FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
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PREDIMENCIONAMIENTO DE COLUMNAS Y VIGAS”
ÍNDICE INTRODUCCIÓN ………………………………..…… ………………………………..………………………………………… ………………………………………………………………………… ……………………………………….3 ….3 OBJETIVO……………………………… OBJETIVO………………………………..…………………………… ..………………………………………………………………… ……………………………………………………………. ………………………. ...4 I.
MARCO TEÓRICO………………………………..…………………………………………… TEÓRICO………………………………..………………………………………………………………………… ……………………………..5 ..5 1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS…………………………………………… ALIGERADAS…………………………………………….. ..… ….….5 1.1. LOSAS ALIGERADAS EN UNA SOLA DIRECCION…………………… DIRECCION…………………….. ..…………..……………….5 …………..……………….5 1.2. LOSAS ALIGERADAS EN DOS DIRECCIONES………………………………………..………… DIRECCIONES………………………………………..…………... ...….6 ….6 1.3. LOSAS MACISAS………………………………..…… MACISAS………………………………..…………………………………………… …………………………………………………… …………….. ..… …..6 2. PREDIMENCIONAMIENTO DE COLUMNAS…………………………………… COLUMNAS………………………………………..………………………6 …..………………………6 a) Según ensayos experimentales en Japón………………..………………………… Japón………………..…………………………………… ………….. ..….7 ….7 b) Fórmula para determinar el predimencionamiento de columnas…………………. columnas………………… .…..8 c) Fórmulas para el Encontrar el PG. y WT, respectivamente…………………. respectivamente………………….………. ……….…….9 3. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS…………………………………… VIGAS……………………………………………………….………..…… ………………….………..……..9 ..9 3.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS……..…………….. APOYADAS……..……………..…10 …10 3.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS CORRESPONDIENTE DE LOSAS REFORZADAS EN DOS DIRECCIONES………………………………………………………..…… DIRECCIONES………………………………………………………..……....11 ....11 3.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS SECUNDARIAS
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INTRODUCCIÓN El presente trabajo es realizar el análisis estructural de un edificio y diseñar los principales elementos estructurales de una clínica típica; así de esta manera, organizar y complementar, bajo una forma de aplicación práctica, los conocimientos adquiridos en clase. El edificio de concreto armado es del tipo aporticado; presenta 4 pisos, está ubicado en la ciudad de Nuevo Chimbote.
Se partió de una distribución arquitectónica ya definida, que cumple con algunos requisitos importantes, tales como simetría, máximo aprovechamiento de la planta, ventilación, iluminación, etc.
Luego se procedió a estructurar y predimensionar los elementos estructurales, definiéndolos tanto en ubicación como en dimensión, de tal manera de lograr una estructura estética, segura, funcional y económica. Así se determinó el modelo estructural del proyecto. Después se realizó el metrado de cargas de los distintos elementos estructurales y no estructurales, de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E- 0.20 CARGAS.
OBJETIVO El objetivo principal es Analizar, Modelar y Diseñar, realizando los cálculos estructurales necesarios que garanticen el funcionamiento adecuado de los diversos tipos de Estructuras propuestas en el proyecto, cumpliendo las normas sísmicas y de diseño en concreto armado, realizándose el diseño de los elementos de acuerdo a las Normas del ACI (American Concrete Institute), pero con los factores de amplificación indicados en la Norma Técnica de Edificación en Concreto Armado E-060 Peruana; así mismo como objetivo secundario se tiene la optimización de las dimensiones y características de estas estructuras.
I.
MARCO TEÓRICO
1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS Las losas aligeradas son aquellas que forman vacíos en un patrón rectilíneo que aligera la carga muerta, debido al peso propio. Estas losas son más eficientes que las losas macizas ya que permiten tener espesores mayores sin aumentar el volumen de concreto con respecto a una losa maciza. Podríamos decir que, ante una carga normal de viviendas u oficinas, las losas macizas son eficientes para luces pequeñas, las aligeradas en una dirección son económicas en luces intermedias de 3 a 6m, y las aligeradas en dos direcciones resultan ser más económicas para luces grandes.
1.2.LOSAS ALIGERADAS EN DOS DIRECCIONES Se recomienda utilizar cuando las luces o lados de la losa oscilan entre 6 a 8 metros de longitud; resultando ser más económicas, el espesor mínimo se calcula como:
2 λ +1.5 Donde: L2: Longitud más corta de la losa y λ: 35 para losa de piso λ: 40 para losa de techo k: Sale de la siguiente tabla
generada se denomina flexocompresión. Según el uso actual de la columna como elemento de un pórtico, no necesariamente es un elemento recto vertical, sino es el elemento donde la compresión es el principal factor que determina el comportamiento del elemento. Es por ello que el predimensionado de columnas consiste en determinar las dimensiones que sean capaces de resistir la compresión que se aplica sobre el elemento así como una flexión que aparece en el diseño debido a diversos factores.
