Universidad Nacional del Altiplano - Puno FACULTAD INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA Escuela Escuela Pr ofesi ofesi onal D e I ngenier í a Ci Ci vil
CURSO
: CONCRETO ARMADO
TEMA
: DISEÑO ESTRUCTURAL DE CONCRETO ARMADO
: ING. JAIME MEDINA LEYVA
DOCENTE
PRESENTADO PRESENTADO POR :
Víctor, Cahuari Santa Cruz.
Mirian Paola , Cutipa Ramos
Dora Anita ,Mamani Chura
PUNO – PERU 2012
1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.
Concepto General.-
El edificio que ha sido tomado como ejemplo esta destinado a servir hostal y Restaurant, la utilidad
de sus ambientes varían de acuerdo a sus niveles,
teniendo así en el primer nivel esta el restaurant y el sotano esta la playa de estacionamiento, En el segundo nivel se encuentran los ambientes que servirán como dormitorios, hall, sala star de espera. Así en el tercer nivel
se tiene,
Dormitorios, Cocina, hall, sala estar, dormitorio de servicio. a dichos ambientes se les podrá dar barios usos. Y en el cuarto nivel se proyecto, como del tercer nivel.
2. DESCRIPCION DEL PROYECTO 2.1.
ESTRUCTURAS
2.1.1. Descripción.-
El proyecto se trata de la construcción de un edificio de 5 niveles, las estructuras serán resueltas en base a pórticos formados por columnas y vigas. 2.1.2. Base de diseño.-
Se considerara como código básico para el diseño estructural el reglamento nacional de Edificaciones incluyendo consideraciones detalladas para las cargas vivas, métodos aceptados para el diseño. 2.1.3. Normas básicas.-
A) reglamento nacional de Edificaciones B) concreto ACI – 318 – 83
3. ESTRUCTURACION
En todo proyecto estructural lo primero a determinar es la forma y disposición de los elementos estructurales. Al echo de colocar las vigas, columnas, losas, etc. En forma adecuada y de acuerdo a la teoría de estructuras se le denomina estructuración. Para estructuras tenemos que definir los ejes principales y secundarios. 3.1.
TECHO DE SEMISOTANO
Adoptaremos como losa 1 la que se encuentra entre los ejes 3-5 y B-D se presenta como mejor alternativa la de colocar una losa aligerada armada en dos sentidos ya que se tiene una configuracion casi cuadrada y adema las luces son bastante importantes. Descartamos la posibilidad de poner una losa aligerada en un solo sentido ya que el peralte sera algo mayor y restara altura en la altura libre del ambiente y el peso sera mayor, otra alternativa seria la de armarla en un sentido con losas nervadas pero la luz no amerita tal tipo de losa y ademas que la mano de obra y el material se harian mas caros, encareciendo la edificacion, y por otro lado ademas si pusieramos una losa maciza armada en un solo sentido para si disminuir el peralte este seria inadecuado debido a las vibraciones que se estarian presentando debido a lo importantes que son las luces que conforman esta losa y el uso que se le va a dar con un bastante flujo de personas (restaurante). Adoptaremos como losa tipo 2 la que se encuentra entre los ejes 5-6 y C-D. en este caso la mejor alternativa resulta siendo armar una losa aligerada en un solo sentido. Ya que la luz no es importante y la mejor alternativa resulta siendo esta, ya que si colocaramos una losa maciza esta disminuiria el peralte pero la vibracion aumentaria al ser esta cargada con cargas no permanentes. Adoptaremos como losa tipo 3 el que esta ubicado entre A-B y 2-4 que al igual que en el caso anterior solo se hace necesario colocar una losa aligerada armada en un solo sentido. Adoptaremos como losa tipo 4 el que esta ubicado entre B-C y 1-3 que al igual que en los dos casos anteriores solo se hace necesario colocar una losa aligerada armada en un solo sentido.
La sobre carga que se presentara sera para todos los casos 400 kg/m2 según el RNE, El material con el cual sera hecha la losa sera de concreto de 210 kg/cm2 y el acero de 4200 kg/cm2. 3.2.
TECHOS TIPICOS.
Al igual que en el caso del techo del semisotano,adoptaremos como losa 1 la que se encuentra entre los ejes 3-5 y B-D. Se presenta como mejor alternativa la de colocar una losa aligerada armada en dos sentidos ya que se tiene una configuracion
casi cuadrada y adema las luces son bastante importantes.
