MARCO TEORICO I. ESTRUCTURACIÓN ESTRUCTURACIÓN DE UN SISTEMA PORTICADO a. Criterios de una buena estruct estructuración uración 1. Después que el arquitecto ha diseñado su plano de arquitectura arquitectu ra (plantas, cortes y elevaciones). elevaciones). 2. El ingeniero civil deberá ubicar las columnas, de tal manera que pueda ubicar los pórticos principales no tan espaciados para que no originen vigas, columnas, losas muy peraltadas, y además coordinar con el arquitecto para por el peralte de las vigas no dañen la estructura del diseño arquitectónico. 3. Al ubicar las columnas verificar que en todos los niveles 1º, 2º y3º … puede que en otro nivel la columna este en posición por en medio de la sala. 4. Al ubicar las vigas y las columnas se buscara la mayor rigidez posible de modo que soporten las cargas (muerta, viva, etc.). sin alterar la estructura. II.
PREDIMENSIONAMIENTO Es el procedimiento previo al cálculo de dimensionado que es necesario llevar a cabo en estructuras para calcular con precisión los esfuerzos y cargas que estarán sobre las mismas. mismas. Con el predimensi predimensionamiento onamiento se establecen establecen unas dimensiones orientativas de las secciones transversales de vigas y columnas que sirven de base para un cálculo de comprobación y reajuste de las dimensiones dimensiones definitivas de las secciones.
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Básicamente la columna es un elemento estructural que trabaja en compresión, pero debido a su ubicación en el sistema estructural deberá soportar también solicitaciones de flexión, corte y torsión. Transmiten las cargas de los pisos superiores hasta la planta baja y después al suelo, a través de la cimentación. Puesto que las columnas son elementos a compresión, la falla de una columna en un lugar crítico puede causar el colapso de la estructura completa. En términos económicos y de pérdidas humanas, la falla estructural de una columna es un evento de principal importancia. Es por esto que se debe tener un cuidado extremo en el diseño de las columnas, que deben tener una reserva de resistencia más alta que las vigas o que cualquier otro elemento estructural horizontal, especialmente porque las fallas de compresión poseen muy poca advertencia visual, lo que también se denomina falla frágil. Para el presente trabajo tomaremos en cuenta: C1 C2 C3 C4 Ac K At
: : : : = = =
Columna Central Columna externa pórtico interior principal Columna externa del pórtico interior secundario Columna de esquina
Área sección transversal transvers al columna Coeficiente Área tributaria
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1
VALORES K: PISO
LUZ
Antepenúltimo Segundo
4 6 8 4 6 8
AREA TRIBUTARIA 16 36 64 16 36 64
C1 0.0013 0.0011 0.0011 0.0011 0.0012 0.0012
TIPO DE COLUMNA C2 C3 0.0025 0.0022 0.0020 0.0016 0.0017 0.0015 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014
C4 0.0040 0.0028 0.0023 0.0021 0.0015 0.0015
NOTA:
Las dimensiones de las columnas intermedias se hallan por interpolación lineal La dimensión del primer piso se halla por extrapolación lineal aumentado además en un 5%
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Son los elementos estructurales que transmiten las cargas de las losas hacia las columnas o muros. Esta acción da como resultado la presencia de momentos flectores y fuerzas cortantes a lo largo de la longitud de la viga. Generalmente las vigas forman parte de los denominados ejes de la estructura, teniendo las columnas ubicadas en sus intersecciones. El conjunto formado por las vigas y las columnas recibe el nombre de pórticos. Para la realización del presente trabajo habrá vigas principales y vigas secundarias según sea el armado de la losa. Para predimensionar la viga tendremos que determinar su ancho (base) y su alto (peralte) Para predimensionar la altura de viga tendremos en cuenta la sobrecarga y nos basamos en la siguiente tabla. Usos
