Tesina Raúl Mampostería

“ ANÁLISIS ANÁL ISIS

Y DISEÑO DISEÑO DE EDIFICIO EDIFICIO DE DOS NIVELES DE MAMPOSTERÍA MAMPOSTERÍA CONFINADA ”

ÍNDICE CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1.1 GENERALIDADES ........................................ ................................................................... ......................................................... ................................. ... 4 1.2 ANTECEDENTES ......................................................................... .................................................................................................... ............................. 6 1.3 JUSTIFICACION ........................................................................... ...................................................................................................... ............................. 7 1.4 OBJETIVOS .......................................................................... .................................................................................................. .................................... ............ 8 1.5 MARCO TEORICO........................... ...................................................... ..................................................... .............................................. .................... 9 1.6 METODOLOGIA....................................... METODOLOGIA.................................................................... ........................................................ .................................. ....... 12 1.7 MAMPOSTERÍA CONFINADA ...................... ................................................. ........................................................ ............................... .. 13 1.8 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS M ECÁNICAS DE LOS MATERIALES........................... .................................. ....... 18 1.9 CARGAS Y PESOS ...................................................................... ................................................................................................ .......................... 20 1.10 IDEALIZACIÓN DE SUPERESTRUCTURA ........................... ......................................................... ................................ 22

CAPÍTULO II: CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL 2.1 ANÁLISIS POR VIENTO ..................................... ............................................................... .................................................... .......................... 2255 2.2 ANÁLISIS SÍSMICO ............................................ ...................................................................... .................................................... .......................... 26 2.3 MODELO M ODELO SOMETIDO A LA ACCIÓN A CCIÓN DE CARGAS MUERTAS...................... ............................. ....... 3300 2.4 MODELO SOMETIDO S OMETIDO A LA ACCIÓN DE CARGAS VIVAS.................................... VIVAS.................................... 30 2.5 MODELO SOMETIDO S OMETIDO A LA ACCIÓN DE C.V. CONCENTRADAS ....................... ......................... 31 2.6 MODELO SOMETIDO A LA ACCIÓN DE C.V. REDUCIDAS .......................... ................................. ....... 31 2.7 RESUMEN DE RESULTADOS DEL ANÁLISIS SÍSMICO ....................... ...................................... ............... 32 2.8 INTERPRETACION DE RESULTADOS RES ULTADOS .......................................................... ................................................................. ....... 34

PRESENTADO PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍ JA RQUÍN N

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CAPÍTULO III: CRITERIOS CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL 3.1 VIGAS DE CONCRETO ........................... ........................................................ ..................................................... .................................. .......... 36 3.2 COLUMNAS DE CONCRETO..................................... CONCRETO............................................................... ............................................ .................. 41 3.3 MAMPOSTERÍA ............ ....................................... ........................................................ ........................................................ .................................. ....... 46 3.4 ELEMENTOS SECUNDARIOS ................................... ............................................................. ............................................ .................. 47

CAPÍTULO IV: DISEÑO ESTRUCTURAL 4.1 DISEÑO DE ESTRUCTURA DE TECHO T ECHO.................... .............................................. ............................................ .................. 5500 4.1.1 DISEÑO DE LARGUEROS DE TECHO............................. ........................................................ .................................. ....... 50 4.1.2 DISEÑO DE VIGA VI GA METALICA META LICA DE TECHO ........................... ......................................................... ................................ 53 4.2 DISEÑO DE ELEMENTOS CONFINANTES ......................... .................................................... .................................. ....... 57 4.2.1 DISEÑO DE COLUMNA........................ ..................................................... ..................................................... .................................. .......... 57 4.2.2 DISEÑO DE VIGA ...................................... ................................................................. ......................................................... ................................ 67 4.3 DISEÑO DE MURO DE MAMPOSTERIA CONFINADA .................................. ......................................... ....... 79

CAPÍTULO V: CONCLUSIONE CONCL USIONES S Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES.......................... .................................................. ...................................................... .................................................. .................... 81 5.2 RECOMENDACIONES .................... ............................................... ..................................................... ............................................ .................. 83

BIBLIOGRAFÍA ANEXOS


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Y DISEÑO DE EDIFICIO DE DOS NIVELES DE MAMPOSTERÍA CONFINADA ”

1.1 GENERALIDADES El desarrollo de la construcción, en cuanto a su grado de industrialización puede ser clasificado como: construcción artesanal, construcción in situ tecnificada, construcción parcialmente industrializada y construcción completamente industrializada. Este documento está orientado principalmente a la construcción artesanal, ya que a pesar de que gran parte de las obras de construcción se pueden prefabricar o industrializar, existe en general un aporte de trabajo de características artesanales, que pueden llegar a constituir un 100% del total de la obra, cuando una persona natural o jurídica cuyo objeto sea construir, no cuente con los medios administrativos y tecnológicos para industrializar los procesos. (Llámese industrializar a elementos componentes que se realizan previamente en una fábrica. P/E: cerchas, losas, etc.) Entre los diversos tipos de construcción artesanal se encuentra la mampostería, la cual es uno de los materiales para construcción más antiguos de la humanidad y que permanece hasta nuestros días como uno de los sistemas más utilizados en nuestro país. A través del tiempo, las estructuras de mampostería han sufrido los embates de intemperismo y de las acciones de la naturaleza, por lo cual el hombre ha desarrollado procedimientos constructivos y reglamentos para analizar y diseñar este tipo de estructuras, las cuales sean capaces de poseer buen desempeño ante tales amenazas. Los sismos han sido probablemente, los responsables del mayor número de fallas de viviendas que han causado un gran número de muertes. Desastres como estos han llevado a países, como Japón, a abandonar e incluso prohibir la construcción con mampostería. De esta manera, la mampostería ha cedido el paso a materiales como el concreto reforzado y el acero estructural.

PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

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En contraste, en otros países se han adoptado soluciones de muros enmarcados con vigas y columnas de concreto reforzado que han mejorado la capacidad sismoresistente de la mampostería, haciéndola un material apto para ser empleada en zonas sísmicas. Por tal razón con el desarrollo del tema, se brindará al estudiante o profesional de Ingeniería Civil información sobre el análisis y diseño de un edificio de dos niveles de Mampostería Confinada.


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1.2 ANTECEDENTES Desde los tiempos antiguos hasta nuestros días, se pueden apreciar una gran

variedad

mampostería,

de

ejemplos

de

construcciones

espectaculares

que podría ser muy difícil y extremadamente costoso

de

el

poder duplicarlas hoy en día (P/E: Las Tres Grandes Pirámides de Giza, en

Egipto), aún y con nuestros avances en materia de diseño, maquinaria y técnicas modernas de producción de materiales de construcción. Al observar el uso que se le dió a Ia mampostería en el pasado podremos entender de una mejor manera Ia

perspectiva del diseño actual. En ocasiones Ia

estructuración de

las

construcciones antiguas sirve como modelo de inspiración para el diseñador, ya que desde el punto

de vista analítico, los ejemplos de formas estructurales

sofisticadas se establecieron hace poco más de 10,000 años. En Nicaragua la mampostería es el sistema constructivo más utilizado, de las opciones que ofrece este material y que proporcionan seguridad estructural esta la mampostería confinada y la mampostería reforzada. Esta última es poco utilizada en países como Nicaragua por que exige un alto nivel tecnológico en la construcción y una preparación más amplia de la que poseen los obreros en la actualidad; por otra parte la mampostería confinada se erige como el favorito en la construcción, mediante la adecuada incorporación del acero de manera concentrada en los bordes, lo cual logra una buena presentación de la mampostería bajo los efectos sísmicos. Esto significa la posibilidad de tener daños reparables para terremotos y evitar el colapso total de la estructura.


