2017
Universidad Autónoma de Yucatán Facultad de Ingeniería Diseño Estructural Memoria de Cálculo “Oficinas de tres niveles”
Integrantes:
Canché Pérez Zaira Stephanie Córdova May José Juan Kú Pech Marcos Efrén Pech Kú Irving Jesús Vázquez Álvarez Roberto Alejandro
Profesor:
Dr. Jorge Luis Varela Rivera
Identificación del Problema Proyecto
Un grupo de inversionistas locales está interesado en construir en la Ciudad de Mérida un edificio para oficinas de 3 niveles y dicho grupo le contrató para que realice el diseño estructural del edificio.
Características
La geometría en planta del edificio será de 16 metros de ancho y 24 metros de longitud (forma rectangular). La altura del primer piso será de 4.5 metros y la de los entrepisos de 3.5 metros.
Ubicación
La estructura estará ubicada en el kilómetro 2 de la carretera Mérida – Progreso.
Reglamentos y normas de construcción
Para realización de esta memoria se tomaron en consideración los siguientes:
Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal o Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto (2004) o Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones (2004) Reglamento de Construcción para el municipio de Mérida Manual de Diseño de Obras Civiles: Diseño por Viento (Comisión Federal de Electricidad) Manual de Diseño de Obras Civiles: Diseño por Sismo (Comisión Federal de Electricidad)
Estructuración Propiedades de los Materiales
El proyecto se realizará con elementos de concreto reforzado considerando las siguientes propiedades: Para el concreto:
´ = 300 / = 242,487.113 / = 14,000√ ´ = 14,000√ 3 00 / = = ℎ = 2400 /
Distribución de los elementos
El edificio de oficinas tiene una planta rectangular de 16 metros por 24 metros, como se muestra en la figura 1, y cuenta con una altura de 11.5 metros divididos en tres niveles
Fi g ura 1. Vis ta en planta del edifici o.
La estructura principal es a base de marcos de concreto reforzado con una modulación de columnas de 7.87 metros para el marco largo y de 7.8 metros para el marco corto como se puede observar en las figuras 2 y 3. El edificio está formado por tres marcos cortos y cuatro marcos largos .
Fi ura 2. Marco Lar o
Fig ura 3. Marco C orto
La estructura cuenta con un sistema de trabes secundarias colocadas a la mitad de las trabes principales como se observa en la figura 4.
Fig ura 4. Trabes principales y s ecundarias
Análisis de la Estructura Análisis de cargas gravitacionales
Cargas Vivas Para el análisis de cargas gravitacionales la carga viva que se utiliza es la máxima. De acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las y Edificaciones (2004) la carga máxima considerada para un edificio de oficinas es de . para azoteas con pendiente no mayor de 5% la carga máxima a considerar es de
250 / 100 /
Cargas Muertas Para el análisis de cargas muertas en la losa de entrepiso se consideraron los siguientes pesos: La losa
Para obtener el peso de la losa se necesita calcular el peralte y para el cálculo de ésta se consideran los siguientes datos: a) b) c) d)
Concreto de clase 1. Estructura monolítica con dos lados discontinuos. Recubrimiento de de espesor. . Esfuerzo de fluencia de
2
4200 /
De acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto (2004), en la sección 6.3.3.5, se menciona lo siguiente: o
El peralte efectivo no deberá ser menor que el perímetro del tablero entre 250 para concreto clase 1 y la longitud de lados discontinuos se incrementará un 25% cuando sean monolíticas, por lo tanto:
400+400+1.25400+400 = 1800 = 7.2 = í = 250 250 250 o
Para obtener el peralte efectivo mínimo se obtendrá con la siguiente fórmula:
− = ()(0.032√ .)
Donde es el esfuerzo en el acero en condiciones de servicio en MPa (puede suponerse igual a ) y la carga uniformemente distribuida en condiciones de , por lo tanto: servicio (se considerará una de
0.6
500 / − = ()0.032√ 0.6.
− = 7.20.032√ {0.6}{ 4200 /. }.500 / = 7.719 ≈ 8 í = 8 + = 8 + 2 = 10 Por último obtenemos el peso propio de la losa considerando un peso volumétrico del concreto de y obtenemos lo siguiente:
2400 / = í é = 0.1 2400 / = 240 /
Sobreesfuerzo por losa
De acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones (2004) se considera un peso adicional al peso de la losa de .
20 /
Fluido de nivelación sobre la losa
Para el obtener el peso del fluido de nivelación, se considera un espesor promedio de 3cm y un peso ; por lo tanto, el volumétrico del mortero (cemento-cal-arena, 1:4:16 respectivamente) de peso obtenido fue de:
2100 /
=1871 /0.03=56/
Sobreesfuerzo por firme (fluido de nivelacion)
De acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones (2004) se considera un peso adicional al firme de concreto de .
20 /
Piso de porcelanato
De acuerdo con la empresa “Aconcagua” un p iso de porcelanato de 60x60cm y 1cm de espesor tiene
un peso promedio de pegaporcelanato y
. 30 /
También se considerará un peso de para la boquilla en las juntas del porcelanato.