Según la discusión de algunos resultados de investigación en Japón debido al sismo de TOKACHI 1968, donde colapsaron muchas columnas por:
Fuerza cortante.
Deficiencia en el anclaje del acero en las vigas.
Deficiencia en los empalmes del acero en las columnas.
Por aplastamiento.
De los resultados se tiene:
C1 = Columna central. C2 = Columna extrema de un pórtico interior principal. C3 = Columna extrema de un pórtico interior secundario. C4 = Columna de esquina.
b) Fórmula para determinar el predimencionamiento de columnas
Donde: Nota: Se considera primeros pisos a los restantes de los últimos 4 pisos. PG: Es el Peso total de Cargas de Gravedad (D, L) que soporta la columna. P: Carga Total Inclin. Sismo.
c) Fórmulas para el Encontrar el PG. y WT, respectivamente:
→→ ←← →→ + ←← WT: Peso Total At: Área Tributaria de la columna WD: Carga Permanente (muerta) WL: Carga Libre (viva)
3. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso. El ancho es variable de ½ a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho de mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero.
Este procedimiento se basa en el análisis de cargas de gravedad, sin embargo puede utilizarse en edificios de C.A de mediana altura (unos ocho pisos aproximadamente si la edificación está en zona de alto sísmico).
3.2.PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS CORRESPONDIENTE DE LOSAS REFORZADAS EN DOS DIRECCIONES Para vigas que corresponden a losas reforzadas en dos sentidos:
b=
hA=
Donde: B= ancho de la viga. H= peralte de la viga. A= dimensión menos de la losa. B= dimensión mayor de la losa.
, hB
4. METRADOS DE CARGAS DE UNA EDIFICACIÓN 4.1.CARGA MUERTA Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos so- portados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, pequeña en el tiempo.
¿QUE ES METRAR UNA CARGA EN DISEÑO DE EDIFICACIONES (CARGA MUERTA)? Es hallar el peso que pueda tener la edificación, al sumar cada elemento (columna, placa, losa, muro, viga, etc). El peso de cada elemento se halla encontrando su volumen y multiplicando por su peso específico (determinado según reglamento), en caso de losa será su área por su peso específico.
Ejemplo 01: Una columna con dimensiones de 30 cm x 40 cm x 250 cm.
4.2.CARGA VIVA La carga viva es el peso de las personas, muebles y todo aquello que se apoye sobre la losa, pasarelas; y que es variable en el tiempo. Pero no se puede determinar cuántas personas pueden caminar en una losa o los muebles que haya en ella, por lo que el RNE E.020 ha determinado pesos de carga viva según el tipo de edificación.
4.3.REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACINES - RNE
II. HOJA DE CÁLCULOS PREDIMENCIONAMIENTO DE VIGAS Y COLUMNAS
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III. CONCLUSIONES
Los metrados de cargas en edificaciones, sea de tipo aporticado, confinado o duales; presenta un rol básico en la de una edificación, gracias a éstas podemos predimensionar cada uno de los elementos estructurales, como también conocer que cargas van a actuar en cada una de estas estructuras, de esta forma las edificaciones puedan contar con mayor resistencia al tiempo, así como también ante algún movimiento sísmico está pueda cumplir con su función según haya sido diseñada.
Para el presente trabajo en cuando a la estructura se ha considerado una estructura aporticada dado que la norma establece que cuando tenemos una luz mayor a 5m se debe emplear este tipo de sistema y no albañilería confinada.
Se pre dimensionó las vigas y columnas siguiendo los procedimientos para el análisis requerido.
Después de haber realizado los cálculos se determinó lo siguiente: la sección de las vigas peraltada es de 0.30 x 60cm, vigas de amarre 0.25x 0.40 cm y finalmente las columnas son de 0.30x0.30 cm. Por lo tanto, el concreto a utilizar será f´c= 210.
IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Arnal, E. y Epelboim S. (1985). Manual para el proyecto de estructuras de concreto armado para edificaciones. Caracas, Venezuela: Fundación “Juan José Aguerrevere”, Fondo Editorial del Colegio de Ingenieros de Venezuela.
Beer, F. y Johnston, E. (1993). Mecánica de materiales. Santafé de Bogotá, Colombia: McGraw-Hill Interamericana, S.A.
Galambos, T., Lin, F.J. y Johnston, B. (1999). Diseño de estructuras de acero con LRFD. Naucalpan de Júarez, México: Prentice Hall Hispanoamericana, S.A.
Nilson, A. y Winter, G. (1994). Diseño de estructuras de concreto. Santafé de Bogotá, Colombia: McGraw-Hill Interamericana S.A.
Segui, W. (2000). Diseño de estructuras de acero con LRFD. México D.F., México: Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V.
ANEXOS
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