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1.3 JUSTIFICACIÓN Trata del análisis y diseño de estructuras de Mampostería Confinada, en el cual se definirán requisitos y especificaciones para los materiales y métodos de diseño, así como el comportamiento de esta material bajo solicitaciones de cargas sísmicas, características que lo convierten en un documento importante debido a la escasez de bibliografía especializada sobre el tema. Será un texto de interés tanto para estudiantes como para profesionales que requieran algún tipo de referencia acerca del diseño de edificios de mampostería confinada. En nuestro país el documento oficial que regula el diseño de Mampostería Confinada es el Reglamento Nacional de la Construcción, el cual sólo aborda aspectos como requisitos para los materiales y normas de diseño mínimas, por lo que tradicionalmente el diseño se ha realizado siguiendo las normas de otros países. Este trabajo pretende proveer criterios básicos que permitan realizar un diseño satisfactorio utilizando este material de construcción.


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1.4 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Realizar el análisis y diseño de un edificio de dos niveles de mampostería confinada. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Definir los elementos estructurales que conforman el sistema de

Mampostería

Confinada. Realizar análisis sísmico del edificio aplicando el Método Estático Equivalente. Analizar y diseñar la superestructura del edificio utilizando el Programa de Análisis y Diseño Estructural SAP2000. Aplicar las consideraciones del Reglamento NTC-2004 para las paredes de mampostería.


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1.5 MARCO TEÓRICO El análisis sísmico en las estructuras se ha convertido en parte esencial del diseño estructural ya que la mayoría de fallas en las edificaciones se deben a los sismos, es por esto que los ingenieros de nuestro país están en la obligación de un análisis de este tipo por cada estructura que diseñen, ya que estarán previendo futuras fallas en las estructuras. Las estructuras se analizarán bajo la acción de dos componentes horizontales ortogonales no simultáneos del movimiento del terreno. Las deformaciones y fuerzas internas que resulten se combinarán entre sí como aquí se especifica, y se combinarán con los efectos de fuerzas gravitacionales y de las otras acciones que correspondan, según los criterios que se establecen en el artículo 15 del RNC-07. Según sean las características de la estructura de que se trate, ésta podrá analizarse por sismo mediante el método simplificado, el método estático o el método dinámico, con las limitaciones que se establecen en el artículo 30 del RNC-07. En el análisis se tendrá en cuenta la contribución a la rigidez de todo elemento, estructural o no, que sea significativa. Con las salvedades que corresponden al método simplificado de análisis, se calcularán las fuerzas sísmicas, deformaciones y desplazamientos laterales de la estructura, incluyendo sus giros por torsión y teniendo en cuenta los efectos de flexión de sus elementos y, cuando sean significativos, los de fuerza cortante, fuerza axial y torsión de los elementos, así como los efectos geométricos de segundo orden, entendidos éstos últimos como los que producen las fuerzas gravitacionales que actúan en la estructura deformada por la acción de dichas fuerzas y de las laterales. Se verificará que la estructura y su cimentación no rebasen ningún estado límite de falla o de servicio a que se refiere el RNC-07.


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MÉTODOS DE ANÁLISIS SISMICOS ELECCIÓN DEL MÉTODO

En lo que se refiere al análisis estructural se presentan tres métodos de análisis para el diseño de las estructuras para edificios sismo-resistentes, pero la elección del método estará sujeta a lo siguiente según el Reglamento Nacional de Construcción de Nicaragua (RNC-07), Capítulo V, artículo 30: 1.-En edificios con altura menor o igual a 12 metros, podrá utilizarse el método Simplificado, siempre y cuando cumpla con los requisitos que se establecen en el artículo 30, inciso a del RNC-07. 2.-En edificios con altura menor de 40 metros, podrá utilizarse el Método Estático Equivalente o el Método Dinámico tomando en cuenta los desplazamientos laterales, efectos de torsión y volcamiento. 3.-En edificios con altura mayor de 40 metros, deberá emplearse el método de Análisis Dinámico. Según el inciso 2 de estos requisitos la estructura en análisis cumple con el parámetro debido a que está por debajo de lo estipulado y por lo tanto se procederá a analizarla mediante el Método Estático Equivalente. Este método supone el efecto del sismo equivalente a un sistema de fuerzas horizontales estáticas, que actúan independientemente y no simultáneamente según la dirección de los pórticos principales y secundarios. Dichas fuerzas horizontales se consideran aplicadas al nivel de cada piso, y cuya línea de acción pasa por el centro de gravedad de las cargas verticales de dicho piso. Estas fuerzas horizontales se suponen con una variación lineal con un valor máximo en el nivel de techo y un valor cero en la base del edificio. Por otra parte, bajo este método es posible considerar a los muros como columnas en voladizo, despreciando el acoplamiento de las losas, antepechos o pretiles que existen entre los huecos de puertas y ventanas. PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

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Para muros con una relación altura/longitud pequeña (menor a 2) esta hipótesis es adecuada, sin embargo para muros con relaciones grandes (mayores a 2), por ejemplo, donde se ubican pretiles y puertas, la hipótesis es conservadora ya que para este caso las losas logran acoplar su comportamiento. Independientemente del método seleccionado para la modelación de los muros, y con el objeto de determinar los efectos por sismos se realiza un análisis estático obteniendo finalmente la distribución de fuerzas cortantes, que serán proporcionales a la rigidez a flexión y a cortante de cada muro, incluyendo los efectos de torsión, además de obtener los momentos flexionantes. Una vez obtenido los cortantes actuantes en cada muro, se comparan con el cortante resistente de acuerdo con la siguiente expresión: VR = FR (0.5V*m At + 0.3P) < 1.5FR V*m At


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1.6 METODOLOGÍA Se efectuarán los siguientes estudios de gabinete: 1. Recopilación de información acerca de los materiales y elementos que conforman el sistema de mampostería confinada 2. Idealizar la estructura de análisis 3. Clasificación sísmica del edificio según el RNC-2007 4. Determinación de cargas gravitacionales y laterales 5. Análisis sísmico del modelo propuesto, mediante el Método Estático Equivalente 6. Análisis y Diseño estructural por medio del programa SAP2000


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1.7 MAMPOSTERÍA CONFINADA Como material aislado o sin refuerzo los muros de mampostería presentan un comportamiento frágil para solicitaciones sísmicas, pero a través de una apropiada utilización del refuerzo, el uso de materiales adecuados, un correcto dimensionamiento de los elementos confinantes, una juiciosa selección de la configuración del edificio, una cuidadosa inspección y una apropiada atención a los detalles, los edificios de mampostería confinada pueden ser construidos para resistir cargas laterales inducidos por sismos con moderadas cuantías (cantidades) de comportamiento inelástico y disipación de energía a través de histéresis. En toda Latinoamérica, la mampostería confinada se ha comportado generalmente bastante bien durante sismos, particularmente para estructuras residenciales de 1 o 2 pisos, destinadas principalmente a la vivienda, las cuales tienen las características de ser cargadas ligeramente, tener grandes porciones en planta del edificio dedicados a área de muros, poseer plantas de piso y elevaciones regulares. Para edificaciones que presentan estas condiciones, la Mampostería Confinada tiende a ser bastante indulgente con las imperfecciones o defectos menores en el diseño y construcción, así como con las deficiencias en los materiales. Un desempeño sísmico pobre ha sido observado, pero solo cuando grandes errores de construcción, defectos de diseño o deficiencias en los materiales fueron introducidos en los procesos de diseño y construcción del edificio. En la mayor parte de los casos el desempeño pobre esta usualmente asociado con la falta de columnas de confinamiento, vigas de confinamiento discontinuas, conexiones inadecuadas de diafragma y una inapropiada configuración estructural.