Descartamos la posibilidad de poner una losa aligerada en un solo sentido ya que el peralte sera algo mayor y restara altura en la altura libre del ambiente y el peso sera mayor, otra alternativa seria la de armarla en un sentido con losas nervadas pero la luz no amerita tal tipo de losa y ademas que la mano de obra y el material se harian mas caros, encareciendo la edificacion, la alternativa de colocar una losa maciza se descarta por las mismas razones expuestas en el caso anterior ya que este detalle hace que la estructura no se la mas comoda posible. Adoptaremos como losa tipo 2 la que se encuentra entre los ejes 5-6 y C-D. en este caso la mejor alternativa resulta siendo armar una losa aligerada en un solo sentido. Ya que la luz no es importante y la mejor alternativa resulta siendo esta. Adoptaremos como losa tipo 3 el que esta ubicado entre A-B y 2-4 que al igual que en el caso anterior solo se hace necesario colocar una losa aligerada armada en un solo sentido. Adoptaremos como losa tipo 4 el que esta ubicado entre B-D y 1-3 que al igual que en los dos casos anteriores solo se hace necesario colocar una losa aligerada armada en un solo sentido. Como se puede apreciar el sistema es similar al adoptado para la losa del semisotano con unas diferencias no muy considerables. La sobre carga que se presentara sera para todos los casos 400 kg/m2 según el RNE, El material con el cual sera hecha la losa sera de concreto de 210 kg/cm2 y el acero de 4200 kg/cm2.
3.3.
EJES PRINCIPALES
La estructura es a porticada porque los pórticos reciben el peso de las losa. A los ejes que pasan por los pórticos o muros principales se les denomina ejes principales. El sentido de estos ejes se hace tomando en cuenta las distancias críticas. 3.3.1. Nivel del semisótano
Las vigas trabajan soportando el peso que proviene de las losas debiéndose a esta solicitud el peralte que se le debe de dar a la viga. En cuanto a la ubicación de estas serán las que ya se tienen del proyecto arquitectónico, y para la elección de sus propiedades por el momento se trabaja con la luz mas critica eligiéndose el peralte que resulte de esta. Ya que si se tiene que afinar alguna propiedad se hará mas adelante en la parte de análisis y una vez que ya se tengan los resultados. El uso que tiene la losa que van a soportar las vigas del semisótano es el de un restaurante, pudiéndose adoptar para este uso los criterios establecidos en textos de la especialidad y en el reglamento nacional de edificaciones. Se tienen seis vigas principales en los cuales los ejes 1-1 2-2 3-3 5-5 6-6 constan de 3 luces a diferencia de la viga 4-4 consta de solo de un solo tramo.
3.3.2. Niveles típicos
Las vigas en los niveles típicos no tendrán mayores consideraciones que las que se tienen en las vigas del nivel del semisótano, mencionándose solamente que estas trabajaran todas con un mismo peralte y ancho al menos durante esta etapa del proyecto hasta la fase de diseño. En cuanto a la ubicación de las vigas en los pisos típicos se tiene la misma configuración que en el caso anterior, presentándose solamente la única diferencia en el caso de la viga del eje 6-6 podría ser esta discontinua ya que en el segundo tramo se tiene un espacio vacío, se desecha esta posibilidad ya que no conviene que la viga no sea continua porque esto no le permitiría trabajar bien a la edificación ante un sismo. Este lindero es un limite con otra propiedad así que no
habría ningún problema por razones de estética de hacer que las vigas sean continuas. 3.4.
EJES SECUNDARIOS
Son los pórticos y muros que no reciben el peso de la losa. A los ejes que pasa por los pórticos o muros secundarios se les denomina ejes secundarios. En nuestro caso los ejes secundarios son :
3.4.1. Nivel del Sótano y típicos
Llamados También Vigas De Arriostre, y van en el sentido en los cuales se tienen menores luces para que se puedan
formarse
entre ellas pórticos de
menores luces a comparación con los pórticos principales que su condición es mas cargada y por supuesto de mayores dimensiones en cuanto a su sección . Las vigas secundarias no cargan la losa de los pisos o techos a excepción de la losa que se tiene armada en dos sentidos pero si asumen esfuerzos de sismo ,en tal sentido si se tiene en cuenta los esfuerzos de sismo estas son muchas veces mas importantes que las cargas de gravedad . El proyecto consta de vigas peraltadas en ambos sentidos con el objetivo de obtener rigidez lateral y resistencia en las dos direcciones. Dicho proyecto consta también de 4 ejes secundarios ;tanto los ejes DD Y EL EJE C-C constan de 4 luces Y los ejes B- B y el eje A-A de 5 luces. Esto debido a una disposición necesaria de una columna que soportara del
peso
de la
escalera y
ayudara a rigidizarla
y
por ende el
parte sentido
secundario de dicho proyecto. El ancho es menos importante que el peralte , en tal sentido se tomaran vigas con un ancho mínimo de 25 cm. esto debido a una condición de estética y proceso constructivo . Este sistema es e ficiente para alturas no mayores de 15-20 pisos por tanto es de uso para este tipo de proyecto.
