EVALUACION ESTRUCTURAL APORTICADA DE UNA VIVIENDA DE DOS PISOS
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PLANOS
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PLANOS
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PLAN DE TRABAJO: En nues uestro análisis trab rabajaremos con los pórtic ticos principales. Todo Todo lo expuesto es analizando los pórticos que soportan el peso de la losa. Pero también hay pórtico secundario que tenemos que hace hacerl rle e al mism mismo o anál anális isis is.. a part parte e corr corres espo pond ndie ient nte e a dichos pórticos lo dejamos como ejercicio! por cuanto la metodolo olo"#a es exactamente i"ual de los pórticos principales.
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%olo hay que tener cuidado con el método de car"as del pórtico secundario& que se puede 'er en la primera parte de la obra.
ESTRUCTURACION
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EVALUACION DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
LOSA ALIGERADA: a losa se armara en la dirección que ten"a menor distancia entre los apoys. En el caso nuestro es *.++m. El peralte de la losa ali"erada será
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Trabajaremos con una losa ali"erada de +.2) m.
VIGAS PRINCIPALES: %on las que soportan el peso de la losa ali"erada conjuntamente con las columnas constituyen los portico principales. ,e acuerdo a la teor#a de predimensionamiento de 'i"as para sobrecar"as de )++ -"m2& el peralte será.
VIGAS SECUNDARIAS: %on las que constituyen los pórticos secundarios
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as 'i"as secundarias serán +.$+ 0 +.*+ m2.
COLUMNAS: ,e a tala de pre dimensionamiento de columnas& para una columna tipo 1 -+.++12. El área será3
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CAPACIDAD PORTANTE DE LOS SUELOS as cimentaciones de estructuras o equipos que soportan usualmente se dise5an para satis6acer ciertos requerimientos de ser'icio y resistencia. as condiciones de ser'icio establecen que la cimentación debe comportarse satis6actoriamente& bajo las condiciones 7
normales de car"as de operación que imponen la estructura o equipo que soportan& de tal 6orma que se satis6a"an los propósitos de su dise5o. as limitaciones de ser'icio se describen t#picamente por el asentamiento u otras limitaciones de mo'imiento. El criterio de resistencia tiene el propósito de ase"urar que la cimentación ten"a la su8ciente resistencia para soportar "randes car"as que ocasionalmente puedan producirse debido a 6uerzas ambientales extremas o de otras 6uentes. En la mayor#a& pero no en todos los casos& el criterio de ser'icio o asentamiento y el criterio de resistencia& pueden tratarse independientemente. El criterio de ser'icio es t#picamente de consideración a lar"o plazo para la cimentación y que depende de las caracter#sticas de consolidación con el tiempo del depósito de suelo. a resistencia de la cimentación& o la
capacidad de car"a& puede ser un problema a corto plazo tal como en el caso de la construcción de un terraplén o una presa desplantada sobre un depósito de arcilla no drenada& o un problema a lar"o plazo en que la máxima car"a sobre la cimentación puede presentarse en un tiempo desconocido. En el cap#tulo anterior& se trató lo re6erente al estado l#mite de ser'icio de las cimentaciones super8ciales& y en el presente& se tratará la resistencia o capacidad de car"a de cimentaciones 1+
super8ciales& la cual se utiliza para re'isar el estado l#mite de 6alla.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA DEFINIR LA ADECUADA CIMENTACIÓN Para ele"ir acertadamente un tipo de cimentación es necesario se"uir el proceso que a continuación se indica3 a. Estudio de car"as y compatibilidad entre el tipo de car"as y las caracter#sticas del subsuelo 9se":n tipo de estructura;& lle'ando a cabo los análisis cuidadosos y los más cercano posible a la realidad. b. ,eterminación de la capacidad de car"a del suelo y cálculo de los asentamientos probables en la cimentación 9pre'io estudio de suelos;. c. Preparación de 'arios anteproyectos de los di6erentes tipos posibles de cimentación.