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Procedimiento Constructivo

El primer paso para la construcción de la mampostería confinada es la elevación de las paredes de mampostería no reforzada, dejando vacíos o intervalos en los lugares donde estarán las columnas de confinamiento. Las vigas y columnas de confinamiento de concreto reforzado (que se extienden sobre el perímetro de la estructura) son coladas posteriormente, entre las paredes de mampostería, estos miembros son reforzados con cuantías nominales de acero transversal y longitudinal. De esta manera las paredes de mampostería no reforzada quedan totalmente confinadas por componentes de concreto reforzado a lo largo de todos los bordes. Los elementos estructurales que forman un muro de Mampostería Confinada son: 1. Unidades de Mampostería. 2. Mortero. 3. Vigas y Columnas de Confinamiento. 4. Acero de Refuerzo Longitudinal y transversal en vigas y columnas de confinamiento. Ac ciones a las que se encu entra so metido un muro d e Mampos ter ía:

Una estructura de mampostería estará sometida durante su vida útil principalmente a los siguientes efectos: 1. Carga vertical debida al peso de las losas, de las cargas vivas y a su peso propio. 2. Fuerzas cortantes y momentos de volteo (Flexión) originados por las fuerzas de inercia durante un sismo. 3. Empujes normales al plano de los muros que pueden ser causados por empuje de viento, tierra o agua, así como por fuerzas de inercia cuando el sismo actúa normal al plano del muro.


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Daños Frecuentes de las Estructuras de Mampostería Confinada:

De forma general, las observaciones relacionadas al daño sísmico caen dentro de las siguientes categorías: Ø

Agrietamiento inclinado de muros.

Ø

Fallas por flexión fuera del plano (colapso de paredes exteriores)

Ø

Agrietamiento y separación a lo largo de la junta entre paredes que se interceptan.

Ø

En el primer piso colapso de estructuras por piso blando.

Ø

Colapso / remoción de diafragmas piso / techo y falla por inestabilidad de muros.

Las siguientes razones han sido propuestas como los agentes causantes de estos problemas: Ø

Muros y conectores sobre-esforzados.

Ø

Conexión inadecuada de muros a diafragmas.

Ø

Inadecuada configuración estructural.

Ø

Materiales deficientes.

Ø

Mano de obra pobre.

Ø

Inapropiado detalle del refuerzo y conectores.

Función Estructural d e los elementos de Mampos tería Confinada En mampostería Confinada los bloques o unidades constituyen el alma del diafragma y el marco los patines. Las vigas y columnas de confinamiento sirven como cuerdas (patines) del diafragma (muro de mampostería) y ataduras de tensión, creando un camino completo de transmisión para cargas laterales que serán resistidas por las paredes de mampostería, por lo que la resistencia a compresión de las unidades es el parámetro más importante del que dependen las propiedades mecánicas del muro. También las columnas de confinamiento transmiten las fuerzas de tensión generadas por volcamiento y una porción de la fuerza cortante en el plano.


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Marco Confinante La presencia y características del marco confinante de concreto reforzado no tiene una influencia significativa en el comportamiento de la mampostería antes de que se produzca el primer agrietamiento diagonal. Los miembros de concreto dan capacidad flexionante a los muros y proveen algún confinamiento, es decir, actúan como aros que evitan la falla frágil de los muros después del agrietamiento debido a la tensión diagonal, posibilitando la disipación de energía en el campo inelástico. Básicamente las columnas de confinamiento funcionan de la siguiente manera: Ø

El confinamiento que proporcionan a los muros de mampostería funcionan como un zuncho, evitando que los muros al agrietarse, queden totalmente sueltos.

Ø

Adicionalmente las columnas contribuyen a mantener la capacidad ante cargas laterales y más aun, al incrementarla después del agrietamiento inicial.

Ø

Asimismo, con una adecuada cantidad y distribución del refuerzo permiten un aumento en la capacidad de deformación lateral de los muros y la disminución del deterioro de rigidez y resistencia. A grandes deflexiones el refuerzo de la columna de confinamiento gobierna las capacidades de deformación y disipación de energía, la resistencia residual y la resistencia de degradación. A mayor cuantía de acero transversal de la columna de confinamiento en los extremos de la pared el comportamiento es más estable.

Para el ingeniero estructural es importante estar consciente que la función principal de las columnas no es incrementar la capacidad máxima del muro ante cargas laterales sino la de aumentar su capacidad de deformación y la de postergar y disminuir la degradación de la resistencia.


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La cantidad de acero longitudinal y transversal de las vigas y columnas de confinamiento no afecta el comportamiento pre-grietas de los muros, por lo que el principal propósito del refuerzo de los elementos de confinamiento es proveer continuidad entre los diafragmas verticales y horizontales (muros y losas) y entre las paredes que se interceptan. Para el buen funcionamiento del marco confinante, después de que se produce la primera grieta es necesario que el refuerzo en las vigas y columnas que confinan los muros conformen un reticulado espacial en que ninguna de las barras posea un extremo libre, es decir, deberá asegurarse la perfecta continuidad en los nudos mediante adecuadas disposiciones de anclajes en las armaduras. Edificaciones de mampostería confinada, que estuvieron sometidas a sismos moderados, han exhibido grietas inclinadas en los muros y ante sismos severos las grietas inclinadas han penetrado en las zonas extremas de las columnas, ocasionando el pandeo de las varillas longitudinales. Como consecuencia, se ha observado que el deterioro de la capacidad ante cargas laterales depende de la evolución en el daño de las columnas y la falla de los muros coincide con el cizallamiento de las columnas.


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1.8 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES Ø

Concreto

Resistencia mínima a la compresión fć=210kg/cm2 (3000psi) a los 28 días de edad. Peso volumétrico del concreto reforzado Ø

= 2400kg/m3 (150pcf).

γ

Ac ero d e Refuerzo

Grado 40, con un esfuerzo a la Fluencia fy=2800 kg/cm2 (40000psi). Módulo de Elasticidad Es = 2,000,000 kg/cm2 (29000ksi). Tipo ASTM A-40, corrugado para el caso de refuerzo longitudinal mayor o igual al N°3 y liso para el caso del acero transversal N°2 Peso volumétrico del acero Ø

= 7850kg/m3 (490pcf).

γ

Ac ero Es truc tural

Tipo A-36, con un esfuerzo a la fluencia fy=2531 kg/cm2 (36000psi). Módulo de Elasticidad Es = 2,000,000 kg/cm2 (29000ksi). Peso volumétrico del acero Ø

= 7850kg/m3 (490pcf).

γ

Bloques de cemento para Paredes Internas y Externas

Dimensiones 15x20x40cm, con un peso por área de 280kg/m2 (Ambas caras con repello y fino de 1cm de espesor). Resistencia mínima a la compresión f´m = 55 kg/cm2 (780psi).


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Ø


Mortero

Resistencia mínima a la compresión = 140 kg/cm2 (2000psi). Proporción 1:4(cemento-arena) Espesor de junta de 1.5cm ó 1/2 .

