DISEÑO ESTRUCTURAL Auditorio

DISEÑO ESTRUCTURAL DEL AUDITORIO UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

“Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva (

)ME*ORAMIEN+O DE LA CALIDAD DE SERVICIOS DE LA ESCUELA ACADEMICA , -RO.ESIONAL , DE ECONOMIA DE LA .ACUL ACUL+ +AD DE CIENC CIENCIAS IAS ECONOM ECONOMICAS ICAS , ADMINIS+RA+IV ADMINIS+RA +IVAS AS DE LA UNIVERSIDAD UNIVE RSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA)

1

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva (

Índice General GENERALIDADES......................................................................................................3

I.

1.

OBJETIVO OBJE TIVO DEL DEL ESTUDIO.. ESTUDIO......... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ...................................3 ...........................3

2.

BASES BASE S LEGALES........ LEGALES............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. .............. ............... ........................... ...................3 3

3.

UBICACION Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIO............................................. ESTUDIO..............................................3 .3 ESTRUCTUR URA ACION...................................................................................................4

II.

1.

ANTECEDEN ANTE CEDENTES.. TES......... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ................................4 .........................4

2.

ELECCION ELECC ION DEL SISTEM SISTEMA A ESTRUCTURA ESTRUCTURAL...... L............. ............... ............... .............. ............... .............................6 .....................6

3.

ELEMENTOS ELEM ENTOS ESTR ESTRUCTU UCTURALES RALES....... ............... ............... .............. ............... ............... .........................................7 ..................................7

4.

PREDIMENS PREDI MENSIONAM IONAMIENT IENTO O DE LOS ELEM ELEMENTO ENTOS S ESTRUCT ESTRUCTURAL URALES..........................8 ES..........................8

5.

MATERI MA TERIALES ALES DE DE LOS ELEM ELEMENTOS ENTOS ESTR ESTRUCTRU UCTRURALES RALES....... .........................................10 ..................................10

6.

ANALISIS DE CARGAS EST ESTA ATICAS.......................................... TICAS........................................................... ....................... ............ ........ 17

7.

ELECCION ELECC ION DEL SOFT SOFTARE ARE ESTRUCT ESTRUCTURAL. URAL........ ............... ............... .............. ...................................1! ............................1!

III.

DISEÑO SISMICO.................................................................................................34

1.

OBJETIVO OBJE TIVOS S DEL DISE"O DISE"O SISMICO.... SISMICO........... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ........................34 .................34

2.

ANALISIS MODAL......................................... MODAL.......................................................................... ...................................................... ....................... ..34 34

3.

PARAMET PA RAMETROS ROS GENERALES GENERALES....... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ...............................37 .......................37

4.

ANALSIS EST ESTA ATICO......................................... TICO........................................................................... .......................................... .............. ........... ..... 42

5.

ANALISIS ANAL ISIS DINAMICO... DINAMICO.......... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ..................... ....................... ..........44 44

IV.

DISEÑO DE CONCRETO ARMADO MADO.........................................................................46

1.

DISE"O DISE "O DE VIGAS....... VIGAS............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............................. ......................4! 4!

2.

DISE"O DISE "O DE COLUMNAS... COLUMNAS.......... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ..........................61 ..................61

3.

DISE"O DISE "O DE LA CIMENTACIO CIMENTACION...... N.............. ............... .............. .............. ............... ............... .............. ............................71 .....................71 DISE ISEÑO DE ACERO..................................................................................................91

V.

1. VI.

DISE"O DE VIGAS MET METALICAS................................................. ALICAS...................................................................... ............................ ....... !1 CONCLUSIONES..................................................................................................97

/


Índice General GENERALIDADES......................................................................................................3

I.

1.

OBJETIVO OBJE TIVO DEL DEL ESTUDIO.. ESTUDIO......... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ...................................3 ...........................3

2.

BASES BASE S LEGALES........ LEGALES............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. .............. ............... ........................... ...................3 3

3.

UBICACION Y DESCRIPCION DEL AREA EN ESTUDIO............................................. ESTUDIO..............................................3 .3 ESTRUCTUR URA ACION...................................................................................................4

II.

1.

ANTECEDEN ANTE CEDENTES.. TES......... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ................................4 .........................4

2.

ELECCION ELECC ION DEL SISTEM SISTEMA A ESTRUCTURA ESTRUCTURAL...... L............. ............... ............... .............. ............... .............................6 .....................6

3.

ELEMENTOS ELEM ENTOS ESTR ESTRUCTU UCTURALES RALES....... ............... ............... .............. ............... ............... .........................................7 ..................................7

4.

PREDIMENS PREDI MENSIONAM IONAMIENT IENTO O DE LOS ELEM ELEMENTO ENTOS S ESTRUCT ESTRUCTURAL URALES..........................8 ES..........................8

5.

MATERI MA TERIALES ALES DE DE LOS ELEM ELEMENTOS ENTOS ESTR ESTRUCTRU UCTRURALES RALES....... .........................................10 ..................................10

6.

ANALISIS DE CARGAS EST ESTA ATICAS.......................................... TICAS........................................................... ....................... ............ ........ 17

7.

ELECCION ELECC ION DEL SOFT SOFTARE ARE ESTRUCT ESTRUCTURAL. URAL........ ............... ............... .............. ...................................1! ............................1!

III.

DISEÑO SISMICO.................................................................................................34

1.

OBJETIVO OBJE TIVOS S DEL DISE"O DISE"O SISMICO.... SISMICO........... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ........................34 .................34

2.

ANALISIS MODAL......................................... MODAL.......................................................................... ...................................................... ....................... ..34 34

3.

PARAMET PA RAMETROS ROS GENERALES GENERALES....... ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ...............................37 .......................37

4.

ANALSIS EST ESTA ATICO......................................... TICO........................................................................... .......................................... .............. ........... ..... 42

5.

ANALISIS ANAL ISIS DINAMICO... DINAMICO.......... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ..................... ....................... ..........44 44

IV.

DISEÑO DE CONCRETO ARMADO MADO.........................................................................46

1.

DISE"O DISE "O DE VIGAS....... VIGAS............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............................. ......................4! 4!

2.

DISE"O DISE "O DE COLUMNAS... COLUMNAS.......... .............. ............... ............... .............. ............... ............... .............. ............... ..........................61 ..................61

3.

DISE"O DISE "O DE LA CIMENTACIO CIMENTACION...... N.............. ............... .............. .............. ............... ............... .............. ............................71 .....................71 DISE ISEÑO DE ACERO..................................................................................................91

V.

1. VI.

DISE"O DE VIGAS MET METALICAS................................................. ALICAS...................................................................... ............................ ....... !1 CONCLUSIONES..................................................................................................97

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I. GENERALIDADES 1 O2* O2*E+I E+IVO VO DE DEL L ES+UD ES+UDIO IO El pres presen ente te info inform rme e estr estruc uctu tural ral tien tiene e por por objet objeto o el anál anális isis is y dise diseño ño estructural de concreto armado de un edicio de 1 nivele destinado a auditorio lo cual determinaremos los siuientes re!uisitos para !ue la estructura sea conable econ"mica y seura# e structura  $eterminar los despla%amientos de la estructura $eterminar las fuer%as fuer%as cortantes& cortantes& momentos 'ectores 'ectores y los momentos  $eterminar tortores  $eterminar el área de acero de los elementos estructurales

/ 2A 2ASE SES S LE LEGA GALE LES S 2.1. 2. 1.

Norm No rmas as Per eru uan anas as

En todo todo el proc proces eso o de anál anális isis is y dise diseño ño se util utili%a i%ara ran n las las norm normas as comprendidas en el relamento nacional de edicaciones e dicaciones ().*.E+# ().*.E+#      2.2. 2. 2.

E,-- *orma $e /aras E,-3- *orma $e $iseño 0ismo )esistente E,-- *orma $e 0uelos E,-6- *orma $e /oncreto 2rmado E,-9- *orma $e 2cero

Norm No rmas as Inte Intern rnac acio iona nale les s

En las normas internacionales emplearemos el c"dio americano ACI

American Concrete institte 3ACI 0145116 0145116 0 U2IC U2ICACIO ACION N , DESCRI-C DESCRI-CION ION DEL AREA AREA EN ES+UDI ES+UDIO O )ei"n rovincia $istrito 5ocalidad

# uánuco # 5eoncio rado # )upa )upa # ino ar8a

0


II. ESTRUCTURACION 1 AN+ECEDEN+ES 5a estructuraci"n de una estructura consiste en la adecuada distribuci"n de los elementos estructurales& llámese columnas& placas& vias& losas& etc& para !ue conformen la estructura de modo tal !ue ste pueda resistir las solicitaciones de peso& sismo u otro de la manera más adecuada y teniendo en cuenta la econom8a de su construcci"n& su esttica& la funcionalidad y& lo más importante& la seuridad de la estructural. 1.1.

A

Criterios Estructurales

Sim#licidad , Simetr%a or este criterio tenemos !ue las estructuras más simples tendrán un mejor comportamiento frente a sismos& esto se debe a !ue al momento del diseño se puede predecir mejor el comportamiento de estructuras simples y& además& una estructura simple será muc:o más fácil de ideali%ar !ue un coleio complejo !ue en muc:os casos incluso se deben :acer simplicaciones en el modelo alejándonos de la realidad para su diseño. 5a simetr8a tambin es un tema importante& ya !ue mientras e;ista simetr8a la estructura en ambas direcciones :abrá una menor diferencia de posici"n entre el centro de masas y el centro de riide%& lo !ue evitará !ue se produ%can fuer%as de torsi"n sobre la estructura& las cuales pueden incrementar los esfuer%os debidos al sismo :asta sobrepasar los esfuer%os resistentes& lo cual podr8a ser muy destructivo para la estructura.

2

Resistencia , Dctilidad 5a estructura debe tener una adecuada resistencia a caras eventuales de sismo y caras permanentes propias& la resistencia a caras de sismo debe proporcionarse en al menos las dos direcciones ortoonales& para aranti%ar la estabilidad de la estructura. $ebido a !ue las caras de sismo son eventuales y de corta duraci"n& la resistencia de la estructura podrá ser menor !ue las solicitaciones má;imas de sismo& pero compensada con una 7


adecuada ductilidad de sus elementos. Esta ductilidad de los elementos les permitirá a alunos entrar en la etapa plástica de sus esfuer%os& creándose r"tulas plásticas !ue ayudarán a disipar mejor la ener8a s8smica.

