PREDIMENSIONAMIENTO.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CONTENIDO

PREDIMENSIONAMIENTO ............................................................................................................ 2 1.

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS ................................................................. 2

2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS ............................................................................ 5

3.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ........................................................................... 7

3.1.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS ............................................ 7

3.2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS MACIZAS .................................................... 9

4.

PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS AISLADAS ................................................. 9

5.

PROGRAMANDO EN C++ ............................................................................................... 10

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 18



PREDIMENSIONAMIENTO El pre dimensionamiento de los elementos estructurales consiste en darles una dimensión aproximada a cada uno de estos elementos, en base a ciertos criterios brindados por ingenieros especialistas en este tema y recomendaciones estipuladas en la Norma E.060 de Concreto Armado. Realizado este procedimiento, se verif icará mediante el análisis de la estructura si las dimensiones asumidas para los elementos son adecuadas o tendrán que variarse para garantizar la estabilidad de la estructura. (B.) 1. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS La columnas es el elemento estructural vertical empleado para sostener la carga de la edificación la columna es el elemento estructural vertical empleado para sostener la carga de la edificación. Es utilizado ampliamente en arquitectura por la libertad que proporciona para distribuir espacios al tiempo que cumple con la función de soportar el peso de la construcción; es un elemento fundamental en el esquema de una estructura y la adecuada selección de su tamaño, forma, espaciamiento y composición influyen de manera directa en su capacidad de carga. Para la columna se indica las características que la definen así como el comportamiento para definir los aspectos a tomar en cuenta en el diseño de las columnas de madera, acero y concreto armado. (Medina) Para el pre-diseño de columnas se toma en cuenta también el área cooperante de cada una de las columnas, basándonos en las cargas de servicio calculadas con anterioridad, con lo que se tiene:

PISO #

Tipo de Los a

1 2 3

BIDIRECCIONAL ALIVIANADA UNIDIRECCIONAL MACIZA BIDIRECCIONAL MACIZA

2,38 4,76 7,14

Carga de Servicio P m 1,12496 T/m 2 m 1,1096 T/m 2 m 1,0808 T/m 2

4

UNIDIRECCIONAL ALIVIANADA

9,52

m

Nivel

0,8112

T/m 2

Según el CEC la sección mínima de una columna en Zonas Sísmicas debe ser de 900 cm2, por lo tanto las columnas que no cumplan con esta sección mínima


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL asumirán una sección de 30 cm x 30cm. (ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO) El área cooperante para cada una de las columnas está representada en el grafico siguiente:

En base a esta distribución obtenemos la

Carga

Total

de

Servicio

P

correspondiente a cada tipo de columna en los ejes indicados:

AREA COOP. m2

EJE A1 / D1 A2 / D2 A3 / D3 B1 / C1

5

= 5,000

Pt=A*P1 Pt=A*P2 Pt=A*P3

Pt P total =A*Pcubierta

T

T

T

T

T

5,6248

5,5480

2,0

x

5,4040

4,0560

20,6328

2,0

x 5,1 = 10,200 11,4746 11,3179 11,0242

8,2742

42,0909

2,0

x 2,6 = 5,200

5,6202

4,2182

21,4581

11,1090 10,9573 10,6729

8,0106

40,7498

3,95 x 2,5 = 9,875

5,8498

5,7699


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL B2 / C2 B3 / C3

3,95 x 5,1 = 20,145 22,6623 22,3529 21,7727

16,3416

83,1296

3,95 x 2,6 = 10,270 11,5533 11,3956 11,0998

8,3310

42,3798

Además se tiene que Ag = 17 P cuando: f´c = 24 0 K g /c m 2 , y Fy=4200 Kg /cm 2 , esto se da cuando de la fórmula del Pu se considera el Ast = 0; es decir no tiene acero para el armado la columna, ahora si consideramos la cuantía mínima de armado, es decir = 0.01, tendremos Ag = 14 P , y tenemos asumiendo un poco de riesgo dos valores para determinar la sección de la columna.