Ø

Soldadura

Electrodos según normas ASTM A-233, E-60xx. Esfuerzo admisible al cortante = 956 kg/cm2 (13.6 ksi). Capacidad de 100 kg/cm para 1/16 de tamaño. Capacidad de 200 kg/cm para 1/8 de tamaño.


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1.9 CARGAS Y PESOS Ø

TECHO

Carg as Muertas

Cubierta de Zinc corrugado calibre 26 (RNC-07 tabla A-1) Cielo Falso de gypsum 6 mm con perfiles de aluminio

5.40 kg/m2 10.00 kg/m2

Lámparas + accesorios

4.60 kg/m2

Carga Muerta Total

20.00 kg/m2

Cargas Gravitacionales Carga Viva Ø

Arto. 11 RNC-07 CV = 10.00 kg/m2 Carga viva distribuida por área en techos livianos.

Ø

Arto. 11 RNC-07 = 200.00 kg Carga viva puntual aplicada al centro del claro para elementos principales.

Ø

Arto. 11 RNC-07 = 100.00 kg Carga viva puntual aplicada al centro del claro para elementos secundarios.

Carg as Sísmic as Carg a Viva Reduc ida Ø

Arto. 11 RNC-07 CVR = 10.00 kg/m2 Carga viva reducida distribuida por área en techos livianos.


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Ø


ENTREPISO

Carg as Muertas

Lámina Troquelada tipo 9A

15.46 kg/m2

Repello Rectangular (t=2 )

120.00 kg/m2

Repello Trapezoidal (t=3/4 )

45.60 kg/m2

Ladrillo Cerámica + Mortero

40.00 kg/m2

Cielo Falso + lámparas + accesorios

14.94 kg/m2

Carga Muerta Total

236.00 kg/m2

Cargas Gravitacionales Carga Viva Ø

Arto. 10 RNC-07

CV = 200.00 kg/m2 Carga viva distribuida por área en

entrepiso de residencias (Internados de escuelas). Ø

Arto. 10 RNC-07 CV = 500.00 kg/m2 Carga viva distribuida por área para pasillos.

Carg as Sísmic as Carg a Viva Reduc ida Ø

Arto. 10 RNC-07 CVR = 80.00 kg/m2 Carga viva reducida distribuida por área en entrepiso de residencias (Internados de escuelas).

Ø

Arto. 10 RNC-07 CVR = 250.00 kg/m2 Carga viva reducida distribuida por área para pasillos.


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1.10 IDEALIZACIÓN DE SUPERESTRUCTURA Después de haber analizado los planos estructurales del edificio se procedió a hacer un modelo que representara la estructura sismo-resistente del edificio, tomando como criterio los siguientes aspectos: Para la correcta idealización del sistema se modeló la estructura de techo, también se consideró como diafragma rígido la planta del segundo piso, la altura del nivel de entrepiso así como vigas metálicas y cerchas están modeladas exactamente según las dimensiones de los planos. Las paredes de mampostería se formaron como placas shells. Siguiendo al pie de la letra estos importantes criterios fue que se obtuvo el siguiente sistema estructural:

Isométrico del Modelo en SAP 2000


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Vista en planta del Modelo en SAP 2000

Isométrico del Modelo en SAP 2000


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2. CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL Como primer paso para el análisis de una estructura, ésta se clasifica en dos según RNC-07, una con el propósito del cálculo de la carga de viento y otra con el propósito de la fuerza sísmica.

2.1 ANÁLISIS POR VIENTO El análisis por viento está basado en calcular la presión del viento sobre la estructura, en el cual la velocidad regional será la obtenida del artículo 50 del RNC-07 de acuerdo con la zonificación eólica de la estructura, la que facilita el cálculo de dicha presión. CLASIFICACIÓN PARA ANÁLISIS POR VIENTO

Según el RNC-07 existen 3 zonas en el país, en este caso es zona 2 porque la estructura se localiza en Matagalpa, además se deben de determinar otros factores F , Ftr , Vd y Cp con el fin de determinar Pz. El valor de estos factores se resume en la siguiente tabla: Factor F Ftr VR Vd Cp S Cp B

Valor 1 0.70 60 m/s 42 m/s -0.7 -1.15

Observaciones El edificio no supera los 10 mts Terreno plano (R3) y protegido por promontorios (T1) Periodo de retorno de 200 años Velocidad de diseño Techo inclinado Sotavento Techo inclinado Barlovento

El valor de Pz está dado por la fórmula:

Pz Techo Sotavento = 59.15 kg/m

2

Pz Techo Barlovento = 97.17 kg/m

2


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2.2 ANÁLISIS SÍSMICO Para proceder al análisis sísmico se debe primero determinar las cargas del modelo y haber clasificado la estructura. CLASIFICACIÓN PARA ANÁLISIS SÍSMICO

Para clasificar una estructura según el RNC-07 se deben de conocer los siguientes parámetros: S= el tipo de suelo y tiene valores de 1 a 2.4, que depende de la velocidad de ondas de corte en el suelo. Q´= El factor de comportamiento sísmico, una forma de tomar en cuenta la ductilidad y tiene valores de 1 hasta 4. = El factor de sobre resistencia, el cual tiene un valor de 2. a0= La aceleración base que se obtiene de un mapa de isoacelaraciones en el reglamento, que supone el producto de un estudio de amenazas sísmicas del país, los valores oscilan de 0.1 hasta 0.32 en factor de la gravedad. Grupo= Es la importancia de la estructura y a mayor importancia mayor será la fuerza sísmica de diseño. En nuestro caso los valores son: S = 1.7 según tabla 2 del RNC-07, ya que esta edificación se ubica en zona sísmica B por erigirse en el Municipio y Departamento de Matagalpa, considerando un suelo tipo II, suelo firme. Q = 1.5 arto. 21 inciso d RNC-07, debido a que la resistencia a fuerzas laterales es suministrada en el entrepiso por muros de mampostería de piezas huecas, confinados. Como razonamiento general para proceder con el cálculo de Q´ según el artículo 21 si desconocemos el periodo de la estructura el valor de Q´ es igual al de Q.


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CORRECCIÓN POR IRREGULARIDAD

Se tienen que chequear los requisitos del artículo 23 del RNC-07: 1) Su planta es sensiblemente simétrica con respecto a dos ejes ortogonales por lo que toca a masas, así como a muros y otros elementos resistentes. Estos son, además, sensiblemente paralelos a los ejes ortogonales principales del edificio.

La estructura es simétrica, por lo que se cumple. 2) La relación de su altura a la dimensión menor de su base no pasa de 2.5.

La altura máxima del edificio equivale a 7 mts y la menor dimensión de su base a 9.80 mts, por lo tanto la relación es de 0.71, por lo que cumple. 3) La relación de largo a ancho de la base no excede de 2.5.

El edificio en la dirección longitudinal posee un claro de 32.64m y en la dirección transversal un claro de 9.80m, lo cual da una relación de 3.33m, por lo que no cumple. 4) En planta no tiene entrantes ni salientes cuya dimensión exceda de 20 por c iento de la dimensión de la planta medida paralelamente a la dirección que se considera del entrante o saliente.

La estructura carece de entrantes y salientes, por lo que se cumple. 5) En cada nivel tiene un sistema de techo o piso rígido y resistente.

El techo carece de un sistema que asegure un efecto de diafragma rígido, por lo que no se cumple. 6) No tiene aberturas en sus sistemas de techo o piso cuya dimensión exceda de 20 por ciento de la dimensión en planta medida paralelamente a la abertura; las áreas huecas no ocasionan asimetrías significativas ni difieren en posición de un piso a otro, y el área total de aberturas no excede en ningún nivel de 20 por ciento del área de la planta.