C

9i#erestaticidad , Monolitismo 5a :iperestaticidad de las estructuras mejora la capacidad resistente frente a fuer%as s8smicas& ya !ue permite la formaci"n de varias r"tulas plásticas& las cuales a medida !ue se produ%can ayudarán a disipar la ener8a producida por el sismo. El monolitismo de las estructuras reside en el :ec:o !ue toda la estructura debe trabajar como si fuera un solo elemento por ser de un mismo material.

D

Uni$ormidad , Continidad Estrctral 5a estructura debe mantener una continuidad tanto vertical como :ori%ontal& de manera !ue no se produ%can cambios bruscos de riide% de los elementos para evitar concentraciones de esfuer%os.

E

Ri'ide: Lateral 5a riide% lateral de la estructura ayuda a !ue sta pueda resistir mayores fuer%as :ori%ontales sin sufrir deformaciones importantes. Estas deformaciones son las !ue a menudo causan mayores daños a los elementos no estructurales eneran mayor pánico en los usuarios de dic:a estructura. $ado esto& es necesario !ue una estructura posea elementos verticales como muros o placas& los cuales pueden ser combinados con p"rticos formados por columnas y vias& !ue le den mayor riide% lateral de la estructura.

.

In;encia De Elementos No Estrctrales En todo estructura e;isten elementos no estructurales tales como tabi!ues& parapetos& etc.& ocasionando sobre la estructura efectos positivos y neativos siendo los más importantes#

8


El principal efecto positivo es el !ue colaboran aun mayor amortiuamiento dinámico& pues al arietarse contribuyen a la disipaci"n de ener8a s8smica aliviando de esta manera a los elementos resistentes. 5o neativo es !ue al tomar esfuer%os no previstos en el cálculo distorsionan la distribuci"n supuesta de esfuer%os.

/ ELECCION DEL SIS+EMA ES+RUC+URAL El sistema estructural constituye el soporte básico& el arma%"n o es!ueleto de la estructura total y el trasmite las fuer%as actuantes a sus apoyos de tal manera !ue se arantice seuridad& funcionabilidad y econom8a. En una estructura se combinan y se juean con tres aspectos# 
5os cuales determinan la funcionabilidad& econom8a y esttica de la soluci"n propuesta. En la actualidad e;isten varios tipos de estructuras entre ellos podemos encontrarlas las siuientes#         

Estructuras aporticadas Estructuras de albañiler8a Estructuras de muros de ductilidad limitada Estructuras $ual = ("rtico y albañiler8a+ Estructuras $ual == ("rtico y muros estructurales+ Estructuras de arcos Estructuras a tracci"n Estructuras de supercies Estructuras espaciales& etc.

Esto son solo alunos de los tipos de estructuras !ue e;isten. $e estos tipos de estructuras escoeremos la estructura dual == ("rtico y muros estructurales+ la cual procederemos a describirlo en el siuiente 8tem. 2.1.

Estructura pórticos de concreto armado

En el diseño estructural !ue se plantea en el proyecto es un sistema aporticado la cual consiste en tomar consideraciones como los de "rticos en una direcci"n (;,;+ y tambin p"rticos en la otra direcci"n (y,y+& donde la distribuci"n de caras se reali%ara de la siuiente manera# losa alierada , vias > columnas > %apatas. <


Losa Aligerada y vigas Columas Cime!a"i# $%a&a!as' Figura.1: Vista de las bajadas de cargas en las estructuras aporticado con ayuda de muros estructurales. Nota: este graco no pertenece a las ele!aciones de nuestra estructura si no simplemente es para entender mejor la distribución de cargas de la estructura destinada a auditorio.

0 ELEMEN+OS ES+RUC+URALES 0e conoce como elemento estructural a las diferentes partes en !ue se puede denir una estructura atendiendo a su diseño. Estos elementos pueden ser#      ".1.

/obertura vias columnas ?ias de cone;i"n %apatas& etc. #escripción de los Elementos Estructurales

2 continuaci"n describiremos cada uno de los elementos estructurales !ue conforman la estructura.

A

>a#atas @na %apata es una ampliaci"n de la base de una columna o muro y !ue tiene por objeto transmitir la cara al subsuelo a una presi"n adecuada a las propiedades del suelo.

2

Vi'a de Cone?i&n Elemento estructural !ue une dos %apatas con la nalidad de tener asentamiento iuales y no provocar e;centricidades.

C

Colmnas =


5as columnas son elementos estructurales !ue sirven para soportar caras a;iales& y donde actAan fuer%as lonitudinales (cara a;ial+& produciendo en ellas esfuer%os de compresi"n& tensi"n& cortante y momento 'e;ionante& y en alunos casos se presenta 'e;o compresi"n y 'e;o tensi"nB para absorber estas fuer%as producidas en la columna debido a las caras se adiciona acero estructural rado 6- como refuer%o lonitudinal para absorber los esfuer%os de tensi"nB as8 como tambin acero transversal para los esfuer%os cortantes !ue se producen en dic:a columna.

D

Vi'as 5as ?ias son los elementos estructurales en los !ue una de sus dimensiones (la lonitud+ predomina frente a las otras dos (el espesor y la altura+. 0on aptas para soportar caras lineales (apoyo de losas& tabi!ues de mamposter8a& etc.+ y puntuales (apoyo de vias secundarias& columnas de pisos superiores& etc.+.

0on

estructuras !ue resisten por masa mediante un trabajo combinado de 'e;i"n& corte y eventualmente torsi"n& resistiendo y transriendo a sus apoyos (columnas+ las caras actuantes sobre ellas.

7 -REDIMENSIONAMIEN+O DE LOS ELEMEN+OS ES+RUC+URALES El predimensionamiento consiste en dar una dimensi"n apro;imada o denitiva a los distintos elementos estructurales en base a ciertos criterios y recomendaciones. @na ve% reali%ado el análisis se vericara si las dimensiones asumidas para los elementos son convenientes o tendrán !ue cambiarse para lueo pasar al diseño de ellos. $.1.

Predimensionamiento de Vigas Peraltadas

A -redimensionamiento de vi'as #eraltadas #rinci#ales ara pre dimensionar las vias peraltadas principales consideramos la lu% libre mayor y tendremos en cuenta la sobrecara !ue soportara. ara el predimensionamiento de estas vias emplearemos la siuiente e;presi"n. h=

ln 4

√ Wu

4


$"nde# : C Espesor o altura de via. 5nC 5a lu% entre ejes. DuC /ara por unidad de área.

2 -redimensionamiento de vi'as #eraltadas secndarias $e la misma manera para las vias peraltadas secundarias reali%aremos el mismo procedimiento solo !ue esta ve% tomaremos la lu% menor de los ejes. $.2.

Predimensionamiento de Columnas

0e siui" el criterio de dimensionamiento por cara vertical pues en el sistema se :a usado el sistema $ual == de p"rticos y muros de estructurales lo cual nos permite !ue los momentos en las columnas debido al sismo se redu%can muy considerablemente. ara este tipo de estructuras se recomiendas los siuientes criterios de predimensionamiento# Area de la columna=

kxP ( servicio ) nxf ' c

$"nde#  C /ara toral !ue recibe la columna. fcC )esistencia del concreto a la compresi"n simple. nC ?alor !ue depende del tipo de columna $.".

Predimensionamiento de %apatas

5as %apatas se predimensionaran con la siuiente e;presi"n# Az =

P ( servicio) σ ( terreno )

$"nde# 2% C Frea de la %apata  C /ara toral !ue recibe la %apata. @


σ C /apacidad portante del terreno

8 MA+ERIALES DE LOS ELEMEN+OS ES+RUC+RURALES &.1.

Concreto estructural

El concreto es un material compuesto empleado en construcci"n& formado esencialmente por un alomerante al !ue se le añade part8culas

y

framentos

de

un

areado&

aua

y

aditivos

espec8camente. El concreto tiene varias propiedades mecánicas como# resistencia a la compresi"n& m"dulo de elasticidad&

peso

espec8co& etc. lo cual pasaremos a denir los más importantes#

A Resistencia a la com#resi&n 3$Bc6 Es el esfuer%o má;imo !ue presenta el concreto a la compresi"n sin romperse. or lo eneral la resistencia a la compresi"n del concreto se obtiene del ensayo de las probetas de 1G de altura por 6G de diámetro. 5a curva esfuer%os deformaci"n se obtiene de este ensayo& en el cual se relaciona la fuer%a de compresi"n por unidad de área versus el acortamiento por unidad de lonitud.

Figura 2: Cur!a de es'uer%o ( de'ormación de concreto del di'erentes resistencias.

1


5a resistencia a la compresi"n del concreto normal de (1- HIcm > J- HIcm+ y de media resistencia de (3- HIcm  > 4- HIcm+. $e esta manera para nuestro diseño eleiremos un concreto de resistencia a la compresi"n normal de fc C 1- HIcm 

Fi 2

gura ": Cur!a de es'uer%o ( de'ormación del concreto de ' )c*21+ ,g-cm

2 M&dlo de elasticidad 3Ec6 5a pendiente de la curva en el rano de comportamiento lineal recibe la denominaci"n de m"dulo de elasticidad del concreto !ue se simboli%a con Ec.

Figura $: representación r/ca del 0ódulo de elasticidad

El m"dulo de elasticidad es diferente para distintas resistencias a la compresi"n del concreto& e incrementan cuando la resistencia del concreto es mayor. El m"dulo de elasticidad está en funci"n de la 11


resistencia a la compresi"n de la misma y se calculara mediante la siuiente e;presi"n. Ec =15000 √ f ' c

$"nde# Ec# odulo de elasticidad del concreto fc# )esistencia a la compresi"n del concreto 5a e;presi"n anterior es adecuada para concretos con areados de peso espec8co normal (peso espec8co C 3-- HIcm+& y resistencia normales y media. 2 continuaci"n veremos una tabla !ue relaciona las resistencias del concreto utili%ados con más frecuencia y su m"dulo de elasticidad.

Resistencia 3'cm /6

M&dlo de elasticidad 3'cm/6

1-

1737-.61

J-

-99J.--J

3-

J-64.3-4

4-

3-74-J.3

+ala 1F M&dlos de elasticidad de concretos de di$erentes resistencias

$e esta manera para nuestro caso por tratarse de un concreto de resistencia (fc C 1- HIcm+ emplearemos el m"dulo de elasticidad (Ec C 1737-.61 HIcm+.