3.5.
COLUMNAS.
Los elementos conocidos como “columnas” se encuentran sometidos a
carga axial y momento flector, donde la combinación o efecto simultáneo se debe de considerar. De manera tal que delimitar cual de ellas gobierna en forma más influyente en su comportamiento; determinara su ubicación, sección, interacción con otros elementos y calidad de su material. Ubicación. Se hace imperativo la concervación de la ubicación de las columnas, puesto que la arquitectura (Plano de Distribución Arquitectonica) del proyecto la hace funcional o decicivo en distribución de las habitaciones y ambientes. Otro aspecto que es importante en su ubicación, es la Luz o Luces que estan en su alrrededor las mismas que generan las areas tributarias o de influencia para su soporte (transmición de cargas hacia el suelo). Sección. Las secciones son arquitectonicamente aceptables cuando estas no varien en los niveles superiores, es decir se concerva en toda la edificación; sin embargo este criterio puede ser descartada en cuanto a su influencia sismorresistente de la edificación, ya que esta acepta su variación respecto a su rigidez en los niveles superiones. Las secciones existentes se pueden evaluar tambien por la rigidez que ellas tinen en las direcciones cartecianas o radiales (cilindricas); de tal forma que se selecciona el que tenga la mayor. Interacción con los elementos estructurales. Su relación es debida al comportamiento estructural que la columna cumple; por ejemplo es importante disminuir la sección en columnas que en una de sus direcciones o ambas que presenten Placas o Muros de Corte por que con ellas se disminuye el efecto a la flexión en la columna. Calidad de Material. Suele suceder en los casos donde la arquitectura, estetica y armonia de la edificacion son escenciales o principales; y la configuracion de estas es completamente deliberados, de modo tal que para conservarlos se tiene que cambiar la calidad de material por ejemplo: de un cocreto de f’c=210kg/cm^2 a uno de f’c=280kg/cm^2.
Se tiene un detalle en cuanto a lo que es la ubicación de la columna 1A ya que esta columna no existia en el proyecto arquitectonico pero la ubicación de esta hacia que se tenga que peraltar mas las vigas que comprendia esta parte d la estructura, y ademas que en caso de un sismo por la existencia de esta zona haria que la edificacion presente posibles problemas de torsion. Es por estas razones que se hace necesaria la ubicación de una columna en este eje de seccion trransversal circular. 3.6.
PLACAS
Los elementos conocidos como “PLACAS” se encuentran principalmente ante
una necesidad de rigidizar la estructura lateralmente, debido a que este podría presentar deformaciones laterales importantes. Ubicación. De acuerdo al proyecto de arquitectura se hace dificil la ubicación de algunas placas y sobre todo hacer que sean simetricas razon por la cual se hace pequeños cambios en la arquitectura para lograr muros continuos y hacer posible la ubicación de placas y que estan puedan estar distribuidos de manera simetrica. Se ubican placas en el sentido principal entre los ejes 2,4,6 que se pueden apreciar en los croquis que se encuentran en las diapositivas, y en el sentido secundario en los ejes B,C,D logrando una simetria aceptable. Por la importancia de la edificacion asuimimos en un primer momento un espesor de 20 cms para las placas pudiendo variara estos mas adelante. Las placas estarán armadas en CºAº con una resistencia del concreto de 210 Kg/cm2 y el acero de 4200 Kg/cm2.
3.7.
ESCALERAS
Se tienen tres escaleras en todo el edificio de la siguiente forma. Escalera del paño 4-5 y A-B considerándose esta apoyada en vigas del sentido secundario siendo esta armada en el sentido principal, la escalera es de dos tramos, considerándose este aspecto en esta fase.