No posee aberturas a nivel de techo o entrepiso, por lo tanto cumple. PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

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7) El peso de cada nivel, incluyendo la carga viva que debe considerarse para diseño sísmico, no es mayor que 110 por ciento del correspondiente al piso inmediato inferior ni es menor que 70 por ciento de dicho peso, excepción hecha del último nivel de la construcción.( Nota: en el reglamento está mal redactado)

Este edificio tiene solamente dos niveles, por lo que Cumple. 8) Ningún piso tiene un área, delimitada por los paños exteriores de sus elementos resistentes verticales, mayor que 110 por ciento de la del piso inmediato inferior ni menor que 70 por ciento de ésta. Se exime de este último requisito únicamente al último piso de la construcción.

Este edificio tiene solamente dos niveles, por lo que Cumple. 9) Todas las columnas están restringidas en todos los pisos en dos direcciones sensiblemente ortogonales por diafragmas horizontales y por trabes o losas planas.

Las columnas del entrepiso y el techo no están restringidas en la parte superior por un diafragma horizontal propiamente dicho, no cumple. 10) La rigidez al corte de ningún entrepiso excede en más de 50 por ciento a la del entrepiso. Inmediatamente inferior. El último entrepiso queda excluido de este requisito.

Este edificio tiene solamente dos niveles, por lo que Cumple. 11) La resistencia al corte de ningún entrepiso excede en más de 50 por ciento a la del entrepiso inmediatamente inferior. El último entrepiso queda excluido de este requisito .

Este edificio tiene solamente dos niveles, por lo que Cumple. 12) En ningún entrepiso la excentricidad torsional calculada estáticamente, es, excede del diez por ciento de la dimensión en planta de ese entrepiso medida paralelamente a la excentricidad mencionada.


28

“ ANÁLISIS


Debido a que la estructura presenta una simetría en la rigidez de piso, es decir los elementos de resistencia al cortante horizontal son simétricos y es igualmente simétrica en la distribución de peso, es correcto suponer que la excentricidad torsional es mínima o nula, debido a lo anterior, cumple. Debido a que no se cumple con los incisos 3, 5 y 9, el factor de corrección por irregularidad es 0.8 debido a que la estructura es clasificada como irregular. Q = ( 1.5 ) * 0.8 = 1.2 = El factor de sobre resistencia tiene un valor de 2. a0= 0.18 para Matagalpa en mapa de zonificación sísmica, según el artículo 27- RNC 07 al realizar el análisis estático equivalente debe de tomarse el valor del mapa de isoacelaraciones. El valor está especificado para estructura del grupo B, pero dicha estructura está clasificada como grupo A, por lo que el valor de la aceleración base se multiplica por 1.5, es decir el valor es de 0.27. Finalmente el coeficiente sísmico debe de calcularse según la fórmula del artículo 24 RNC 07:

C =

1.7 (2.7 * 0.27) ³ 1.7 * 0.27 1.2 * 2 C = 0.516 ³ 0.459


29

“ ANÁLISIS


2.3 MODELO SOMETIDO A LA ACCIÓN DE CARGAS MUERTAS

2.4 MODELO SOMETIDO A LA ACCIÓN DE CARGAS VIVAS


30

“ ANÁLISIS


2.5 MODELO SOMETIDO A LA ACCIÓN DE C.V. CONCENTRADAS

2.6 MODELO SOMETIDO A L A ACCIÓN DE C.V. REDUCIDAS


31

“ ANÁLISIS


2.7 RESUMEN DE RESULTADOS DEL ANÁLISIS SÍSMICO REACCIONES EN LA BASE COMBINACION

DEAD LIVE REDUCIBLE LIVE

FX

FY

FZ

Kgf

Kgf

Kgf

5.734E-11 4.44E-11 1.49E-11

4.172E-07 7.871E-08 4.073E-08

402092.89 97129.64 43549.16

SX

-229963.01

1.787E-08

-5.15E-08

SY 1.4CM 1.2CM + 1.6CV

-5.174E-08 8.028E-11 1.399E-10

1.2CM + CV + SX + 0.3SY

-229963.01

-68988.9

574841.11

1.2CM + CV + SY + 0.3SX 0.9CM + SX + 0.3SY

-68988.9 -229963.01 -229963.01 -68988.9

574841.11 361883.6

0.9CM + SY + 0.3SX 1.2CM + CV + SX - 0.3SY

-68988.9 -229963.01 -229963.01 68988.9

361883.6 574841.11

1.2CM + CV + 0.3SX - SY 1.2CM + CV - SX + 0.30SY 1.2CM + CV - 0.3SX + SY 0.9CM + SX - 0.30SY

-68988.9 229963.01

-229963.01 -0.00000582 5.841E-07 562930.04 6.266E-07 637918.9

229963.01 -68988.9

574841.11 574841.11

68988.9 -229963.01 -229963.01 68988.9

574841.11 361883.6

0.9CM SX + 0.30SY 0.9CM + 0.30SX - SY

229963.01 -68988.9

-68988.9 229963.01

361883.6 361883.6

0.9CM - 0.30SX + SY

68988.9

-229963.01

361883.6

DEAD = Carga Muerta CM = Carga Muert a LIVE = Carga Viva CV = Carga Viva REDUCIBLE LIVE = Carga Viva Reducida SX = Sismo Estátic o en X SY = Sismo Estátic o en Y


32

“ ANÁLISIS


REACCIONES EN EL ENTREPISO COMBINACION

FX

FY

FZ

Kgf

Kgf

Kgf

DEAD

1.827E-07

306753.6

-144742.87

LIVE

4.085E-08

216251.58

-64059.24

REDUCIBLE LIVE

1.869E-08

113523.27

-28740.28

SX SY 1.4CM

118454.24 125.94 2.557E-07

4.013E-07 -901314.16 429455.04

3.646E-08 1983.38 -202640.01

1.2CM + 1.6CV

2.846E-07

714106.85

-276186.23

1.2CM + CV + SX + 0.3SY 1.2CM + CV + SY + 0.3SX 0.9CM + SX + 0.3SY

118492.02 35662.22 118492.02

0.9CM + SY + 0.3SX 1.2CM + CV + SX - 0.3SY 1.2CM + CV + 0.3SX - SY 1.2CM + CV - SX + 0.30SY 1.2CM + CV - 0.3SX + SY

35662.22

310619.88 -233960.98 -320300.04 -232572.62 5684 -129673.56 -625235.92

-128285.2

118416.46 851408.37 -235151.01 35410.33 1482328.28 -236539.38 -118416.46 310619.88 -233960.98 -35410.33

-320300.04

-232572.62

0.9CM + SX - 0.30SY 0.9CM SX + 0.30SY

118416.46 -118416.46

546472.49 5684

-130863.59 -129673.56

0.9CM + 0.30SX - SY 0.9CM - 0.30SX + SY

35410.33 -35410.33

1177392.4 -625235.92

-132251.96 -128285.2

DEAD = Carga Muerta CM = Carga Muert a LIVE = Carga Viva CV = Carga Viva REDUCIBLE LIVE = Carga Viva Reducida SX = Sismo Estático en X SY = Sismo Estático en Y


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“ ANÁLISIS


2.8 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS La carga muerta resultó de 402092.89 kgf, la carga viva 97129.64 kgf, la carga viva reducida 43549.16 kgf. El cortante basal debe de ser la suma de la carga viva reducida mas la carga muerta, multiplicado por el coeficiente sísmico en el caso del análisis estático, que calculando sería:

CM = 402092.89 kgf

CVR = 43549.16 kgf

C = 0.516

S = C * ( CM + CVR ) = 229951.30 kgf

El cortante basal puro en las direcciones SX y SY en el caso estático es 229963.01 kgf, coincidiendo con el valor del programa muy aproximadamente. La combinación con mayor cortante SX es 1.2CM + CV + SX + 0.3SY y en SY es 1.2CM + CV + SY +0.3SX y la mayor en la dirección de la gravedad es 1.2CM + 1.6CV, todo lo anterior es lo lógicamente esperado.