2 / = 30 / + 10 / + 2 / = 42 /
10 / para
el
Plafón falso
para el tablero de yeso de 3/8”, para los canales “C” y el sistema Se considerara un peso de , y para el recubrimiento de soporte de los tableros (tornillos, pernos, etc.) se considerara final de yeso y fibra de vidrio se considerara
7 /
3 /
2 / = 7 / + 3 / + 2 / = 12 /
Instalaciones
De acuerdo con el Ing. Julio Baeza Quintero, para el peso de las instalaciones (ductos hidráulicos, . sanitarios, aire acondicionado, eléctricos, etc. se considerará
40 /
Muros de tabla roca.
para el tablero doble de yeso de 3/8”, para los canales “C” y el Se considerara un peso de , y para el sistema de soporte de los tableros (tornillos, pernos, etc.) se considerara recubrimiento final de yeso y fibra de vidrio (ambos lados) se considerara
14 /
3 /
4 / = 14 / + 3 / + 4 / = 21 /
La altura de los muros de tabla roca será de Calcreto
De acuerdo con el Ing. Julio Baeza Quintero, para el obtener el peso del calcreto se considera un por cada cm de espesor y por lo espesor de 6cm y un peso volumétrico del calceto de tanto, el peso obtenido fue de:
15 /
= 15 //∗ 6 = 90 /
Sobreesfuerzo por calcreto
De acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones (2004) se considera un peso adicional a la capa de mortero de .
20 /
Impermeabilizante
De acuerdo con el Ing. Julio Baeza Quintero, se considerará
Tirante de lluvia acumulada
De acuerdo con el Ing. Julio Baeza Quintero, se considerará
15 /. 30 /.
Equipo de azotea.
Se considerará una carga de antenas de tv.
40 / por equipos de aire acondicionado, tinacos de agua (llenos) y
Ya con los pesos por m2 obtenidos en las consideraciones anteriores se proceden a sumar para conocer la carga muerta en entrepiso y azotea.
Tabla 1. Carg as Muertas para entrepis os y azotea. Descripción
Losa (/ )
Entrepiso
Azotea
240 20 56 20 42 12 0 40 -
240 20 90 20 12 40 15 30 40
459
547
Sobre esfuerzo por losa ( / ) Fluido de nivelación ( / )
/) / / / / / / / / /
Sobre esfuerzo por fluido de nivelación ( ) Calcreto ( ) Sobre esfuerzo por Calcreto ( ) Piso de porcelanato ( ) Falso plafón ( ) Muro de tabla roca ( ) Instalaciones ( ) Impermeabilizante ( ) Tirante de agua acumulada ( ) Equipo de azotea ( SUMATORIA:
Para efectos prácticos se ajustaron las cargas muertas a azotea.
460 / para entrepiso y 550 / para
Una vez obtenida todas las cargas muertas y vivas para el edificio del proyecto se proceden a sumarlas y los resultados obtenidos se presentan en la tabla 1. Tabla 2. C arg as Muertas y C arg as Vivas Máximas
460 / 550 /
Carga Muerta Entrepisos Azotea
Carga Viva Máxima
250 / 100 /
+ 710 / 650 /
Distribución de las cargas gravitacionales Para obtener las cargas que soportan la viga se utilizan las áreas tributarias ya que se considera una losa maciza perimetral apoyada en dos direcciones que, al estar sometida a cargas uniformes, se presentan grietas a 45°. En la figura 5 se presentan las áreas tributarias para la losa de la estructura.
Fi ura 5. Á reas tributarias ara la los a
Al tener tableros cuadrados se forman triángulos de áreas tributarias con bases de 4 metros y alturas de 2 metros. Para obtener el valor de las cargas se multiplica la carga del área de la losa por la altura del triángulo del área tributaria que se forma. Las cargas que se obtuvieron para nuestras trabes del proyecto son las siguientes:
+
Para las trabes de entrepiso
= á á + = 710 /2 = 1420 /
Para las trabes de azotea
= á á + = 650 /2 = 1300 /
Análisis de las cargas Para realizar el análisis de las cargas gravitacionales se empleó el programa SAP2000 y se ingresaron los marcos con las medias que se presentan en la figura 6 para el marco largo y la figura 7 para el marco corto. Estas medidas son tomadas desde el centroide de los elementos estructurales que conforman el edificio.w
Fi ura 6. Marco Lar o
Fi ura 7. Marco Corto
Vigas secundarias
Para el análisis de las trabes secundarias se tomará el cuadrante que va del eje 1-2 y el eje B-D que se señala en la figura 8.
Fi g ura 8. Cuadrante analizado para las vig as s ecundarias
En la figura 9 se puede observar que por cada viga secundaria se tienen dos cargas triangulares por ambos lados, por lo que nuestra carga en cada trabe se debe multiplicar por dos. A continuación se presentan los resultados de las cargas y los modelos matemáticos que se obtuvieron por las trabes secundarias
o
Trabes secundarias de entrepiso
−− = 1420 /2 = 2840 / o
Trabes secundarias de azotea
−− = 1300 /2 = 2600 /
Vigas Principales
Para el análisis de vigas principales se decidió tomar el marco A-D del eje 2 y el marco 1-3 del eje B como se puede apreciar en la figura 11.
Fig ura 11. E je de las áreas tributarias
Como los marcos que se tomaron son centrales la carga del área tributaria es el doble, por lo que nuestra carga en cada trabe se debe multiplicar por dos. A continuación se presentan los resultados de las cargas y los modelos matemáticos que se obtuvieron por las trabes principales tanto del marco largo como del marco corto.
o
Trabes principales de entrepiso
−− = 1420 /2 = 2840 / o
Trabes secundarias de azotea
−− = 1300 /2 = 2600 / Como en el centro de los claros de las vigas principales se encuentran las reacciones de las vigas secundarias que se transmiten en una carga puntual, se debe de obtener esta carga multiplicando la por el área de cada triángulo que se encuentre sobre el claro de la viga principal quedando los valores de la siguiente manera:
o
Trabes secundarias de entrepiso
−− = 1420 /2[42 2 ]=11360 / o
Trabes secundarias de azotea
−− = 1300 /2[42 2 ]=10400 /
Dimensionamiento