C -eso es#ec%co del concreto 3H6 El peso espec8co del concreto simple endurecido estándar se ubica entre -- HIm3 y 3-- HIm3. El :ormi"n simple fresco de las misma caracter8sticas presentan densidades entre - HIm 3 y 3- HIm3. $e esta manera para nuestro diseño emplearemos un peso espec8co de 3-- HIm3

1/


$e esta manera :emos denido las propiedades más importantes del concreto !ue nos servirán para el diseño de la edicaci"n pero no podemos dejar de mencionarlos como#  5a ductilidad 
cero corrugado

El acero es una aleaci"n basada en :ierro& !ue contiene carbono y pe!ueñas cantidades de otros elementos

!u8micos metálicos.

Keneralmente el carbono representa entre el -.L y el 1.L de la aleaci"n. El acero utili%ado en estructuras destinadas a edicaciones es un material apto para resistir solicitaciones traccionantes& lo !ue le convierte en el componente ideal para combinarse tcnicamente con el :ormi"n simple& con el !ue conforma el :ormi"n armado. El acero empleado en el concreto

armado debe ser corruado.

/omercialmente es distribuido en varillas con distintos diámetros comerciales !ue se presentan en las siuientes uras.

+ala /F dimetros comerciales se'Jn SIDER-ERU

10


Figura &: Vista de los di/metros comerciales segn CE345 3E67IP

El acero presenta las siuientes propiedades mecánicas como# esfuer%o de 'uencia& m"dulo de elasticidad& peso espec8co& etc. lo cual pasaremos a denir los más importantes.

A Es$er:o de ;encia 3$K"6 0e dene como el esfuer%o bajo el cual el acero continuo deformándose sin necesidad de incrementar las caras por tracci"n. En el diarama esfuer%o deformaci"n de los aceros tradicionales& la 'uencia coincide con una recta :ori%ontal o casi :ori%ontal& a continuaci"n del rano elástico y de un pe!ueño tramo de transici"n. El esfuer%o asociado se dene como fy.

Figura 8: 9ona de uencia del acero estructural

17


Keneralmente el tipo de acero se caracteri%a por el l8mite o esfuer%o de 'uencia lo cual se muestran en la siuiente tabla.

+i#o de Acero

Es$er:o de ;encia 3'cm /6

Krado 4-

J--

Krado -

3--

Krado 6-

4--

+aal 0F Es$er:o de ;encia del acero de di$erentes resistencias

$e esta manera para nuestro caso por tratarse de un acero estructural de rado 6- usaremos un esfuer%o de 'uencia (fyC 4-HIcm+.

2 M&dlo de elasticidad 3Es6 Es la pendiente de la recta !ue identica el rano elástico de comportamiento de los materiales& y en el caso del acero se representa MEsG

Figura ;: representación r/ca del 0ódulo de elasticidad del acero

En los aceros estructurales s"lidos en barras o perles& utili%ados en el concreto armado& prácticamente en todo los casos se tiene un Anico m"dulo de elasticidad& lo !ue las curvas esfuer%o > deformaci"n se re'eja en la pendiente Anica del acero con caracter8sticas diferentes y dic:o valor es#

18


Es= 2000000 kg / cm

2

C -eso es#ec%co del acero 3H6 El peso espec8co del acero del acero estructural es de 7J- HIm 3 2.".

cero estructural

El acero es un compuesto !ue consiste casi totalmente de :ierro& normalmente más del 9JL. /ontienen tambin pe!ueñas cantidades de carbono& s8lice& a%ufre& fosforo y otros elementos. El carbono es el !ue tiene más efecto en las propiedades del acero. 5a dure%a y resistencia aumentan a medida !ue el porcentaje de carbono se eleva& aun!ue e;isten las desventajas !ue se vuelven más !uebradi%os y su capacidad a ser soldado disminuye. 2 continuaci"n las propiedades más importantes !ue nos servirá para nuestro diseño

A -nto de ;encia 3$K"6 Es el esfuer%o para el cual la deformaci"n presenta un ran incremento sin !ue :aya aumento correspondiente en el esfuer%o. Esto !ueda indicado por la porci"n plana del diarama esfuer%o deformaci"n& denominada rano plástico o inelástico. 2lunos aceros presentan un punto superior de la 'uencia& pero el acero se reduce :asta llear a una parte plana& la cual se denomina esfuer%o inferiores de 'uencia. El punto superior de la 'uencia es el !ue aparece en las especicaciones de diseño de todos los acero. ara nuestro diseño emplearemos el 20-- con un punto de 'uencia (fy+C69- HIcm

2 Resistencia a la ;encia unto espec8co de la curva esfuer%o > deformaci"n de los aceros de alta resistencia tratados trmicamente& !ue se establece tra%ando una paralela a la parte inicial elástica de la curva& desfasada una cantidad iual un -.L de deformaci"n unitaria& ya !ue estos acero no tienen la amplia parte plana correspondiente al 'ujo plástico.

C Resistencia a la tensi&n

1<


0e dene como el cociente de la cara a;ial má;ima aplicada sobre la muestra dividida entre el área de la secci"n transversal.

D M&dlo de elasticidad 3E6 Es la relaci"n del esfuer%o > deformaci"n en la rei"n elástica de la curva esfuer%o >deformaci"n. El rano t8pico para todos los acero& independientemente de la resistencia de 'uencia es de 196- HIcm > 1-- HIcm. El valor de diseño se tomas por lo eneral de -3HIcm

E Relaci&n de -oisson36 Es la relaci"n entre la deformaci"n unitaria transversal y la deformaci"n unitaria lonitudinal& bajo una cara a;ial dada. Este calor varia para el acero& de -. a -.33& dentro del rano elástico y se toma por lo eneral -.3- para el acero

. -eso es#ec%co 3H6 El peso espec8co de las unidades de acero estructural es de 7JHIm3

< ANALISIS DE CARGAS ES+A+ICAS 0on a!uellas !ue se aplican sobre la estructura destinada a auditorios& condici"n !ue oriina esfuer%os y deformaciones !ue alcan%an sus valores má;imos en conjunto con la cara má;ima. Estas caras prácticamente no producen vibraciones de esta manera tenemos las siuientes caras#  /aras muertas ($l+.  /aras ?ivas (5l+. 8.1.

Carga muerta <#l=

0e denomina cara muerta al conjunto de acciones !ue se produce por el peso propio de la construcci"n& incluye el peso propio de la misma y de los elementos no estructurales& como muros divisorios& lo acabados& etc. y todo a!uellos elementos !ue conservan una posici"n ja en la construcci"n& de manera !ue raviten en forma permanente sobre la estructura.

1=


5a evaluaci"n de estas caras es sencilla& ya !ue solo re!uiere la determinaci"n de los volAmenes de los distintos componentes y su multiplicaci"n por

los

pesos volumtricos de sus materiales

constituidos.

-ESO UNI+ARIO Descri#ci&n

-ESO3'$m06

/oncreto simple sin rava

.3(3--+

/oncreto armado

2ñadir 1.-(1---+ al peso del concreto simple

2cero Estructural

7.J(7J-+

+aal 7F Cadro de los #esos es#ec%cos de los materiales

ero tambin e;isten caras muertas por unidad de metro cuadrado como las de los acabados& tabi!uer8as& etc. estas caras serán añadidas a las caras muertas para tener un diseño más e;acto de la estructura.

CARGAS MINIMAS RE-R+IDAD Descri#ci&n

-ESO3'$m/6

abi!uer8a

1.-(1--+

2cabados

1.-(1--+

+aal 8F Cadro car'as mertas #or nidad de metro cadrado

8.2.

Carga !i!a <>l=

5a cara viva es la !ue se debe a la operaci"n y uso de la construcci"n. =ncluye a todos a!uellos !ue no tienen una posici"n ja y denitiva

14


dentro de la estructuraB entran as8 en la cara viva el peso y las caras debidas al mueble& mercanc8as& e!uipos y personas. El relamento nacional de edicaciones la norma E,-- nos indica ciertos valores a tener en cuenta seAn el tipo de uso !ue daremos a nuestra edicaci"n destinada auditorios y dic:os valores se presentan en el siuiente cuadro.

CARGAS MINIMAS RE-AR+IDAS Centros Edcativos USO U OCU-ACION

CA-ACIDAD RE-AR+IDAS 3#6 a 3'$m/6

+eatros " Cines

78 376

0ala de lectura

3.-- (3--+ =ual a la cara principal del resto del área& sin !ue sea necesario !ue e;ceda a 3.- (3--+

Naños

+aal
ara nuestro diseño por tratarse de una estructura destinada a auditorio tomaremos el valor de 4-- HfIm.

= ELECCION DEL SO.+ARE ES+RUC+URAL El softOare estructural !ue emplearemos será el sap---?17.1- !ue es un prorama de análisis y diseño de sistemas de estructuran lo cual nos permitirá reali%ar nuestro modelo de la estructura destinado a auditorios. ;.1.

In'ormación pre!ia al programa 5P2+++ V1;V.1+

2 continuaci"n veremos toda la informaci"n previa !ue re!uiere el prorama 02--- ?17.1- para empe%ar a crear nuestro modelo matemático.

1@


Figura ?: Vista del inicio del programa 5P2+++ V1;.1+

Figura @: Elegimos grind only para empe%ar a modelar nuestro Colegio en el programa 5P2+++ V1;.1+

/


Figura 1+: Procedemos a introducir las distancias en el plano ABD A y A9 en el programa 5P 2+++ V1;.1+

Figura 11: Vista de los ejes !erticales y ori%ontales con sus respecti!as distancias en el programa 5P2+++ V1;.1+

/1


;.2.

Introducción de materiales

En esta ocasi"n asinaremos los valores de los materiales de los elementos

estructurales

como#

el

concreto

estructural&

acero

estructural. Estos valores ya lo describimos en cap8tulos anteriores lo cual aremos solo un resumen de ellos para poder introducir al prorama 02--- ?17.1-.  /oncreto estructural )esistencia de la caracter8stica a la compresi"n

/1 'cm/ eso espec8co del concreto /7 'cm/ "dulo de elasticidad del concreto /1=0==8 'cm/ "dulo de poisson del concreto /

Figura 12: Vista de la Introducción del material de concreto de ')c*21+,g-cm2

 2cero corruado Esfuer%o de 'uencia del acero

7/ 'cm/ //


eso espec8co del acero

=48 'cm/ "dulo de elasticidad del acero / 'cm/

Figura 1": Vista de la Introducción del material del acero corrugado de ')y*$2++,g-cm2

 2cero Estructural 20-Esfuer%o de 'uencia del acero

/<@'cm/ eso espec8co del acero =48'cm/ "dulo de elasticidad del acero /04@14'cm/ "dulo de poisson del acero 0

/0


Figura 1$: Vista de la Introducción del material de acero 5G0 &++ de ')y*28@++,g-cm2

;.".