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“ ANÁLISIS



35

“ ANÁLISIS


3.1 VIGAS DE CONCRETO En ingeniería y arquitectura se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal. El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento. También pueden producirse por torsión, sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un forjado. Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prisma mecánico. COMPORTAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO REFORZADO

Las vigas de concreto simple son ineficientes como elementos sometidos a flexión debido a que la resistencia a la tensión en flexión es una pequeña fracción de la resistencia a la compresión. En consecuencia, estas vigas fallan en el lado sometido a tensión a cargas bajas mucho antes de que se desarrolle la resistencia completa del concreto en el lado de compresión. Por esta razón se colocan barras de acero de refuerzo en el lado sometido a tensión tan cerca como sea posible del extremo de la fibra sometida a tensión, conservando en todo caso una protección adecuada del acero contra el fuego y la corrosión. En una viga de concreto asi reforzada, el acero de refuerzo resiste la tensión causada por los momentos flectores, mientras que el concreto es capaz de resistir la compresión correspondiente. Esta acción conjunta de los dos materiales se garantiza si se impide su deslizamiento relativo, lo que se logra mediante la utilización de barras corrugadas con su alta resistencia por adherencia en la interfase acero-concreto y, si es necesario, mediante anclajes especiales en los extremos de las barras.


36

“ ANÁLISIS


DETERMINACIÓN DE LA FLEXIÓN RESISTENTE EN LA VIGA

Según el ACI 318-05, deben satisfacerse dos condiciones fundamentales cuando se calcula la resistencia de un elemento por medio del método de diseño por resistencia del reglamento: (1) el equilibrio estático y (2) la compatibilidad de las deformaciones. Debe satisfacerse el equilibrio entre las fuerzas de compresión y de tracción que actúan en la sección transversal para las condiciones de resistencia nominal. Para esta determinación utilizaremos el método del tanteo, el cual consiste en iterar con diferentes valores de c (profundidad del eje neutro) hasta que la fuerza de compresión en la sección sea igual o semejante a la de tensión en dicha sección (C = T) para que suceda el equilibrio estático de las fuerzas que actúan sobre la sección transversal de la viga. Con esto encontramos una resistencia a la flexión pura. Se usa el método por tanteo ya que el As de acero a compresión es igual al As de tensión, si se utiliza otro método probablemente el cálculo del momento resistente de la viga dará erróneo. La siguiente figura muestra las fuerzas a compresión y tensión actuando en la sección.

a) Sección Completa

b) Deformaciones Unitarias

c) Esfuerzos y Fuerzas

Donde: a=

*c

= 0.85 cuando f'c ≦4000 psi PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

37

“ ANÁLISIS


La deformación última del concreto (Ecu) equivale a 0.003. La fuerza de compresión en el concreto se calcula: Cc = 0.85 * f ' c * a * b

Por triangulo semejante obtenemos la deformación a nivel de acero a compresión: Es =

Ecu (c - d ' ) c

Si Es < Ey entonces el acero a compresión no fluye. Donde: Ey =

fy Es

Así mismo el acero en compresión Fs se puede calcular para determinar la fuerza a compresión en el mismo:

La fuerza a compresión total es la suma de la fuerza a compresión en el concreto y en el acero: C = Cc + Fs Deformación del acero a tensión: Es =

Ecu ( d - c ) c

Si Es > Ey entonces el acero a tensión fluye. Fuerza producida por el acero a tensión:


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“ ANÁLISIS


Determinación del momento resistente de la viga: M = å Fi * Yi = [Cc( d - a / 2)] + [Fs1(0)] + [Fs 2(d - d )]

Mn = Ø*M Mu < Mn Donde: Mu = momento último aplicado a la viga extraído del SAP2000. Mn = momento resistente factorizado. Ø = 0.9. RESISTENCIA POR CORTANTE

Las vigas de concreto armado presentan dos mecanismos para resistir a las fuerzas Cortantes: -

Resistencia pura del concreto.

-

Resistencia del acero transversal o diagonal

Como consecuencia, la capacidad resistente nominal viene dada por la siguiente expresión: Vn = Vc + Vs Vn: capacidad resistente nominal a corte de la viga de concreto armado Vc: capacidad resistente a corte del concreto simple Vs: capacidad resistente a corte del acero de refuerzo La condición básica que se debe cumplir para que la capacidad resistente sea adecuada con relación a las solicitaciones es que: Ø Vn = Ø (Vc + Vs)


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“ ANÁLISIS


Caso de Análisis: a) Si Vu > Ø Vc → Se requiere acero de refuerzo por cortante. Ø Vs = Vu - Ø Vc b) Si Vu < Ø Vc → No se requiere teóricamente acero por cortante, pero se debe colocar un acero mínimo para esta condición. a) Separación de estribos ( Vu > Ø Vc ) ·

El primer estribo se debe colocar a una distancia de 2 ó 5 cm del apoyo.

·

Sí Ø Vs > Ø*4*(f c) *b*d; Smáx=12 plg.

·

Sí Ø Vs ≦ Ø*4*(f c) b*d;

1/2

’

’

1/2

Smáx=

12 plg d/2 Av*fy/3.5b

;El menor valor resultante.

1/2

·

Para todos los casos se debe cumplir que: Ø Vs ≦ Ø*8*(f c) *b*d.

·

Espaciamiento necesario en una distancia S .

’

S=

Ø Av*fy*d Vu - Ø Vc

b) Separación de Estribos (Ø Vc >Vu) ·

Primer estribo colocado a 2 plg. ó 5 cm de la cara del apoyo.

S máx=

d/4 24 plg ; Rige el menor valor. Av*fy/3.5b


40

“ ANÁLISIS


3.2 COLUMNAS DE CONCRETO Las columnas son los miembros verticales a compresión de los marcos estructurales, que sirven para apoyar a las vigas cargadas. 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 progresivo de los pisos concurrentes y el colapso total último 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 allá que las vigas o que cualquier otro elemento estructural horizontal, especialmente porque las fallas de compresión proporcionan muy poca advertencia visual. TIPOS DE COLUMNAS

Las columnas se pueden clasificar con base a su forma y la disposición del refuerzo con la posición de la carga en la sección transversal y por la longitud de la columna en relación con sus dimensiones laterales. La forma y el arreglo del refuerzo identifican a los tres tipos de columnas que se describen a continuación: a) Columnas rectangulares o cuadradas con refuerzo longitudinal de varillas y estribos laterales. b) Columnas circulares con refuerzo longitudinal y refuerzo en espiral o con estribos. c) Columnas compuestas en las que se confinan perfiles estructurales en el concreto. Los perfiles estructurales se pueden colocar dentro de la jaula del refuerzo. Aunque las columnas con estribos son las que más se usan por sus costos menores de construcción, cuando se requiere un incremento en la ductilidad, como en las zonas sísmicas, también se usan columnas rectangulares o circulares con refuerzo espiral.