Departamentos y oficinas
Garajes y tiendas
Depósitos
Sobrecargas
250
500
1000
Altura total (h)
L/11
L / 10
L /8
L = luz libre
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2
Para predimensionar el ancho de la viga lo haremos en base a la siguiente fórmula: ( ancho tributario) Ancho de viga:
PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS Las losas son elementos estructurales horizontales que separan un piso de otro, construidos monolíticamente o en forma de vigas o viguetas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales y/o vigas. Las losas de techo cumplen las siguientes funciones:
Función arquitectónica: Separa espacios verticales formando los diferentes pisos de una construcción. Función estructural: Las losas deben ser capaces de transmitir las cargas muertas y las cargas vivas incluyendo las cargas de acabados y revoques a las vigas. Además, forman un diafragma rígido intermedio, para soportar la fuerza sísmica de la estructura. Según el nuevo Reglamento Peruano de Concreto Armado en su artículo 10.4.1 respecto a peraltes mínimos para no verificar Deflexiones:
artículo 10.4.1.1: “En losas aligeradas continuas conformadas por viguetas de 10 cm. De ancho,
bloques de ladrillo de 30cm de ancho y losa superior de 5cm, con sobrecargas menores a 300 kg/m 2 y luces menores de 7,5 m, cuando se cumple que:
Art. 10.4.1.2 : En losas macizas continuas con sobrecargas menores a 300 kg/m 2 y luces menores de 7.5m cuando se cumple que:
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3
ESTRUCTURACION (PLANO DE ESTRUCTURAS BASICO Y PORTICOS) PORTICOS PRINCIPALES 1
2 6.00 3.02
G
2.98
C1
VP 101
C2
3.20
G
C1
2.80
VC .20x.20
3.12
F
1 0 1 S V
C3
2 0 1 S V
1
VP 102
3.13 3.40
F
C3
2.30
3.10
E
1 0 1 S V
2 0 1 S V
VC .20x.20
C4
2
VP 103 3
3.10
E
C4
4
3.70
3.10
1 0 1 S V
2 0 1 S V
3.10
2
1 D
C5
19.00
VP 104
5
D
C5
19.00
PORTICO A-A B-B
3.05
C
1 0 1 S V
2 0 1 S V
VP 105
C6
3.46
1 0 1 S V
C
C6
0 2 . x 0 2 . C V
6.00
3.05
2 0 1 S V
3.40
3.46
2.30
C8
B
C7
VP 106
VP 106
B
C7
6 3.70
3.16
1 0 1 S V
2 0 1 S V
3.16
2
1 A
C9
VP 107
C10
VP 107
3.20
C9
A
2.80
PORTICO C-C D-D
6.00
1
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E-E F-F
2
5
3.02
2.98
3.40
2.30
3.70
2
1 PORTICO G-G
PORTICOS SECUNDARIOS I
3.13
3.10
I
3.10
3.05
3.46
3.16
3.40
1.71
2.30
3.70
G
F
E
D
C
B
A
PORTICOS 1-1 2-2
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6
PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA
Reemplazando
Por lo que se tomara
h=20cm
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
Peralte =h
Ancho= b Para determinar el ancho de la viga tendremos en cuenta el ancho tributario que soporta la viga
a) VIGAS PRINCIPALES
Peralte (h):
VIGA
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L
h=L/11
h 7
5.40
Ancho (b)
0.491
0.50 m
(L= ancho tributario)
b) VIGAS SECUNDARIAS
Peralte (h):
Ancho (b)
Las vig as pr inc ipales s erán d e:
Las v igas s ecun darias s erán d e:
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
C1: columna central C2: columna extrema de un pórtico interior principal C3: columna extrema de un pórtico interior secundario C4: columna de esquina Para predimensionar el área de las columnas utilizaremos la fórmula:
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8
ÁREA TRIBUTARIA QUE RECIBE CADA COLUMNA
[ ][ ]
Antepenúltimo piso
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA G-1( Tipo C4):
At= 1.56*1.51 At=2.3556 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 2.36 16 36 64 2.36 16 36 64
C4 k1 0.0040 0.0028 0.0023 k2 0.0021 0.0015 0.0015
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9
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA GC( Tipo C1):
At= 3*1.565 At=4.70 PISO
Antepenúltimo
Segundo
AREA TRIBUTARIA
C1
4.7 16 36 64 4.7 16 36 64