Introducción de las secciones

$el cap8tulo de predimensionamiento de elementos estructurales obtenemos las secciones de los elementos estructurales lo cual nos servirán para introducir al prorama 02--- ?17.1-.

A Introdcci&n de las secciones de las :a#atas rocederemos a resumir las secciones de las %apatas y lueo a introducir dic:as secciones al prorama 02--- ?17.1 Papatas de secci"n rectanular de# 5C1.7-m ; bC1.4-m ;

:C6-cm& 5C13.--m ; bC.3-m ; :C6-cm& de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de fQcC1-HIcm y refuer%o de

acero

rado

6-

con

un

m"dulo

de

elasticidad

EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las %apatas lo consideraremos como elementos tipo M0:ell t:icHG

/7


Figura 1&: Vista de la sección de las %apatas en el programa 5P2+++V1;.1+

2 Introdcci&n de las secciones de la vi'a de cimentaci&n

rocederemos a resumir las secciones de las vias y lueo a introducir dic:as secciones al prorama 02---?17.1 ?ias de cimentaci"n de secci"n rectanular de

bC3-cm ; :C

6-cm de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de f QcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las vias lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

Figura 18: Vista de la sección de la !iga de cimentación en el programa 5P2+++V1;.1+

C Introdcci&n de las secciones de las colmnas /8


rocederemos a resumir las secciones de las columnas y lueo a introducir dic:as secciones al prorama 02---?17.1-.  /olumnas de secci"n rectanular de dimensiones de bC3-cm; :C

6-cm de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de fQcC1-HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las columnas lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

Figura 1;: Vista de la Introducción de la columna rectangular de sección 2&cm H $&cm en el programa 5P2+++V1;.1+

D Introdcci&n de las secciones de las vi'as

rocederemos a resumir las secciones de las vias y lueo a introducir dic:as secciones al prorama 02---?17.1 ?ias principales de secci"n rectanular de bCcm ; :C 4-cm&

de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de f QcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las vias lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

/<


Figura 1?: Vista de la Introducción de la !iga principales de sección 2&cm H $+cm en el programa 5P2+++V1;.1+

 ?ias secundarias de secci"n rectanular de bCcm ; :C 4-cm

de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de f QcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las vias lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

Figura 1@: Vista de la Introducción de la !iga secundarias de sección 2&cm H $+cm en el programa 5P2+++V1;.1+

 ?ias $iaonal de secci"n rectanular de bCcm ; :C 4-cm de

concreto armado con una resistencia a la compresi"n de fQcC1HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las vias lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

/=


Figura 2+: Vista de la Introducción de la !iga diagonal 2&cm H $+cm en el programa 5P2+++V1;.1+

 dimensiones metálica de secci"n D para la cerc:a de dimensiones

dC6.-in ; tOC -.6in ; bfC6.--in ; tfC-.36 in de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de fQcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02---?17.1- a las vias lo consideraremos como elemento tipo MframeG.

Figura 21: Vista de la Introducción de la !iga diagonal d*8.2+ in t*+.28in H b'*8.+2+ in H t'*+."8& in en el programa 5P2+++V1;.1+

/4


;.$.

Creando el modelo matem/tico

2 :ora pasaremos a crear el modelo matemático empleando las diversas opciones de dibujo !ue nos presenta el prorama 02---?17.1-.

Figura 22: Comen%ando a dibujar lo elementos 'rame !erticales de la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

/@


Figura 2": Comen%ando a dibujar lo elementos 'rame ori%ontales de la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura 2$: Comen%ando a dibujar los elementos del acero !erticales de la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

0


Figura 2&: Comen%ando a dibujar los elementos 5ell ori%ontales de la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura 28: Comen%ando a dibujar lo elementos 5ell en la cimentación en el programa 5P2+++V1;.1+

;.&.

0odelo matem/tico

@na ve% creado el modelo matemático procederemos a ver las principales vistas de la estructura en el prorama 02---?17?.1-

01


Figura 2;: !ista en planta del módulo de auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura 2?: !ista 'rontal del módulo de auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

0/


Figura 2@: !ista lateral del módulo de auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura "+: !ista del módulo auditorio eH truido en el programa 5P2+++V1;.1+

00


Figura "1: !ista deniti!a del módulo auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

;.8.

Introducción de cargas de gra!edad

2 continuaci"n introduciremos las caras !ue actAan en la estructura destinada a auditorio empleando el prorama 02---?17.1-. Estas caras serán introducidas en las losas alieradas y el prorama 02---?17.1- se encarara de distribuir de la siuiente manera# cobertura,vias,columnas, %apatas.

07


Figura "2: !ista de los tipos de cargas Jue actan en la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

08


Figura "": !ista de los casos de cargas en la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura "$: !ista de las combinaciones de cargas en el programa 5P2+++V1;.1+

0<


Figura "&: !ista de la carga !i!a a introducir en la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura "8: !ista de la carga muerta introducir en la estructura en el programa 5P2+++V1;.1+

0=


Figura ";: !ista de los !alores de la carga muerta en las losas en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura $+: !ista de los !alores de la carga !i!a en las losas en el programa 5P2+++V1;.1+

04


III.

DISEÑO SISMICO

1 O2*E+IVOS DEL DISEO SISMICO El análisis estructural del auditorio consiste en estudiar el probable comportamiento del auditorio a medida !ue sus elementos principales reciban caras ya sean de ravedad por el peso propio del auditorio& y caras :ori%ontales como las de sismo. Este análisis se :ace de acuerdo a la *orma de $iseño 0ismo,)esistente E.-3- dada por el )*E& en la cual nos dene dos tipos de análisis a tomar en cuenta& dependiendo de las caracter8sticas de reularidad y altura del auditorio& los cuales son# análisis estático y análisis dinámico. 2mbos se :acen para las dos direcciones principales del auditorio y de manera independiente& en este caso R e S. ara poder reali%ar dic:o análisis s8smico se :a :ec:o uso de un prorama computacional llamado 02---?17.1-& el cual basándose en un sistema

de

análisis

por elementos nitos sobre un modelo de la

estructura calculará de manera inmediata los esfuer%os !ue se producen en ella por la aplicaci"n de las caras& tanto las de ravedad como las de sismo.

/ ANALISIS MODAL El análisis modal se utili%a para encontrar los modos de vibraci"n de una estructura. Estos modos son Atiles para entender el comportamiento de la estructura. ambin se pueden utili%ar como la base de la superposici"n modal en respuesta al espectro y casos de análisis modal tiempo :istoria.

0@


ay dos tipos de análisis modal para eleir& a la :ora de denir un caso de análisis modal.  2nálisis de vector propio  2nálisis del vector )it%

$e estos dos análisis emplearemos el de vectores )it% por!ue proporcionan una mejor base !ue los vectores propios cuando se utili%an para respuestas del espectro o el análisis tiempo :istoria !ue se basan en la superposici"n modal. 2.1.

In'ormación pre!ia para el an/lisis modal en el programa 5P2+++V1;.1+

ara reali%ar el análisis modal en el prorama 02---?17.1tendremos !ue introduciremos toda la informaci"n como# el nAmero de modos de vibraci"n& diaframa r8ido& denici"n de la masa de la estructura& etc. !ue reali%aremos a continuaci"n.

Figura $1: !ista de la introducción de la masa en la estructura en el programa 5P2+++.1;.1+

7


Figura $2: !ista de la introducción del caso modal en el programa 5P2+++V1;.1+

2.2. 2. 2.

3es esul ulta tados dos de dell an/l an/lis isis is mod modal al

2 continuaci"n veremos los principales movimientos del análisis modal de la estructura !ue se reali%" en el prorama 02---?17.1-. $e esto es toss res esul ulta tado doss ver verem emos os cuál cuál es el peri period odo o fund fundam amen enta tall de la estructura.

71


Figura $": 0o!imiento de la estructura debido al modo de !ibración 1 y 2D con un periodo 'undamental de G1*+.2&@81 y G2*+.2++"8 respecti!amente.

Figura $$: 0o!imiento de la estructura debido al modo de !ibración "D con un periodo 'undamental de G@*+.+$1281.

0 -ARA ARAME+ ME+ROS ROS GENERA GENERALES LES $e acuerdo con la norma de E.-3- se denen ciertos valores para el diseño sism sismo o resi resist stent ente e de ac acue uerd rdo o co con n las las ca cara ract cter8 er8st stic icas as prop propias ias de ca cada da

7/


proyecto& para desarrollar el análisis estructural lo más apro;imado a la realidad. $ic:os parámetros son los siuientes#     

ara enerar el espectro de aceleraciones con los parámetros enerales emplea empleare remos mos el pror prorama ama M0/E M0/E 0E/)@ 0E/)@  E)@G. E)@G. Este Este pror prorama ama nos permitirá enerar el espectro de respuestas y lueo poder introducir dic:os datos al prorama 02--- ?17.1-.

Figura $&: Vista del inicio del programa 5CE 5PECG370 PE37

".1. ". 1.

Fac acttor de 9on 9ona a <9= <9=

$e acuerdo a la ubicaci"n del proyecto& esta pertenece esta pertenece a una %ona seAn el mapa de %onicaci"n s8smica& s8smica& el cual para asinar un valor se basa en la distribuci"n espacial de la sismicidad observada& las las ca cara ract cter er8s 8sti tica cass ene enera rale less de los los movi movimi mien ento toss s8sm s8smic icos os y la aten atenua uaci ci"n "n de es esto toss co con n res espe pect cto o a su epic epicen entr tro& o& as as88 co como mo en informaci"n eotect"nica. $e acuerdo con esto para nuestra estructura destinada a sala de lecturas rupales !ue se ubica en la ciudad de uánuco

70


Figura $8: Introduciendo la %onicación sKmica en el programa 5CE 5PECG370 PE37

".2.

Condiciones eotLcnicas <5=

Esto tiene !ue ver con el tipo de suelo sobre el cual está ubicado nuestra sala de lectura rupal. 5a clasicaci"n de los suelos se :ace en base a sus propiedades mecánicas& espesor del estrato& su per8odo fundamental de vibraci"n y la velocidad de propaaci"n de ondas de corte. 5os suelos se :an clasicado en 4 tipos de los cuales nuestra sala de lectura rupal está ubicado& de acuerdo a las caracter8sticas del estudio de suelos& dentro de los suelos tipo 03 0uelos 'e;ibles o con estratos de ran espesor.