41



En base a la posición de la carga en la sección transversal, se puede clasificar a las columnas como cargadas axialmente o excéntricamente. Las columnas cargadas axialmente no soportan momentos. Sin embargo, en la práctica se debe de diseñar a todas las columnas para resistir alguna excentricidad no prevista o accidental que se puede producir por causas como las variaciones en el alineamiento vertical de la cimbra. Las columnas con carga excéntrica están sujetas a momento, además de la fuerza axial. axi al. El mom momento ento se puede puede convertir convertir en en una una carga carga P y una excen excentri tricidad cidad e . La falla en las column c olumnas as se puede presentar como resultado de una falla en el material por la fluencia inicial del acero en la cara de tensión o por el aplastamiento inicial del concreto en la cara c ara de compresión, o por la pérdida de la estabilidad lateral estructural. estructural. El SAP 2000 nos brinda el Momento actuante (Mu), axial actuante (Pu) y cortante actuante actuant e (Vu), que son llas as fuerzas internas máximas en la columna. ·

Calculo de la excentricidad:

eact. = Mact. / Pact. = Mu / Pu Donde: Mu: Es el momento de diseño de la columna extraído del SAP 2000 (kgf - cm) Pu: Es la carga axial de diseño diseño de la columna extraído extraído del SAP 2000 (kgf) Nota: Esto es para verificar si la fuerza cae dentro de la sección. Cuando la carga no se aplica directamente en el centroide de la columna esta es excéntrica. ·

Calculo del factor de resistencia para eleme elementos ntos a flexocompresión .

El factor de reducción de resistencia Ø, para secciones controladas por compresión será de 0.65.

0.65 £ f £ 0.90 (con estribos)


42



Por lo tanto se debe interpolar linealmente el valor de Ø, desde 0.65 para 0.1*fc*Ag hasta 0.9 para el valor de 0. Pu f ć * Ag

< 0.1

0.9 Φ

Interpolar -------------------

0

Pu f ć * Ag

0.65

---------Φ =

0.1

?

Al haber interpolado se obtiene el valor de

Φ

.

DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL DEL DIAGRAMA DE INTERACCIÓN INTERACCIÓN DE LA COLUMNA

Cuando las columnas están sometidas a carga axial y a Momento flexionante, flexionante, a esta acción se

le denomi denomina na Flexocompresión. Flexocompresión. La columna está sometida a flexión por

cargas laterales, estas pueden ser producidas por sismo, viento, etc. Al igual que las vigas, v igas, las columnas se diseñarán diseñarán por flexión con la diferencia que en la columna se empleará el método del tanteo que consiste en construir un diagrama de interacción, interacción, suponiendo suponiendo c (distancia al eje neutro) para determinar la carga axial resistente y el momento flexionante resistente en diferentes puntos en dicho diagrama. A diferencia de las vigas las columnas poseen carga axial. axial. Un diagrama de interacción es la representación gráfica del lugar geométrico de las combinaciones de carga axial y momento flexionante que hacen que un elemento alcance su resistencia. Así, si se s e cuenta con el diagrama de interacción de un elemento dado, se conocen todas las combinaciones de carga axial y momento que puede soportar.


43



Los diagramas de interacción tienen la forma general mostrada a continuación:


44

“ ANÁLISIS


Se puede definir un diagrama en forma aproximada estimando los siguientes puntos, o puntos cercanos a ellos: a) El punto Poc, que corresponde a carga axial de compresión pura, para el cual se supone un estado de deformaciones unitarias de compresión uniforme (en secciones simétricas). b) El punto D, que corresponde a la falla balanceada, para el cual se supone un estado de deformaciones unitarias definido por Ecu, en la fibra extrema en compresión y por Ey en el acero de tensión. Este estado de deformaciones es el que se tiene cuando, simultáneamente, el concreto alcanza su deformación máxima útil y el acero su límite de fluencia. C) El punto Mo, que corresponde a momento sin carga axial, para el cual se supone un estado de deformaciones para cálculos de resistencia a flexión. d) Un punto adicional entre los puntos Poc y D, y otros dos puntos entre los puntos D y M. En esta zona del diagrama es necesario, por su gran curvatura, calcular dos puntos como mínimo para definirlo. Estos puntos son suficientes para definir con precisión adecuada el diagrama de interacción. Con este diagrama puede conocerse la resistencia de la sección para cualquier combinación de P y M. Para determinar la resistencia por cortante de la columna se utilizará el mismo procedimiento de elementos sometidos a flexión.


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“ ANÁLISIS


3.3 MAMPOSTERÍA REVISIÓN POR CARGA AXIAL La carga axial que resiste cada muro se determina según las normas técnicas complementarias del Reglamento del Distrito Federal D.F. PR = FR X FE X f m X AT Donde: El factor de resistencia, FR, se tomará igual a 0.7 (sección NTCM 3.1.4.3) - FE: Factor de reducción por excentricidad y esbeltez (0.7 para muros internos y 0.6 para muros extremos) - f m: Resistencia a la compresión de la mampostería (55 kg/cm² según RNC-07) - AT: Área bruta de la sección transversal del muro

FUERZA CORTANTE RESISTIDA POR LA MAMPOSTERÍA No se considerará incremento alguno de la fuerza cortante resistente por efecto de las vigas y columnas de muros confinados. La resistencia a cargas laterales será proporcionada por la mampostería. La fuerza cortante resistente de diseño, V mR se determinará como sigue: VmR = FR (0.5Vm*A T + 0.3 P) ≦ 1.5 FR*V m*AT Donde: - FR: factor de resistencia de 0.7 para muros confinados - Vm* no deberá exceder a 6 kg/cm² (sección NTCM 5.4.2) - AT: Área bruta de la sección transversal del muro - La carga vertical (P) se deberá tomar positiva en compresión y deberá considerar las acciones permanentes, variables con intensidad instantánea, y accidentales que conduzcan al menor valor y sin multiplicar por el factor de carga. Si la carga vertical P es de tensión, se despreciará la contribución de la mampostería VmR.


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“ ANÁLISIS


3.4 ELEMENTOS SECUNDARIOS CLAVADORES DE TECHO

En general, los clavadores también conocidos como largueros de techo se diseñan como una viga simplemente apoyada, que sostiene una carga distribuida uniforme (Cubierta techo). Las cargas aplicadas a los largueros, serán la cubierta de zinc, el cielo falso, accesorios, una carga viva adicional de 10 kg/m 2 y una carga viva puntual al centro del claro de 100kg para elementos secundarios estipulada por el Reglamento Nacional de la Construcción(RNC-07). La pendiente de techo es la requerida por arquitectura. Las cargas mayoradas dependerán de la combinación de carga más crítica para el diseño. Control por Flexión fbmáx. =

Mx Sx

+

My Sy

Condición: fbmáx < 0.60fy, La sección es adecuada por flexión. Control po r Deflexión

Deflexión Permisible para combinación carga muerta más carga viva. D=

L

, La sección es adecuada por deflexión.