EJE

P total T

20,632 8 42,090 A2 / D2 9 21,458 A3 / D3 1 A1 / D1

40,749 8 83,129 B2 / C2 6 42,379 B3 / C3 8 B1 / C1

Lado de la Sección Cuadrada

Ag (cm2)

Sección asumid a

17*P

14*P

350,7576

288,8592

19

17

30/30

CI

715,5455

589,2728

27

25

30/30

CI

364,7879

300,4136

20

18

30/30

CI

692,7463

570,4969

27

24

30/30

CI

1413,202 4

1163,813 7

38

35

40/40

CII

720,4561

593,3168

27

25

30/30

CI

17 * P cm

Columnas centras:

 =

.. 0.45 ∗ ´

Columnas exteriores o esquineras:

 =

.. 0.35 ∗ ´

14 * P cm


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS El pre dimensionamiento de vigas y pilares es el procedimiento previo al cálculo de dimensionado que es necesario llevar a cabo en estructuras hiperestáticas antes de poder calcular con precisión los esfuerzos sobre las mismas. Con el pre dimensionado se establecen unas dimensiones orientativas de las secciones transversales de vigas y pilares que sirven de base para un cálculo de comprobación y reajuste de las dimensiones definiti vas de las secciones. En el pre dimensionamiento intervienen una serie de aspectos que involucran el criterio a considerar, por lo cual se tiene que tener en cuenta que estos parámetros pueden variar dependiendo de aspectos como la calidad de material, mano de obra calificada, etc. (Fundación Wikimedia, 2016)

1er criterio:

Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de:  

a



de la luz libre, incluyéndose el espesor de la losa del techo.



Según la Norma Peruana de Concreto Armado, las vigas deben tener un ancho mínimo de 25 cm cuando éstas forman parte de pórticos o elementos sismorresistentes. En el caso de no formar pórticos se puede tener un ancho menor (15 o 20 cm) Teniendo en cuenta las dimensiones usuales de vigas Luces ≤ 5,5mts 25x30, 30x50cms

2do criterio:

Luces ≤ 6,5mts

25x60, 30x60, 40x60cms

Luces ≤ 7,5mts

25x70, 30x70, 40x70, 50x70cms

Luces ≤ 8,5mts

30x75, 40x75, 30x80, 40x80cms

Luces ≤ 9,5mts

30x85, 30x90, 40x85, 40x90cms


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Se dimensionan considerando la sobre carga actuante sobre ella y con un peraltes según la luz libre. i.

VIGAS PRINCIPALES

S/C Kg/m2 200 300 500 750 1000





Donde el peralte será: h (Peralte) = ;



El ancho de la viga se define según los siguientes criterios:



-

ii.

α (Alfa) 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00

b (ancho de la viga) = b =

 

  

- dónde: b como mínimo deberá ser 0.25 m VIGAS SECUNDARIAS

S/C Kg/m2 250 400 500 750 1000

Beta 13 12 11 10 9 



Donde el peralte será: h (Peralte) =



El ancho de la viga se define según los siguientes



criterios: -

b (ancho de la viga) =

 

dónde: b como mínimo deberá ser 0.25 m. Al pre dimensionar las vigas se tiene que considerar la acción de las cargas de gravedad y de sismos. Hay criterios que de alguna manera toman en cuenta la


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL acción de combinada de cargas verticales y de sismo a continuación se muestra alguno de esos criterios: ℎ= ℎ=

 10

 12

@

 10

(    ) =

3ℎ 10

@

5ℎ 10

3. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS LOSA Es una estructura plana horizontal que separa un nivel de la edificación de otro y que puede servir de cubierta y que puede construir con diferentes procedimientos constructivos. Las losas apoyadas perimetralmente son aquellos que están apoyadas sobre vigas o muros en sus cuatro lados, y que por tanto trabajan en dos direcciones, a diferencia de las losas en una dirección que, estructuralmente solo se apoyan en dos extremos. Las losas planas son aquellas que se apoyan. (ZAPATA, 2014)

3.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS Los aligerados son elementos monolíticos de concreto formados por nervaduras regularmente espaciadas, unidas por una losa superior más delgada, el espacio que hay entre las nervaduras está relleno por un ladrillo aligerado, con vacíos tubulares. Las losas son los elementos encargados de recibir las cargas de gravedad y transmitirlas a las vigas, también tienen la función de diafragma rígido que conecta los elementos estructurales garantizando un desplazamiento compatible. Peso de aligerado según espesor t(cm) osa h=cm.