77


Figura $;: Introduciendo las condiciones geotLcnicas en el programa 5CE 5PECG370 PE37

".".

Periodo Fundamental
El per8odo fundamental de una estructura se estima mediante un procedimiento de análisis dinámico seAn el cual se toma en consideraci"n las caracter8sticas de riide% y distribuci"n de masas de la estructura. 2s8 se determin" para nuestra estructura los siuientes valores#

78


Figura $?: 3esultados del an/lisis modal de la estructura en el programa 5P2+++ V1;.1+

$el prorama 02---?17.1- tomaremos  valores un periodo para el sentido R,R y otro para el sentido S,S& dic:os valores son los siuientes.

Direcci&n F +?? P /8@<17 se' Direcci&n ,F +"" P /088se' ".$.

Coeciente de mplicación 5Ksmica
Este coeciente se dene dependiendo de la ubicaci"n del coleio y del suelo sobre el cual se construirá el mismo. Este valor representa el factor de amplicaci"n de la respuesta estructural respecto a la aceleraci"n del suelo. $e acuerdo con la norma E.-3- se dene as8#

C P /8 3+#+6 CQ/8 $e esta manera con el periodo fundamental del suelo y de la estructura tenemos#

En FC?? P /8?3@/8@<6 P 4<<=14 En ,FC"" P /8?3@/06 P 11/001 omaremos el valor má;imo del coeciente de amplicaci"n s8smica de . ".&.

CategorKa de la Edicación y Factor de 7so <7=

$e acuerdo al uso !ue se va a dar a esta estructura& tenemos seAn la norma E.-3- !ue pertenece a la cateor8a 2 de Edicaciones

7<


Esenciales& cuyas caracter8sticas de falla son ocasionar perdidas de cuant8as importantes como coleios& :ospitales& etc.

Figura $@: Introduciendo categorKa de edicación en el programa 5CE 5PECG370 PE37

".8.

5istemas estructurales y coeciente de reducción <3=

5os sistemas estructurales se clasican seAn los materiales usados y el sistema de estructuraci"n sismo resistente predom8nate en cada direcci"n. 0eAn la clasicaci"n !ue se :aa de una estructura se usara un coeciente de reducci"n s8smica ()+.

Figura &+: Introduciendo el sistema estructural en el programa 5CE 5PECG370 PE37

7=


".;.

eneración del espectro de psudo aceleraciones

$e todos los valores denidos anteriormente procederemos a racar el espectro de psudo aceleraciones para lueo reali%ar el análisis s8smico de la estructura

Figura &1: Introduciendo el sistema estructural en el programa 5CE 5PECG370 PE37

7 ANALSIS ES+A+ICO ara el análisis estático emplearemos el mtodo de los coecientes la cual :allamos por medio de la siuiente relaci"n basada en los datos obtenidos c=

ZUCS R

Esta relaci"n nos da como resultado la fuer%a cortante en la base como porcentaje del peso de la estructura destinada auditorio.

74


Figura &2: Introducción del coeciente sKsmico en el sentido AB en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura &": Introducción del coeciente sKsmico en el sentido A en el programa 5P2+++V1;.1+

$.1.

3esultados del an/lisis est/tico

2 continuaci"n veremos los principales movimientos del análisis estático

de

la

estructura

02---?17.1-.

7@

!ue

se

reali%"

en

el

prorama


Figura &$: Principal mo!imiento de la estructura debido al sismo est/tico en el sentido AB y su respecti!o despla%amiento a una altura * &.?& mD en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura &&: Principal mo!imiento de la estructura debido al sismo est/tico en el sentido A y su respecti!o despla%amiento a una altura * &.?& mD en el programa 5P2+++V1;.1+

8


8 ANALISIS DINAMICO El análisis dinámico de una sala de lectura puede :acerse mediante procedimientos de combinaci"n espectral o por medio de un análisis tiempo, :istoria& el primero se usa reularmente en estructuras comunes y el seundo para estructuras especiales. $ic:o esto& para el caso de nuestro auditorio usaremos el análisis por combinaci"n modal espectral.  =

ZUCS g R

Figura &8: Espectro de respuestas en el sentido AB segn la norma EM+"+ en el programa 5P2+++V1;.1+

81


Figura &;: Espectro de respuestas en el sentido A segn la norma EM+"+ en el programa 5P2+++V1;.1+

&.1.

3esultados del an/lisis din/mico

2 continuaci"n veremos los principales movimientos del análisis dinámico

de

la

estructura

!ue

se

reali%"

en

el

prorama

02---?17.1-.

Figura &?: Principal mo!imiento de la estructura debido al sismo din/mico en el sentido AB y su respecti!o despla%amiento a un altura * &.?& mD en el programa 5P2+++V1;.1+

8/


Figura &@: Principal mo!imiento de la estructura debido al sismo din/mico en el sentido AB y su respecti!o despla%amiento a un altura * &.?& mD en el programa 5P2+++V1;.1+

IV

DISEÑO DE CONCRETO ARMADO

2ntes de empe%ar a desarrollar el diseño de concreto armado de los elementos estructurales veremos los resultados de las solicitaciones cortantes& momentos& a;iales& etc. en toda la estructura en el prorama 02---?17.1•

0olicitaciones cortantes& momentos y a;iales en todo los elementos frame de la estructura

80


Figura 8+: Fuer%a cortante en toda la estructura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

Figura 81: #iagrama de momentos en toda la estructura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

87


Figura 82: Fuer%a aHial en toda la estructura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

88

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( Figura 8": #iagrama del momento torsor en toda la estructura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+. •

0olicitaciones cortantes& momentos en todo las losas de la estructura

Figura 8$: Fuer%a cortante en todo las losas de la estructura debida a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

8<

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( Figura 8&: #iagrama de momentos en todo las losas de la estructuradebido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

1 DISEO DE VIGAS 0on elementos estructurales de cone;i"n& cuya funci"n principal es resistir las caras actuantes sobre ella y brindar riide% lateral a la estructura& todas las caras !ue resiste son transportadas :acia las columnas& incluso a otras vias cuando las vias son apoyadas sobre otras vias. 1.1.

Consideraciones para el diseo de !igas

2 continuaci"n veremos alunos criterios para el diseño las vias como predimensionamiento& caras& espesores& etc.

A

Al'nas consideraciones de la norma E5< Es preciso señalar& seAn la norma E > -6-& las vias con responsabilidad s8smica deben de cumplir con las siuientes e;iencias  0e deberán correr dos barras de acero tanto en la parte superior

como inferior& las !ue deberán ser por lo menos el acero m8nimo de la secci"n.  0e recomienda !ue el área de acero positivo deberá ser mayor o

2

iual a 1I3 del acero colocado para resistir momentos neativos.  El recubrimiento en vias será de 4cm. Dimensionamiento de vi'as ara el dimensionamiento de las vias& :emos considerado vias principales y vias secundarias. El dimensionamiento de estas vias se dimensionara de acuerdo a la lu% libre !ue e;istirá entre columna y columna. ara nuestro diseño consideraremos las vias principales a las !ue tiene una mayor lu% y las secundarias a las !ue tienen una menor lu%. 5as dimensiones de las vias de acuerdo al predimensionamiento !ue reali%amos serán las siuientes#  ?ias principales de secci"n rectanular de dimensiones de 

cm ; 4-cm  ?ias secundarias de secci"n rectanular de dimensiones de  cm ; 4-cm

8=


C

Car'as estticas en las vi'as 2 continuaci"n veremos los tipos de caras estáticas !ue emplearemos#  Car'a merta 3D65 5as caras muertas !ue soportara las

vias son# su peso propio& tabi!ues de albañileara& parapetos& piso terminados& acabados& etc. Car'a Viva 3Ll65 5a cara viva !ue afectara a la via será de acuerdo al tipo de uso !ue se presenta para nuestro caso por tratarse de una estructura destinada auditorio utili%aremos una cara viva de 4-- TfIm 1.2.

Consideraciones elección del so'tare estructural para el diseo de !igas

El softOare estructural !ue emplearemos será el 02---?17.1- !ue es un prorama de análisis y diseño de sistemas de estructuras lo cual nos permitirá reali%ar nuestro modelo de la estructura destinado a sala de lecturas.

A

In$ormaci&n #revia al #ro'rama SA-/V1=1 5a informaci"n previa al prorama 02---?17.1- ya lo vimos al momento de crear el modelo matemático motivo por el cual ser8a innecesaria volver a señalar este punto.

2

Caracter%stica de los Materiales a Em#learse 5os materiales !ue emplearemos para el diseño de las vias serán los mismos !ue empleamos para toda la estructura motivo por el cual es innecesario volver a señalar este punto.

C

Introdcci&n de las secciones de las vi'as $e acuerdo al dimensionamiento de las vias& :emos lleado a clasicar en dos tipos !ue son vias principales y vias secundarias cuyas dimensiones ya introducimos al momento de crear el modelo matemático motivo por el cual es innecesario volver a señalar este punto.

D

Modelo matemtico 84


$el modelo matemático de la estructura& clasicaremos a los p"rticos en dos tipos !ue son los p"rticos principales y los p"rticos secundarios. 5os p"rticos principales serán donde anali%aremos las vias principales y los p"rticos secundarias serán anali%aremos las vias secundarias.

Figura 88: !ista 'rontal del módulo auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

8@


Figura 8;: !ista 'rontal del módulo auditorio en el programa 5P2+++V1;.1+

E

Resltados del anlisis de los #&rticos 2 continuaci"n veremos los principales esfuer%os !ue presentan los p"rticos principales y secundarios en el prorama 02---?17.1- y lueo procederemos a diseñar dic:as vias en las :ojas de cálculo. 
<


Figura 8?: Fuer%a cortante en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

Figura 8@: Valores de Fuer%a cortante en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

<1


 omentos 'ectores en los p"rticos principales

Figura ;+: 0omento ector en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

Figura ;1: Valores del 0omento ector en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

 omento torsor en los p"rticos principales


Figura ;2: 0omento Gorsor en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa P2+++V1;.1+.

Figura ;": Valores del momento torsor en los pórticos principales debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

 0olicitaciones cortantes en los p"rticos secundarios

<0


Figura ;$: Fuer%a cortante en el pórtico secundario a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura ;&: Valores de la Fuer%a cortante en el pórtico secundario a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

 omentos 'ectores en los p"rticos secundarios

<7


Figura ;8: 0omento ector en el pórtico secundario debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura ;;: Valores 0omento ector en el pórtico secundario debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

 omento torsor en los p"rticos secundarios

<8


Figura ;?: 0omento torsor en el pórtico secundario debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

Figura ;@: Valores del 0omento torsor en el pórtico secundario debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+

<<


1.".