si"uientes aspectos3 = ondicionantes impuestos por los edi8cios próximos. = Proceso constructi'o. =
n". arlos respo ?illalaz& se puede se"uir los si"uientes lineamientos3 = @Asar zapatas aisladas en suelos de baja compresibilidad 9c menor a +.2+; y donde los asentamientos di6erenciales entre columnas pueden ser controlados& empleando el método de asentamientos i"uales! incluyendo juntas en la estructura& o cuando se ten"a una estructura con cierta Bexibilidad en su comportamiento. = uando se encuentran suelos con compresibilidad media 9c entre +.2 y +.(;& para mantener los asentamientos dentro de ciertos l#mites& con'iene emplear zapatas continuas ri"idizadas con 'i"as de cimentación. a intensidad de las car"as indicará si se unen las zapatas en una o más direcciones. = uando las car"as sean bastante pesadas y al emplear zapatas continuas éstas ocupen cerca del )+C del área del edi8cio en planta& es más económico usar una sola losa de cimentación. = En aquellos suelos que presenten una compresibilidad mediana& alta o muy alta& y que además ten"an baja capacidad de car"a& es recomendable el uso de cimentaciones compensadas. Estos suelos pueden presentar un #ndice de compresión c desde +.2 hasta más de +.(. = uando la cimentación por compensación no sea económicamente adecuada para soportar las car"as& pueden combinarse la compensación parcial y pilotes de 6ricción. = uando las car"as sean demasiado ele'adas con'iene& para el caso de suelos de baja capacidad de car"a& usar pilotes de punta apoyados en un estrato resistente.D 12
CIMENTACIONES EN TERRENOS FLEXIBLES U ARCILLAS EXPANSIVAS
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Pueden cimentarse directamente sobre terrenos arcillosos o limosos& siempre que sean y permanezcan secos y que 6ormen estratos de $ metros de altura como m#nimo. %e procurará la máxima uni6ormidad en el reparto de car"as sobre las cimentaciones. En caso de cimientos corridos& se pro6undizará lo su8ciente para que la capa de terreno donde se asiente la cimentación no sea a6ectada por la acción de los a"entes atmos6éricos. Es necesario tomar como coe8ciente de trabajo el obtenido experimentalmente sobre el terreno humedecido o mojado& a 8n de e'itar "rietas en los edi8cios debido a la desi"ualdad de asientos. %e suele hacer una losa de cimentación Bexible& de manera de no restrin"ir el mo'imiento del terreno. onsiste en exca'ar unos )+ cm debajo de 'i"as de la losa y lue"o colocar material en 1(
estado suelto a 8n de que la arcilla ten"a espacio para sus mo'imientos de expansión y contracción. En muchos casos& poner paja o hierba empacada en el 6ondo de las zanjas para la 'i"as ha dado muy buenos resultados& ya que cuando la arcilla comienza a hincharse ella comprime la paja e'itando as# que se presione 6uertemente sobre las 'i"as y e'ita que se le'ante y da5e! haciéndolo de concreto armado soportado sobre un marco estructural y dejando un espacio en su parte in6erior para que la arcilla pueda su6rir cualquier hinchazón sin estar en contacto con la parte in6erior de la losa.
CIMENTACIONES EN TERRENOS DE ALTO CONTENIDO DE HUMEDAD ,e la misma manera & el objeto es e'itar las humedades que por capilaridad& 8ltración& condensación y accidentales aparezcan en muros y en el edi8cio a tra'és de su cimentación& y e'itar las posibles eBorescencias. %i el terreno es demasiado h:medo& es necesario hacer un tratamiento de terreno para as# 'erter en él& mezcla de concreto impermeabilizado y tratado para cimentaciones con cimientos corridos& como hemos experimentado en a5ete. 9?er anexo 6otos o.1* y 1/;. uando la cimentación del edi8cio es mediante zapatas& la resistencia del terreno es 'ital para la ejecución de las mismas& supeditando ésta a un @pilotajeD pre'io o posterior de la zapata. as zapatas de las columnas de la estructura están sometidas a una a"resión continuada por el a"ua& ya bien sea por la humedad del terreno& a"uas subterráneas y ni'el 6reático& que ataca al hormi"ón que las con8"ura por la propia capilaridad de 1)