17 20 25 30

Peso de losa Kg./m2 280 300 350 420


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para el dimensionamiento de los peraltes de las losas se consideras los siguientes criterios. (B.) 1er criterio: Donde “h” es la altura o espesor total de la losa aligerada y por lo tanto incluye los 5 cm de losa superior y el espesor del ladrillo de techo; los ladrillos serán de 12, 15, 20 y 25 cm respectivamente. Estos criterios son válidos para aligerados armados en una dirección en donde la sobrecarga máxima esté en el orden de 300 a 350 Kg/m2

Usar: h =

   

h = 17cms h = 20cms h = 25cms h = 30cms

 

(h= peralte de la losa)

Luces menores de 4mts Luces comprendidas entre 4 y 5,5mts Luces comprendidas entre 5 y 6,5mts Luces comprendidas entre 6 y 7,5mts

2do criterio:

Considerando la Sobre carga que actúa sobre la losa:

S/C:K /m2 Peralte ”h”

150 L/30

200 L/28

250 L/26

300 L/24

350 L/22

400 L/21

450 L/20

500 L/19


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS MACIZAS Una losa maciza es aquella que cubre todos los tableros rectangulares o cuadrados cuyos bordes descansan sobre vigas a las cuales transmiten su carga y ésta a su vez a las columnas. (ZAPATA, 2014) a. TRAMOS SIMPLEMENTES APOYADOS: h=Ln/15 b. TRAMOS CONTINUOS h=L/19 a L/24 4. PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS AISLADAS Las zapatas se dimensionan en dependencia de la capacidad portante del suelo y de la carga que transmite la columna hacia ella.

 =  ≥

    . 9 ∗ 

Las Zapatas Aisladas son un tipo de Cimentación Superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. Cuando las columnas están suficientemente distanciadas entre si, cada una apoya sobre una base o zapata aislada. El área de la base se fija de acuerdo con la capacidad portante del terreno, de tal manera que la presión no sobrepase el valor admisible. La cara superior de la zapata debe tener las mismas dimensiones algo mayores que la sección de la columna, a fin de proporcionar conveniente apoyo al encofrado de la misma.


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para que las presiones sobre el terreno se repartan de un modo aproximadamente uniforme, es necesario que el eje de la columna coincida con el centro de la gravedad de la base. Según su condición se cumpla o no, se distinguen tres tipos de zapatas aisladas: Centradas, excéntricas (bases para columnas medianeras) y doblemente excéntricas (base para columnas de esquina). (Weber, 2011)

5. PROGRAMANDO EN C++ #include #include using namespace std; int main(double argc) { double Ac=0, P, A, N, fc, opcion, Ln , H, L , h, Azapata, Pservicio,qa ,Esfuerzo; cout<<" ESCOGER LA OPCION QUE DESEA REALIZAR"<>opcion;


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cout<>opcion; cout<>P; cout<>A; cout<>N;


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cout<>fc; cout<>P; cout<>A; cout<>N; cout<>fc;


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cout<
} if (opcion==2) { double opcion=0; cout<<" ESCOGER LA OPCION QUE DESEA REALIZAR"<>opcion; cout<>Ln; H=Ln/10;


ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cout<>Ln; cout<>Ln; cout<>opcion; cout<>L; cout<

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cin>>L; cout<>opcion; cout<>Pservicio; cout<

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL cout<<"INGRESE EL VALOR DE ESFUERZO:"<>Esfuerzo; cout<>Pservicio; cout<>Esfuerzo; cout<= Pservicio/(0.9*qa); cout<"<


BIBLIOGRAFIA

B., P. K. (s.f.). PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS Y VIGAS. ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO. (s.f.). PREDIMENSIONAMIERNTO DE LOSAS, VIGAS Y COLUMNAS. ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO. Fundación Wikimedia, I. (01 de mayo de 2016). WIKIPEDIA la enciclopedia libre . Obtenido de WIKIPEDIA la enciclopedia libre: https://es.wikipedia.org/wiki/Predimensionamiento_de_vigas_y_pilares Medina, P. J. (s.f.). PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS. VENEZUELA: Universidad de los Andes. Weber, I. D. (2011). SlideShare. Obtenido de SlideShare: http://es.slideshare.net/stvanporter/zapatas-aisladas?qid=9928923d-0f9b-4094-98459c7c6054eb26&v=&b=&from_search=2 ZAPATA, A. J. (19 de mayo de 2014). SlideShare. Obtenido de SlideShare: http://es.slideshare.net/AnaJuliaRamrezZapata/losas-macizas?qid=ba9279fa-5054-41829f33-f544d82ea688&v=&b=&from_search=1

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