#iseo por torsión en las !igas

uc:as veces los elementos estructurales& además de estar sometidos a 'e;i"n& cortante y cara a;ial& deben resistir solicitaciones torsionales. or otra parte& muy rara ve% se tiene elementos sometidos solamente a momentos torsores.

A Al'nas consideraciones de la norma E5< #ara el diseo #or torsi&n Es preciso señalar& seAn la norma E > -6-& las vias con momentos torsores deben de cumplir con las siuientes e;iencias  5os momentos torsores !ue no e;cedan de apro;imadamente la

cuarta parte del momento torsor de arietamiento& cr& no produce una reducci"n sinicativa en la resistencia a 'e;i"n ni la resistencia al cortante& por lo !ue puede ser inorados. En consecuencia se permite despreciar los efectos de la torsi"n si cumple la siuiente e;presi"n

( )

Ac# !u " 0.083 ∅ √ f c Pc# '

2

$"nde# u C omento torsor ultimo ∅

C /oeciente de reducci"n

'

f c C )esistencia a la compresi"n del concreto Ac# C Frea de la secci"n de la via Pc# C er8metro de la secci"n de la via

1.$.

#iseo por eHión en las !igas

El diseño por 'e;i"n de las vias consiste en :allar el acero necesario para resistir las fuer%as actuantes debido a la cara de ravedad y caras s8smicas.

<=


A Al'nas consideraciones de la norma E5< #ara el diseo #or ;e?i&n Es preciso señalar& seAn la norma E > -6-& el diseño por 'e;i"n debe cumplir con las siuientes e;iencias  5a relaci"n entre la distribuci"n de los esfuer%os de compresi"n

en el concreto y la deformaci"n unitaria del concreto se debe suponer rectanular& trape%oidal& parab"lica o de cual!uier otra forma !ue permita una predicci"n de la resistencia& !ue coincidan con los ensayos de laboratorio representativos. ara nuestro diseño emplearemos la distribuci"n de esfuer%os !ue propuso D:itney cuyas caracter8sticas se muestran en la ura.

Figura ?+ #istribución de es'uer%os segn Oitney

$e D:itney deducimos las siuientes f"rmulas !ue nos servirán para :allar la cantidad de acero necesario en la via !ue estamos anali%ando. As =

$u a

%f ' & ( d − ) 2

a=

&

Asf ' & 0.85 f ' c 

 5a má;ima deformaci"n unitaria utili%able del concreto& en la

bra e;trema sometido a compresi"n& se asumirá iual a -.--3.  El área m8nima de refuer%o por tracci"n de los elementos rectanulares y de la secci"n  con el ala en compresi"n& no será menor de# Asmin =

<4

0.22 √ f

f' &

'c

( d


 ara fc entre 17 y J- HIcm& el factor de

) 1 se debe

tomar como -.J. para fc mayor o iual a 6- HIcm& ) 1

se

debe tomar como -.6& para fc entre J- > 6- HIcm se debe interpolar linealmente entre -.J > -.6. 1.&.

#iseo por corte en las !igas

El diseño por 'e;i"n de las vias consiste en :allar el acero necesario para resistir el para resistir las fuer%as actuantes debido a la cara de ravedad y caras s8smicas. ara :allar la resistencia nominal de la via al corte tenemos las siuientes f"rmulas tanto para el acero como para el concreto# u =∅ n u =∅ ( c + s ) c =0.53 √ f * c d s=

$onde

Av f+ d s

U C -.7

?u

C )esistencia re!uerida por corte

?n

C )esistencia nominal

?c

C )esistencia al corte del concreto

?s

C )esistencia al corte del acero de refuer%o

2?C Frea de las ramas de los estribos de refuer%o 0 C Espaciamiento de los estribos 1.8.

Control de suraciones

5a *orma no especica un anc:o má;imo de sura& sino el criterio del /"dio 2mericano (2/=+& el cual indica !ue debe evaluarse un coeciente MPG debiendo ser este menor a 31--- T.Icm. para <@


condiciones de e;posici"n interior o menor a 6---T.Icm. para condiciones de e;posici"n e;terior. $onde el valor de P se dene como# Z =fs ( d c x A )

1/ 3

$onde# El esfuer%o del acero en tracci"n en servicio (fs.+ C -.6 fy 2 C área de concreto concntrica !ue envuelve a la barra de acero. dc C distancia del fondo de la via al eje de barra de acero. 1.;.

Control de deeHiones

5a *orma eruana E,-6- de /oncreto 2rmado nos indica !ue no será necesaria la vericaci"n de de'e;iones si se cumple con el siuiente criterio# h"

ln 16

/ DISEO DE COLUMNAS 5as columnas son elementos verticales utili%ados básicamente para resistir solicitaciones de compresi"n a;ial aun!ue& por lo eneral& esta actAa en combinaci"n con corte& 'e;i"n o torsi"n ya !ue en las estructuras de concreto armado& la continuidad del sistema enera momentos 'ectores en todos sus elementos. uesto !ue las columnas son elementos de compresi"n& la falla de la columna en un luar cr8tico puede causar el colapso proresivo de los pisos concurrentes y el colapso total Altimo de la estructura completa. En trminos econ"micos y prdidas :umanas& la falla estructural de una columna es un evento de principal importancia. Es por esto !ue se debe tener un cuidado e;tremo en el diseño de las columnas& !ue deben tener una reserva de resistencia más alta !ue las vias o !ue cual!uier otro elemento estructural :ori%ontal& especialmente por!ue las fallas de compresi"n proporcionan muy poca advertencia local. =


a -or S -roceso Constrctivo    

/olumnas rectanulares /olumnas circulares /olumnas de secci"n  /olumnas de secci"n 5

 -or La -osici&n De La Car'a e So#orta  /olumnas caradas a;ialmente  /olumnas caradas e;cntricamente  /olumnas sometidas a 'e;i"n unia;ial  /olumnas sometidas a 'e;i"n bia;ial 2.1.

#iseo de Columna 3ectangular de 5ección "+H8+

ara el análisis de columnas se debe considerar las condiciones de apoyo y la continuidad de las mismas& tanto para las condiciones in8ciales de diseño como para posibles condiciones de redistribuci"n de esfuer%os. @na ve% aplicadas las combinaciones de diseño se procede a enerar la curva !ue represente a todas stas combinaciones& llamada tambin envolvente& con la cual se procederá al diseño tanto por 'e;o compresi"n como por corte.

A

Dimensionamiento 5as dimensiones de las columnas seAn el predimensionamiento !ue reali%amos son de 3-;6-. Estas dimensiones lo emplearemos para las columnas del primer nivel al tercer nivel con un recubrimiento de 4.-- cm.

2

Car'as estticas en la colmna 2 continuaci"n veremos los tipos de caras estáticas !ue emplearemos#  Car'a merta 3D65 5as caras muertas en las columnas son

provenientes de las losas alieradas& vias y tabi!uer8as.

Car'a Viva 3Ll65 la cara viva !ue afectara a la columna será de acuerdo al tipo de uso !ue se presenta para nuestro caso por

=1


tratarse de una estructura destinado a auditorio con una cara viva de 4-- TfIm

C

Elecci&n del So$tTare Estrctral #ara el Diseo de Colmnas El softOare estructural !ue emplearemos será el /0=/V5 9 !ue es un prorama de análisis y diseño de columnas de concreto armado. 5o cual nos permitirá reali%ar nuestras columnas de concreto armado de la estructura destinado a sala de lecturas. a. In'ormación pre!ia al programa C5IC4>@

2 continuaci"n veremos toda la informaci"n previa !ue re!uiere el prorama /0=/V59

para empe%ar a crear nuestro modelo

matemático de la columna rectanular.

Figura ?1: brimos el programa C5IC4> @

=/


Figura ?2: Ventana de bien!enida en al programa C5IC4> @

Figura ?": #enimos los códigos de diseo a emplearse en la columna rectangular programa C5IC4> @

b. CaracterKstica de los 0ateriales a Emplearse =0


5os materiales !ue emplearemos para el diseño de la columna rectanular serán los mismos !ue empleamos para toda la estructura y !ue pasaremos a denirles en el prorama /0=/V5 9#  /oncreto estructural )esistencia de la caracter8stica a la compresi"n

/1 'cm/ eso espec8co /7 'cm/ "dulo de elasticidad del concreto /1=0==8 'cm/  2cero de refuer%o )esistencia de la caracter8stica a la compresi"n

7/ 'cm/ eso espec8co =48 'cm/ "dulo de elasticidad del acero / 'cm/

Figura ?$: Vista de la Introducción del materia de concreto de ')c*21+,g-cm2 y

=7

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( del acero corrugado de ' )y*$2++,g-cm2 en el programa C5IC4> @

c. 0odelo 0atem/tico

@na ve% conurado todas lo necesario en el prorama /0=/V5 pasaremos a crear el modelo matemático de la columna rectanular.

Figura ?&: Vista de la sección de la columna rectangular en el programa C5IC4> @

Figura ?8: Vista de la sección de la columna rectangular con su respecti!o

=8

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( acero en el programa C5IC4> @

d. Introducción de las Cargas a la columna rectangular

2 continuaci"n procederemos a introducir las caras en la columna& estas caras serán e;portadas del 02---?17.1- a una :oja E;cel y lueo procederemos a introducir al prorama /0=/V5 9.

Gabla ?;: Vista de los datos eHportados del programa 5P2+++V1;.1+ al programa EBCE>

=<

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( Figura ?@: !ista de la introducción de las cargas eHportadas en el programa C5IC4> @

e. Resultados de la capacidad de la sección rectangular

2 continuaci"n veremos la capacidad de la secci"n de la columna rectanular en el prorama /0=/V5 9.

Figura ?1: !ista de la capacidad de la sección de la columna rectangular en la parte superior en el programa C5IC4> @

Figura ?2: !ista de la capacidad de la sección de la columna rectangular en la parte in'erior en el programa C5IC4> @

==


'. #iseo Por FleHión Compresión de la Columna 3ectangular

ara el diseño a 'e;o compresi"n se deberá comprobar !ue la combinaci"n de las caras a;iales y momentos actuantes sobre la columna no e;cedan el rano dado por el diarama de iteraci"n& en ambas direcciones de análisis.