Escalera del paño 1-2 y C-D Siendo esta escalera apoyada en las vigas del sentido principal, la escalera es típica de dos tramos armada en el sentido secundario. Escalera de acceso principal. Esta escalera funciona además de servir como acceso principal al hostal como techo de un ambiente del semisótano que servirá de almacén, armándose en ambos sentidos y en la zona en que estas se encuentran complementando ese espacio que se genera. El sistema de apoyo de esta escalera será en las vigas que se van a formar al generar el espacio del sótano, las que se encargaran de trasmitir esta carga a las columnas y estas al terreno de fundación.
3.8.
CIMENTACION
La cimentación se definirá una vez que ya se tenga la estructuración de la edificación definitiva y se cuente con el peso de de la estructura final, para poder elegir el tipo de cimentación de acuerdo a lo que nos permita el terreno además. Pero de manera preliminar consideramos que será necesario la utilización de zapatas combinadas o talvez conectadas. Esto debido a la magnitud de la edificación y la capacidad portante que se tiene del terreno.
4.
PREDIMENSIONAMIENTO
Para un diseño estructural primero tenemos que hacer el redimensionamiento para hacer el calculo estructural. Si al hacer el análisis estructural respectivo vemos que lo asumido esta en rangos permisibles entonces pasamos al diseño estructural, de lo contrario tenemos que hacer los reajustes del caso.
4.1.
PREDIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA ALIGERADA
para el calculo de la altura de la losa de los niveles, se calcula mediante la siguiente relación:
Donde : L = luz libre mas desfavorable (luz maxima ) o long. De eje a eje h = altura de la losa
se debe de tomar la luz critica o mas desfavorable y esta debe ser representativa, en caso de no existir uniformida en las luces se tomara un promedio que sera 4 m. h = 4/18 = 0.22 m h = 4/25 = 0.16 m elegimos como promedio 0.25 pero por proceso constructivo se asume
25 cm.
El pre dimensionamiento de los elementos estructurales y asimismo como el Metrado de cargas se hacen de acuerdo a las recomendaciones dados por los reglamentos de nuestro país así como también tomando como referencias en algunos textos de reconocidos autores que circulan en nuestro medio. El cual se encuentra detallado en los cuadros de hojas de cálculo que se presentan de manera adjunta. ANALISIS DE LOSAS ALIGERADAS
Los datos para el diseño son las siguientes: - El aligerado será apoyado sobre vigas - La resistencia cilindrica a los 28 días sera de f’c = 210 kg/cm2 - limite fluencia del acero fy = 4,200 kg/cm2 - sobrecarga
S/C Corredores y escaleras
= 200 Kg/cm2 (viviendas) = 400
- ladrillo de 30 * 30 * 15 las dimensiones adoptadas se indica en la siguiente figura:
4.2.
PREDIMESIONAMIENTO DE VIGAS
4.2.1. VIGAS PRINCIPALES
Para predimencionar este tipo de viga es recomendable utilizar las siguientes relaciones : h = L/9 b = h/2 h = L/12 0.70X 0.35
4.2.2. VIGAS SENCUNDARIAS
Las vigas sencundarias se calculará de acuerdo al cirterio del diseñador : H = 60 cm. B = 30 cm.
4.3.
ALIGERADO DE NIVELES TIPICOS
4.3.1. CARGAS PERMANENTES :
Peso propio( h= 25 cm.)
= 320 kg/m2
Peso piso acabado
= 100 kg/m2
Peso total WD
= 420 kg/m2
4.3.2. SOBRE CARGA
Habitación = 300 kg/m2 Corredores y escaleras = 500 kg/m2
4.4.
PREDIMECIONAMIENTO DE COLUMNAS
Para el predimencionamiento de columnas utilizamos las recomendaciones del doctor Yamashiro, la misma que tiene aplicaccion para columnas cuadradas. a) se determinara las áreas tributarias At de todos las columnas de la edificación de acuerdo al tipo de columna que le corresponda
Descripción
2do piso
16
8
7
3.5
N
C-I
C-II
C-III
C-IV
1
14
7
7
3.5
Unas ves determinadas las áreas tributarias tanto para el segundo y antepenúltimo piso, para cada tramo de columnas se elige un coeficiente “K” que esta en función
del área de influencia.
Piso
Luz(m)
AT
Coeficiente K para tipo de Columna C-I
Segundo Piso
C-II
C-III
C-IV
16
0.0011
0.0014
0.0014
0.0021
5
36
0.0012
0.0014
0.0014
0.0015
6
64
0.0011
0.0014
0.0014
0.0015
8
