realizó el análisis estructural.
ANALISIS DE LA VIGA DE ENTREPISO
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR DE LA CARGA MUERTA
18
Observemos el máximo momento de la viga intermedia
DIAGRAMA DE MOMENTO DE LA CARGA VIVA
19
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR DE LA CARGA SÍSMICA
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR DE LA ENVOLVENTE
Analizando el diagrama de momento flector de la envolvente podemos obtener el momento máximo (Mu) de cada tramo para comenzar a diseñar.
20
Momentos de la envolvente por tramos: Tramo 1: (L=4.20 m)
Tramo 2: (L= 2.30 m)
21
Tramo 3: (L= 4.64 m)
Tramo 4: (L= 3.50 m)
22
VIGUETAS GEOMETRIA DEL ELEMENTO
METRADO DE CARGAS DE VIGUETAS h= 20cm
LOSA ALIGERADA:
300.00
0.40
80
kg/m
ACABADOS:
100.00
0.40
40
kg/m
TABIQUES:
160.00
0.40
64
kg/m
224
kg/m
80
kg/m
80
kg/m
q cm =
SOBRECARGA
200.00
0.40
q cv =
Modelo Estruc tural de Cargas m uertas y cargas vivas en SAP
Vigueta 1 Carga Muerta
2.80
3.05
Carga Viva 1
2.80
3.05
23
Carga Viva 2
2.80
3.05
2.80
3.05
Carga Viva 3
ANALISIS DE LA VIGUETA 1 CARGA MUERTA
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
3.05
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
3.05
CARGA VIVA 1
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
3.05
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
3.05
24
CARGA VIVA 2
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
3.05
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
3.05
2.80
CARGA VIVA 3
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
3.05
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
3.05
ENVOLVENTE
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
3.05
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
3.05
25
VIGUETA 2
CARGA MUERTA
2.8
1.96
CARGA VIVA 1
2.8
1.96
CARGA VIVA 2
2.8
1.96
CARGA VIVA 3
2.8
1.96
26
ANALISIS DE LA VIGUETA 2 CARGA MUERTA
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
1.96
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
1.96
2.80
CARGA VIVA 1 DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
1.96
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
1.96
27
CARGA VIVA 2
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
1.96
2.80
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
1.96
2.80
CARGA VIVA 3
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
1.96
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
1.96
28
ENVOLVENTE
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
1.96
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
1.96
29
VIGUETA 3 CARGA MUERTA
2.80
0.95
CARGA VIVA 1
0.95
2.80 CARGA VIVA 2
2.80
0.95
CARGA VIVA 3
2.80
0.95
ANALISIS DE LA VIGUETA 3 CARGA MUERTA
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
0.95
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
0.95
30
CARGA VIVA 1
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
0.95
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
0.95
CARGA VIVA 2
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
0.95
DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.80
0.95
CARGA VIVA 3
DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE
2.80
0.95
31