k1 0.0013 0.0011 0.0011 k2 0.0011 0.0012 0.0012
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10
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA G-2( Tipo C4):
At= 1.49*1.565 At=2.33 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 2.33 16 36 64 2.33 16 36 64
C4 k1 0.0040 0.0028 0.0023 k2 0.0021 0.0015 0.0015
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA F-1( Tipo C2):
At= 3*3.115 At=9.35 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 9.35 16 36 64 9.35 16 36 64
C2 k1 0.0025 0.0020 0.0017 k2 0.0014 0.0014 0.0014
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA E-1( Tipo C2):
At= 3*3.1 At=9.3 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 9.3 16 36 64 9.3 16 36 64
C2 k1 0.0025 0.0020 0.0017 k2 0.0014 0.0014 0.0014
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA D-1( Tipo C2):
At= 3*3.05 At=9.15 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 9.15 16 36 64 9.15 16 36 64
C2 k1 0.0025 0.0020 0.0017 k2 0.0014 0.0014 0.0014
Universidad Nacional de Cajamarca – Sede Jaén
1
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA C-1( Tipo C2):
At= 3*3.23 At=9.69 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 9.69 16 36 64 9.69 16 36 64
C2 k1 0.0025 0.0020 0.0017 k2 0.0014 0.0014 0.0014
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA B-1( Tipo C2): At= 3*1.5 At=4.5
PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 4.5 16 36 64 4.5 16 36 64
C2 k1 0.0025 0.0020 0.0017 k2 0.0014 0.0014 0.0014
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA BC( Tipo C1):
At= 3*3.31 At=9.93 PISO
Antepenúltimo
Segundo
AREA TRIBUTARIA
C1
9.93 16 36 64 9.93 16 36 64
k1 0.0013 0.0011 0.0011 k2 0.0011 0.0012 0.0012
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA A-1( Tipo C4):
At= 1.6*1.58 At=2.53 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 2.53 16 36 64 2.53 16 36 64
C4 k1 0.0040 0.0028 0.0023 k2 0.0021 0.0015 0.0015
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA AC( Tipo C1):
At= 3*1.58 At=4.74 PISO
Antepenúltimo
Segundo
AREA TRIBUTARIA
C1
4.74 16 36 64 4.74 16 36 64
k1 0.0013 0.0011 0.0011 k2 0.0011 0.0012 0.0012
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA A-2( Tipo C4):
At= 1.4*1.58 At=2.21 PISO
LUZ
Antepenúltimo
4 6 8
Segundo
4 6 8
AREA TRIBUTARIA 2.21 16 36 64 2.21 16 36 64
C4 k1 0.0040 0.0028 0.0023 k2 0.0021 0.0015 0.0015
Nombre
Tipo
1º Piso
2º Piso
G-1 GC G-2 F-1 E-1 D-1 C-1 B-1 BC A - 1 AC A - 2
C4 C1 C4 C2 C2 C2 C2 C2 C1 C4 C1 C4
.25x.25 .25x.25 .25x.25 .30x.30 .30x.30 .30x.30 .30x.30 .25x.25 D=.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25
.25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 D=.20 .25x.25 .25x.25 .25x.25
3º Piso(=2ºPiso) .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 .25x.25 D=.20 .25x.25 .25x.25 .25x.25
PLANOS DE ELEMENTOS PREDIMENSIONADOS
1
2
1
2
6.00
6.00
3.02
2.98
G
3.02
G
VP.25x.50
2.98
G
VC .20x.20
3.12
5 2 . x 5 3.13 2 . S V
1
3.10
5 2 . x 5 2 . S V
D
VP .25x.50
C
3.46
0 2 . x 0 2 . C V
5 2 . x 5 2 . S V
2 5 R.
VP .25x.50
19.00
5 2 . x 5 3.05 2 . S V
C
0 2 . x 0 2 . C V
5 2 . x 5 2 . S V
VP .25x.50
B
5 2 . x 5 3.46 2 . S V
2 0 R.
VP .25x.50
B
6
5 2 . x 5 2 . S V
5 2 . x 5 2 . S V
VP .25x.50
A
D
VP .25x.50
5 2 . x 5 2 . S V
6
3.16
E
4
VP .25x.50
3.46
B
VP .25x.50 3
5 2 . x 5 2 . 3.10 S V
C
5 2 . x 5 3.46 2 . S V
VP .25x.50
B
3.05
C
VP .25x.50
VC .20x.20
5
19.00
5 2 . x 5 3.05 2 . S V
5 2 . x 5 3.10 2 . S V
5 2 . x 5 2 . S V
D
19.00
5 2 . x 5 2 . S V
5 2 . x 5 2 . S V
2
3.10
F
VP .25x.50
E
5 2 . x 5 2 . 3.10 S V
5
19.00
5 2 . x 5 3.13 2 . S V
1
3.10
E
4
5 2 . x 5 2 . S V
D
3.05
VP .25x.50 3
5 2 . x 5 2 . S V
F
5 2 . x 5 3.10 2 . S V
VC .20x.20
2
3.12
F
VP .25x.50
E
3.10
VC .20x.20
5 2 . x 5 2 . S V
F
G
VP.25x.50
VP .25x.50
3.20
3.16
3.16
A
5 2 . x 5 2 . S V
VP .25x.50
A
2.80
1
2 2 º y 3 º P I SO
3.16
A
2.80 6.00
2 1ºPISO
VP .25x.50
3.20
6.00
1
5 2 . x 5 2 . S V