Figura ?": #iagrama de iteraciones de la 0n !s Pn columna rectangular de sección de "+H8+ en el programa C5IC4> @

Figura ?$: #iagrama de iteraciones de la 0nH !s 0ny columna rectangular de sección "+H8+ en el programa C5IC4> @

=4


Figura ?&: #iagrama de iteraciones en "d debido al Pu columna de sección rectangular de "+H8+ en el programa C5IC4> @

g. 3esultados del concreto armado de la columna rectangular eHterior

@na ve% vericado la capacidad de la secci"n de la columna y la vericaci"n por 'e;o compresi"n procederemos a diseñar la columna empleando el prorama /0=/V5 J

Figura ?8: Vista de la eHcentricidad de la columna rectangular en el programa

=@

C5IC4> @


Figura ?;: Vista del eje neutro de la columna rectangular en el programa C5IC4> @

Figura ??: Es'uer%os del concreto de la columna rectangular en el programa C5IC4> @

4


Figura ?@: Es'uer%os de las barras de acero de la columna rectangular en el programa C5IC4> @

0 DISEO DE LA CIMEN+ACION 5a cimentaci"n de un coleio tiene como funci"n principal transmitir las caras tanto de ravedad como de sismo al terreno& de manera tal !ue no se e;ceda la capacidad portante o esfuer%o admisible del suelo y además

aseurando

los

factores

de seuridad adecuados para las

condiciones de estabilidad. $ependiendo de la ubicaci"n y de las caracter8sticas de los estratos resistentes de suelos las cimentaciones se clasican en#

a Cimentaciones s#erciales     

Papatas 2isladas Papatas E;cntricas Papatas /ombinadas Papatas /onectadas 5osas de /imentaci"n

 Cimentaciones -ro$ndas  ilotes refabricados incados  ilotes
9apatas Conectadas

5as %apatas conectas están conformadas por dos %apatas aisladas (e;cntrica y central o central y central+ unidas por una via de 41


cimentaci"n. El diseño de la %apata central es similar al de una %apata aislada. ara el diseño de la %apata e;cntrica no se toma en cuenta los momentos actuantes en

la

direcci"n

perpendicular

a

su

e;centricidad ya !ue estos momentos serán tomados por la via de cimentaci"n& tomando este criterio las %apata se diseña de la misma manera !ue una %apata aislada. 5a via de cimentaci"n se diseña para resistir 'e;iones provenientes de los momentos actuantes en la %apata e;cntrica& !ue no fueron tomados en cuenta para el diseño de esta AltimaB además se debe tomar en cuenta el momento producido por la cara a;ial (actuante en la %apata e;cntrica+ y la e;centricidad de su punto de acci"n con el centroide de la %apata.

A

Dimensionamiento 5as dimensiones de las %apatas seAn el predimensionamiento !ue reali%amos

en

planta

son

de

1.7-;1.4-&

1.--;.3-&

Estas

dimensiones lo emplearemos para las %apatas del m"dulo de auditorio con un recubrimiento de 7.- cm.

2

Materiales a em#lear en la $ndaci&n 5os materiales !ue emplearemos para el diseño de la fundaci"n serán los mismos !ue empleamos para toda la estructura motivo por el cual es innecesario volver a señalar este punto. ero sin embaro añadiremos un nuevo material proveniente del suelo de fundaci"n. a. 5uelo de 'undación

El suelo de fundaci"n es un areado de part8culas oránicas e inoránicas con orani%aci"n denida y propiedades !ue var8an vectorialmente. En la posici"n vertical eneralmente sus propiedades cambian muc:o más rápido !ue en la :ori%ontal. El suelo tiene perl& y este es un :ec:o !ue :ace abundante aplicaci"n.

4/


$e acuerdo al estudio de mecánica de suelos nuestro suelo está calicado por# arcilla de baja plasticidad& color naranjo& poco :Amedo& medio consolidad M/5G. 2 continuaci"n veremos todas las propiedades del suelo de fundaci"n.

Ca#acidad #ortante del terreno 3t6 0e puede denir a la capacidad portante del terreno como la cara por área unitaria de la fundaci"n bajo la cual ocurre la falla por corte del suelo. 5a capacidad portante del terreno es un parámetro muy importante !ue estima la resistencia de apoyo del suelo& para el diseño de fundaciones. 0iendo esta no solo una propiedad del tipo de suelo& tambin lo es de las condiciones en !ue se encuentra como ser su rado de compactaci"n& :umedad& etc. $e acuerdo al estudio de mecánica de suelos usaremos el valor de 1.6 HIcm

Coe$iciente de alasto 3t6 El coeciente de balastos es una relaci"n conceptual entre la presi"n y la deformaci"n del suelo !ue es muy usada en el análisis estructural de fundaciones eneralmente para %apatas continuas& vias& losas de fundaci"n y varios tipos de pilotes. 2 continuaci"n veremos alunos valores del coeciente de balastos obtenidos seAn la capacidad portante del terreno.

40


Gabla @: !alores del coeciente de balastos de acuerdo a la capacidad portante del terreno

ara nuestro caso por tener una capacidad portante del terreno de 1.6 HIcm entonces emplearemos un coeciente de balastos de 3.- HIcm.

-eso es#ec%co del acero 3H6 ara nuestro diseño emplearemos y basándonos en el estudio de mecánica de suelos emplearemos un peso espec8co del terreno de 1.77 tnIm3

C

Car'as estticas en las :a#atas 2 continuaci"n veremos los tipos de caras estáticas !ue emplearemos# a. Carga muerta <#O=.M

47


5a cara muerta de la cimentaci"n es muy importante para reali%ar un diseño más e;acto de la cimentaci"n& esta cara muerta será un porcentaje de la cara muerta de la superestructura& este porcentaje del peso de la cimentaci"n estará en funci"n de la capacidad portante del terreno& dic:os porcentajes lo veremos en el siuiente cuadro

-ORCEN+A*E A COSIDERAR EL -ESO DE LA CIMEN+ACION +I-O DE SUELO

-ESO CIMEN+ACION

Wt X .-- HIcm

/C-.1-

.-- HIcmXWt X 1.-- HIcm

/C-.1

Wt Y 1.-- HIcm

/C-.-

Ta(al )*+ Cuadro de los &esos e &or"e!a,e de la "ime!a"i#

b. Carga Vi!a <>l=.M

5a cara viva !ue afectara a la fundaci"n será de acuerdo al tipo de uso !ue se presenta para nuestro caso por tratarse de una estructura destinada auditorios emplearemos una cara viva de 4-- TfIm

D

Elecci&n del So$tTare Estrctral #ara el Diseo de >a#atas El softOare estructural !ue emplearemos será el 02
2 continuaci"n veremos toda la informaci"n previa !ue re!uiere el prorama 02
48


Figura@+: brimos el programa 5FE 2+1$

Figura @1 Elegimos ban, para empe%ar a modelar nuestra 'undación en el programa 5FE 2+1$

Figura @2: #enimos los códigos de diseo a emplearse en la 'undación en el programa 5FE 2+1$ 4<


b. CaracterKstica de los 0ateriales a Emplearse

5os materiales !ue emplearemos para el diseño de las %apatas serán los mismos !ue empleamos para toda la estructura y !ue pasaremos a denirles en el prorama 02
/1 'cm/ eso espec8co /7 'cm/ "dulo de elasticidad del concreto /1=0==8 'cm/

Figura @" Vista de la Introducción del material de concreto de ')c*21+,g-cm2 en el programa 5FE 2+1$

 2cero de refuer%o )esistencia de la caracter8stica a la compresi"n

7/ 'cm/ eso espec8co =48 'cm/ "dulo de elasticidad del acero / 'cm/

4=


Figura @$: Vista de la Introducción del material del acero corrugado de ')y*$2++,g-cm2 en el programa 5FE 2+1$

 0uelo de fundaci"n /apacidad portante del terreno

1== 'cm/ eso espec8co del terreno

18< tnm0 /oeciente de balastos 0/'cm/

Figura @&: Introducción del módulo de in,ler en el programa 5FE 2+1$

44


c. Introducción de las secciones

2 continuaci"n pasaremos a introducir las secciones respectivas al modelo matemático de la subestructura al prorama 02
compresi"n de fQcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02
Figura @8: Vista de la Introducción de la losa de la %apata de espesor * 8+cm en el programa 5FE 2+1$

 ?ias de cimentaci"n de secci"n rectanular de bC3-cm ; :C

6-cm de concreto armado con una resistencia a la compresi"n de fQcC1- HIcm y refuer%o de acero rado 6- con un m"dulo de elasticidad EcC------HIcm. En el prorama 02
4@


Figura @;: Vista de la sección de la !iga de cimentación en el programa 5FE 2+1$

d. 0odelo 0atem/tico

@na ve% conurado todas lo necesario en el prorama 02
Figura @?: Vista de la las %apatas en el programa 5FE 2+1$

@


Figura @@: Vista de la las %apatas con !iga de coneHión en el programa 5FE 2+1$

Figura 1++: Vista de la cimentación en planta en el programa 5FE 2+1$

E

Figura 1+1: Vista en "# de la cimentación en el programa 5FE 2+1$

Vericaciones

" resltados de la cimentaci&n en el @1


#ro'rama SA.E /17 2 continuaci"n veremos las vericaciones de la %apata con el prorama 02
2 continuaci"n veremos las principales deformadas de la losa de cimentaci"n

debido

a

las

caras

producidas

por

la

superestructura.

Figura 1+2: Vista de la de'ormada debido al peso muerto en el programa 5FE 2+1$

Figura 1+": Vista de la de'ormada debido a la carga !i!a en el programa 5FE 2+1$

@/


Figura 1+$: Vista de la de'ormada debido a la carga de ser!icio en el programa 5FE 2+1$

b. sentamiento de 'undaciones

El asentamiento de las fundaciones en una estructura puede llear a producir arietamientos serios y aun colapso de la misma por lo !ue resulta importante estimar su manitud y reali%ar el diseño de fundaciones para eliminar o para minimi%ar sus efectos. En esta vericaci"n el esfuer%o de la losa %apatas sobre el terreno tiene !ue ser menor !ue la capacidad portante del terreno& para nuestro diseño tiene !ue ser menor !ue 1.6- nIm.

Figura 1+&: Vista del asentamiento sobre el terreno debido al peso propio en el programa 5FE 2+1$

@0


Figura 1+8: Vista del asentamiento sobre el terreno debido a la carga !i!a en el programa 5FE 2+1$

/omo podemos apreciar la reacci"n de la %apatas sobre el terreno es de debido a la cara muerta y viva son de .4J nIm y 4.1nIm respectivamente lo cual nos indica !ue es menor !ue la capacidad portante del terreno& para lo cual la secci"n de la %apata por cara viva y muerta es "ptima.