él& lo cual exi"e una protección importante y resistente a la acción el a"ua. Para realizar los trabajos de protección& se entiende que el ni'el 6reático tiene que estar por debajo de la base de la zapata& mediante bombas aspirantes u otros medios& que permitan trabajar sin presencia de a"ua. %e debe impermeabilizar las super8cies en contacto directo con el terreno y en los muros laterales si se trata de un terreno con alto contenido de humedad. uando se tratan edi8caciones en terrenos con humedades& di'ersos autores& plantean di'ersas 6ormas de tratamientos en cimentaciones con'encionales como las que resaltamos a continuación3
CIMENTACIONES EN TERRENOS CON PROBABILIDAD DE INUNDACIONES Es preciso saber si el terreno donde se 'a a construir es 'ulnerable a inundaciones para tomar las precauciones necesarias& aunque por considerarse zonas de ries"o es pre6erible no edi8car en ellas. Es posible que esta inundación ten"a ciclos ocasionales o prolo"ados& más a:n cuando somos concientes de esta posibilidad por la recurrencia del 6enómeno del 2( i5o que "enera periodos de sequedad y humedad prolon"adas& que alteran el sistema "eomor6oló"ico. En este caso& por estar constituido por terreno inundable& "eneralmente es pre6erible construir sobre cimentaciones especiales o una pre'ia consolidación arti8cial del terreno antes de cimentar sobre dicho terreno. Este tipo de suelos pueden lle'ar consi"o a"entes contaminantes que de"radan "radualmente el concreto& por ende es con'eniente un 1*
análisis qu#mico para a'eri"uar su composición& dado que si contienen sustancias noci'as y en "rado su8ciente para descomponer aquellos morteros u hormi"ones& se empleen aditi'os que mejoren la durabilidad del concreto. Ana de las cimentaciones especiales es el uso de pilotes& y cimentación con cimientos corridos pre'io tratamiento del terreno& además de conse"uir le'antar el ni'el del suelo mediante mo'imientos de tierras encarecen la obra& muchas 'eces suelen darle más pro6undidad al cimiento& aunque esta solución muchas 'eces no conser'a 6uncionalidad.
RESUMEN SEGÚN EL TIPO DE CIMENTACIÓN PARA CADA TIPO DE TERRENO CON PROBLEMAS o siempre la solución más adecuada y económica se consi"ue con los tipos tradicionales de cimentación& si bien el apartarse de la rutina requiere una considerable experiencia y especialización& se han re"istrados 'ariadas alternati'as como las que se resumen en la tabla 2.$. Tabla 2.$3 Fesumen uso de cimentaciones en terrenos con problemas.
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EJERCICIO MODELADO EN EL SAP 2000
APLICACION 17
11. %e tiene una edi8cación de ( pisos y destinada para salas de lectura de biblioteca& proyectada en la ciudad de uzco& con sistema estructural aporticado& tal como se muestra en la 8"ura y con altura de entrepiso de (m. Fealice un análisis s#smico estático& considerando el suelo r#"ido por la orma E+$+ y3 Fesistencia a la compresión del concreto 21++Tm
Gc
Hódulo de elasticidad del concreto 21/$/+*Tm
Ec
oe8ciente de Poisson del concreto osa de techo ali"erada de espesor 2+cm 9pisos 1& 2 y $;
Ac +&2 e
e (; ?i"as trans'ersales 9eje horizontal del plano; (+cm x )+cm ?i"as lon"itudinales 9eje 'ertical del plano; )+cm x )+cm Pesos para el análisis s#smico 211&(1+T
1/cm 9piso
Piso 1 Piso 2 2+1&41+T Piso $ 2+1&41+T Piso ( 1**&1(/T 1&/m x
Iapatas aisladas de dimensiones 1&*m x +&*m Pro6undidad de desplante 9contacto con zapata; 1m
2+
%e pide3 i; ,eterminar el per#odo 6undamental y el 6actor de ampli8cación s#smica 9+.) puntos; ii; alcular la 6uerza cortante en la base 9+.) puntos; iii; ,eterminar las 6uerzas s#smicas por la altura del edi8cio 9+.) puntos; i'; alcular la excentricidad accidental 9+.) puntos; '; Hodelar con el %nternas máximas& indicando donde ocurre 9$ puntos; 'i; E6ectuar el control de desplazamientos para %ismo 0J y %ismo KJ e indicar si es necesario re6orzar a estructura 92 puntos; %LA>L3
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MODELAMIENTO EN EL SAP 2000
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2$
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2)
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FELHE,<>LE%
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LA%>LE%
$+