Figura 1+;: Vista del asentamiento sobre el terreno debido a la combinación de ser!icio en el programa 5FE 2+1$

@7


Figura 1+?: Vista del asentamiento sobre el terreno debido a la mayor combinación de carga en el programa 5FE 2+1$

/omo podemos apreciar la reacci"n de la %apata sobre el terreno es de debido a la cara por servicio y amplicada son de J.49 nIm y 13.J-nIm respectivamente lo cual nos indica !ue es menor !ue la capacidad portante del terreno& para lo cual la secci"n de la %apata por cara de servicio y amplicada es "ptima. c. Vericación Por Pun%onamiento

5a %apata !ue actAa en dos direcciones& con una secci"n cr8tica perpendicular al plano de la losa y locali%ada de tal forma

!ue su per8metro 2o sea m8nimo&

pero

!ue no

necesita apro;imarse a menos de ZdIZ del per8metro del área de la columna. ara dic:a vericaci"n reali%aremos el diseño por pun%onamiento solo para la %apata sin las vias de cone;i"n

@8


Figura 1+@: Vista de la !ericación al pun%onamiento en el programa 5FE 2+1$

En el prorama 02
Papa Papata ta !ue !ue ac actA tAa a co como mo via& via& co con n una una se secc cci" i"n n cr8t cr8tica ica !ue !ue se e;tiende e;tiende en un plano a travs del anc:o total y !ue está loca locali% li%ad ada a

a

una una dist distan anci cia a ZdZ ZdZ de la la cara cara de de la col colum umna na o

pedestal. c =0.53 √ f f c d = 86.8492 tn '

@<


Figura 11+: Vista de las 'uer%as cortantes m/Himos debido a la mayor combinación de carga en losa de de cimentación como podemos apreciar apreciar tenemos un !alor m/Himo de la cortante de 11.82 tn

Entonces la condici"n !ue debe cumplir el diseño por corte está dada por la siuiente e;presi"n n=

u ∅

, c > n

/omo podemos apreciar la cortante ultima es de 11.9 tn y la cortante nominal de 1.49 tn por lo cual cumple la condici"n c > n , 86.85 tn > 15.49 tn,ok

e. 3e 3esulta sultados dos de las solicitac solicitaciones iones en la subestr subestructu uctura ra

2 continuaci"n veremos las principales solicitaci"n !ue ocurren en la subest subestruc ructur tura a como como son las cortan cortantes tes&& moment momentos& os& a;iales a;iales.. anto anto en la %apata como en las vias de de cone;i"n.

@=


Figura 111: Vista de los momentos m/Himos debido a la mayor combinación de carga en la %apata en el programa programa 5FE 2+1$

Figura 112: Vista de los momentos mKnimos debido a la mayor combinación de carga en la la %apata en programa 5FE 2+1$

@4

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( Figura 11": Vista de los cortantes m/Himos en la !iga de coneHión debido a la mayor combinación de carga en el programa 5FE 2+1$

Figura 11$: Vista de los momentos m/Himos en la !iga de coneHión debido a la mayor combinación de carga en el programa 5FE 2+1$

Figura 11&: Vista de las 'uer%as aHiales en la !iga de coneHión debido a la mayor combinación de carga en el programa 5FE 2+1$

'. #iseo por eHión en el programa 5FE !ersión 12

El diseño por 'e;i"n se reere al cálculo del refuer%o lonitudinal y transversal !ue deberá tener la %apata. $ic:a losa de cimentaci"n funciona como una losa sometida a 'e;i"n en dos direcciones& sin embaro& el diseño se :ará para ambas direcciones de manera independiente.

@@


ara el caso de columnas o muros de concreto la secci"n cr8tica de la losa de cimentaci"n se ubica a la cara de dic:a columna o placa. El mtodo !ue emplearemos para encontrar los momentos 'ectores y poder reali%ar el diseño por 'e;i"n en la %apata ser el de las franjas. Este mtodo consiste en crear fraas en toda la %apata a 1 metro de lonitud y lueo poder calcular la cantidad de área de acero con la ayuda del prorama 02
Figura 118: Vista de las 'ranjas de diseo en toda la losa de cimentación tanto en el eje Ay en el programa 5FE 2+1$

Figura 11;: Vista de las 'ranjas de diseo en toda la losa de cimentación tanto en el eje AH en el programa 5FE 2+1$

1


Figura 11?: Vista los momentos ectores en el eje AB de la losa de cimentación en el programa 5FE 2+1$

Figura 11@: Vista los momentos ectores en el eje A de la losa de cimentación en el programa 5FE 2+1$

11


Figura 12+: Vista los momentos ectores en los ejes AB e A  de la losa de cimentación en el programa 5FE 2+1$

g. Caculo de la cantidad de acero necesario a emplear en las %apatas

ara calcular el área de acero en las %apatas procederemos a ver los resultados de la cantidad de acero !ue necesita la losa de cimentaci"n en el prorama 02
Figura 121: Vista la cantidad de acero en el eje AB de la losa de cimentación en el programa 5FE 2+1$

1/


Figura 122: Vista de la asignación de la barra de acero corrugado con un *&-? y espaciado a e*1&cm en el programa 5FE 2+1$

Figura 12": Vista de la cantidad de acero Jue 'alta en la losa de cimentación en el programa 5FE 2+1$

/omo podemos apreciar el área de acero asumido cumple con el área de acero determinado por el prorama 02
. Calculo de la cantidad de acero necesario a emplear en las !igas conectadas

10


El diseño por 'e;i"n se reere al cálculo del refuer%o lonitudinal !ue debe tener la via conectada.

Figura 12$: Vista del c/lculo de la cantidad de acero a utili%ar en el programa 5FE 2+1$

Figura 12&: Vista la cantidad de acero en la !iga de coneHión en el programa 5FE 2+1$

17


Figura 128: Vista la !iga m/s cargada con un /rea de acero +.+++$1m2 en la parte superior y con +.+++1? en la parte in'erior de la !iga de coneHión en el programa 5FE !ersión 12

/omo podemos apreciar el área de acero en la parte superior de la via de cimentaci"n es de 4.13cm y en la parte inferior de 1.J-cm.ara lo cual no es ni el área de acero m8nimo de la via de cone;ion por lo tanto emplearemos el área de acero m8nimo !ue se dene con la siuiente e;presi"n. Asmi = -min d =0.00333 ∗30∗60 =5.94 cm 2

$istribuyendo en toda la via de cone;i"n con varillas de [ entonces usaremos# Usar : 6 ∅ 1 / 2

V. DISEÑO DE ACERO 1 DISEO DE VIGAS ME+ALICAS 5as vias son miembros estructurales !ue soportan caras transversales !ue producen momentos 'ectores& fuer%as cortantes y de'e;iones siendo la resistencia a la 'e;i"n el parámetro de diseño de particular sinicaci"n. 2 continuaci"n veremos las principales secciones más comunes !ue e;isten en el mercado del tipo perl D 18


Figura 12;: Vista de las principales secciones O

1.1.

#imensionamiento de los elementos de la armadura

      1.2.

A

/erc:as de acero de forma rectanular con un peralte de 6-cm Nrida superior de secci"n O de 6G;-G Nrida inferior de secci"n rectanular de 6G;-G ontantes de secci"n rectanular de 4G;13G $iaonales de secci"n rectanular de 4G;13G /orreas de secci"n rectanular de 4G;13G

Cargas est/ticas en la !iga

Car'a merta 3D65 5a cara muerta !ue afecta a la via contando el calaminon& y el peso propio de la via metálica& etc será de 1-- HfIm.

2

Car'a Viva 3Ll65 5a cara viva !ue afectara a la cobertura será de - TfIm esto es para el caso de lluvias& etc

1.".

Elección del cobertura

5o'tare

Estructural

para

el

#iseo

de

la

El softOare estructural !ue emplearemos será el 02---?17.1- !ue es un prorama de análisis y diseño de estructuras. 5o cual nos 1<


permitirá reali%ar nuestro modelo de la cobertura estructura destinado a auditorio. 1.$.

In'ormación pre!ia al programa 5P2+++V1;.1+

/omo esta informaci"n ya lo vimos al momento de crear el modelo matemático del auditorio en el prorama 02---?17.1- ya no será necesario volverlo a mencionar por lo tanto empe%aremos a crear nuestro modelo matemático de la via metálica. 1.&.

0odelo 0atem/tico

@na

ve%

conurado

todas

lo

necesario

en

el

prorama

02---?17.1- pasaremos a crear el modelo matemático de la cobertura.

Figura 12?: Vista de la cobertura en el programa 5P2+++V1;.1+

1=


Figura 12@: Vista eHtruida de la cobertura en el programa 5P2+++V1;.1+

1.8.

3esultados del an/lisis de la cobertura

2 continuaci"n veremos los principales esfuer%os !ue presenta en la cobertura de acero en el prorama 02---?17.1-.

Figura 1"+: Fuer%a cortante en la cobertura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

14


Figura 1"1: 0omento ector en la cobertura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

1@

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA “Mejoramiento de la calidad de servicios de la escela acad!mica " #ro$esional " de econom%a de la $acltad de ciencias econ&micas " administrativas de la niversidad nacional a'raria de la selva ( Figura 1"2: Fuer%a aHial en la cobertura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

1.;.

4ptimi%ación de la estructura

En esta ocasi"n veremos si los diámetros asumidos en los elementos de la cerc:a fueron correctos& en caso de !ue no son correctos se asumirán diámetros mayores :asta lorar la "ptima secci"n de los elementos de la estructura.

Figura 1"": Vista de la sección optimi%ada de la cobertura debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

11


Figura 1"$: Vista de la sección optimi%ada de la cerca met/lica debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+.

Figura 1"&: Vista de la sección O 8H2+ de la brida superior e in'erior optimi%ada debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+. Como podemos apreciar la sección asumida es óptima por lo tanto usaremos dica sección.

111


Figura 1"8: Vista de la sección O 8H2+ para las diagonales optimi%ada debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+. Como podemos apreciar la sección asumida es óptima por lo tanto usaremos dica sección.

Figura 1";: Vista de la sección O $H1" para las correas optimi%ada debido a la mayor combinación de carga en el programa 5P2+++V1;.1+. Como podemos apreciar la sección asumida es óptima por lo tanto usaremos dica sección.

11/

DISEÑO ESTRUCTURAL Auditorio

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