240

El proceso de diseño de largueros es iterativo. Es decir, suponemos una sección de prueba, revisamos si es satisfactoria, si no lo es, volvemos a suponer otra sección y así sucesivamente hasta que se cumplan los requisitos tanto de resistencia como de servicio. Un elemento que casi siempre debe tomarse en cuenta, es el sag-rod. Los sag-rod reducen los momentos respecto al alma de los largueros hasta en un 91% proporcionan soporte lateral y son muy útiles para mantener alineados a estos durante el montaje, hasta que la cubierta se instala. Nota: Las vigas metálicas serán revisadas de la misma forma que los clavadores de techo. PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

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“ ANÁLISIS



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“ ANÁLISIS



49

“ ANÁLISIS


4.1 DISEÑO DE ESTRUCTURA DE TECHO 4.1.1 DISEÑO DE LARGUEROS DE TECHO Se determinó según el programa SAP2000 el larguero crítico para la combinación carga muerta más carga viva, siendo el elemento número (727), el cual en la siguiente figura se muestra su ubicación en el Modelo de SAP 2000:

Vista en planta de estructura de techo en Modelo SAP 2000


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“ ANÁLISIS


FUERZAS INTERNAS MÁXIMAS EN LARGUERO DE TECHO (P-1)

DEFLEXIÓN ACTUANTE


51

“ ANÁLISIS


Datos de larguero crítico (2” x 4” x 1/8”) L = 2.72 m

Sx = 21.20 cm³

W = 5.25 kg/m

Sy =

A = 6.68 cm²

θ =

6.31 cm³ 11 .310

Control por Flexión fbmáx. =

fbmáx. =

Mx My Sx

+

Sy

2684.31kg.cm 169.46kg.cm + 21.20cm3 6.31cm 3

fbmáx. = 153.47kg / cm 2

Condición: fbmáx < 0.60fy fy = 2531 kg/cm2 0.60fy = 1518.60 kg/cm 2 153.47 kg/cm2 < 1518.60 kg/cm2 ok!! Cumple. La sección es adecuada por flexión. Control po r Deflexión

Deflexión Permisible △perm.=

L

240

=

272 = 1.13cm 240

Deflexión Actuante △act. = 0.04cm

Condición: △act. < △perm. 0.04cm < 1.13cm ok!! Cumple. La sección es adecuada por deflexión.


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“ ANÁLISIS


4.1.2 DISEÑO DE VIGA METÁL ICA DE TECHO FUERZAS INTERNAS MÁXIMAS EN VIGA METÁL ICA DE TECHO (VM-2)

DEFLEXIÓN ACTUANTE


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“ ANÁLISIS


Datos de Viga Metálica crítica (4" x 8" x 1/8") L = 5.00 m Sx = 103.25 cm³ W = 14.87 kg/m Sy = 70.54 cm³ 0 θ = 11.31 A = 18.95 cm²

Control por Flexión fbmáx. = fbmáx. =

Mx Sx

55103.89kg.cm 103.25cm3

fbmáx. = 533.69kg / cm 2

Condición: fbmáx < 0.60fy fy = 2531 kg/cm2 0.60fy = 1518.60 kg/cm 2 533.69 kg/cm2 < 1518.60 kg/cm2 ok!! Cumple. La sección es adecuada por flexión. Control po r Deflexión

Deflexión Permisible △perm.=

L

240

=

500 = 2.08cm 240

Deflexión Actuante △act. = 0.23 cm

Condición: △act. < △perm. 0.23 cm < 2.08 cm

ok!! Cumple. La sección es adecuada por deflexión.


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“ ANÁLISIS



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“ ANÁLISIS

UBICACIÓN


DE

ELEMENTOS

CONFINANTES

CRÍTICOS

DE

CONCRETO

REFORZADO EN EL MODELO DE SAP2000. Viga Corona Crítica en Eje A SAP2000

Elementos Críticos en Eje D SAP2000


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“ ANÁLISIS


4.2 DISEÑO DE ELEMENTOS CONFINANTES 4.2.1 DISEÑO DE COLUMNA


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“ ANÁLISIS


DATOS GENERALES DE COLUMNA CRÍTICA C-6

Datos de columna crítica (C-6) "SAP2000 V14"

Pu = 7.43 ton Mu = 6.75 ton.m Vu = 8.57 ton

7430.00 kg 675000.00 kg.cm 8571.46 kg

Combinación 0.9CM-0.30SX+SY

Datos de columna crítica (C-6) L = 3.20 m

As1= 5.94 cm²

(3 # 8)

H = 40 cm

As2= 3.96 cm²

(2 # 8)

b = 35 cm

As3= 5.94 cm²

(3 # 8)

d' = 4 cm d = 36 cm Ag = 1400 cm² Ecu=

0.003

AsTotal = 15.84 cm²

(8 # 8)

f'c = 210 kg/cm² fy = 2800 kg/cm² Es = 2000000 kg/cm²

DETERMINACIÓN DEL DIAGRAMA DE INTERACCIÓN

1)

Poc = 294.25 ton

Poc > Pu


OK!!!

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“ ANÁLISIS


C = 18 cm a = 15.3 cm

2)

Ecu=0.003 Es1

Fs1 Cc

a=

Fs2

Es2

Es3

Fs3

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 95.59 ton

E s1 =

Ecu (c - d ' ) c

Ey =

= 0.0023 Es1 > Ey

fy Es

=

E s 2 =

fs=Es2*Es= Fs2=As2*fs=

E s 3 =

Ecu ( d - c ) c

=

c

2 E 6kg / cm ²

= 0.0014

Acero fluye fs = fy Fs1=As1*fy=

Ecu(h / 2 - c)

2800 kg / cm ²

=

0.0003

16.63 ton

Es2 < Ey

Acero no fluye

fs ≠ fy

0.67 ton/cm² 2.64 ton

0.0030

Es3 > Ey Fs3=As3*fy=

Acero fluye fs = fy 16.63 ton

P = å Fi = Fs1 + Cc - Fs2 - Fs3 =

92.95 ton

M = åFi*Yi = [Fs1(h / 2 - d ' )] + [Cc(h / 2 - a / 2)] + [Fs2(0)] + [Fs3(d - h / 2)]

M = 17.13 ton.m


59

“ ANÁLISIS


3) 0.003

Es1

Cc

a=

Fs1

C = 4.5 cm a = 3.83 cm

Fs2

Es2

Es3

Fs3

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 23.84 ton

E s1 =

Ecu (c - d ' ) c

=

Es1 < Ey fs=Es1*Es=

0.0003

Ey =

fy Es

=

2800kg / cm² 2 E 6kg / cm²

Acero no fluye

fs ≠ fy

0.0104

Es2 > Ey

Fs2=As2*fy=

11.09 ton

0.0211

Es3 > Ey

Fs3=As3*fy=

16.63 ton

=

0.0014

0.65 ton/cm²

Fs1=As1*fs= 3.88 ton

E s 2 =

Ecu(h / 2 - c)

E s 3 =

c

Ecu ( d - c ) c

=

=

P = å Fi = Fs1 + Cc - Fs2 - Fs3 =

Acero fluye

fs = fy

Acero fluye

fs = fy

0.00 ton


M = 7.60 ton.m PRESENTADO POR: BR. RAÚL JOSUÉ HERNÁNDEZ JARQUÍN

60

“ ANÁLISIS


C = 36.0 cm a = 30.60 cm

4) Calcular un punto entre Poc y el punto de Falla Balanceada Ecu=0.003 Es1

=d=c

Fs1 Cc Fs2

Es2

Es3

Fs3

Cc = 0.85 * f ' c * a * b =

E s1 =

Ecu (c - d ' ) c

= 0.0027

Es1 > Ey

Ey =

Acero fluye Fs1=As1*fy=

E s 2 =

Ecu(h / 2 - c)

fs=Es2*Es= Fs2=As2*fs=

c

=

191.17ton

0.0013

fy Es

=

2800kg / cm² 2 E 6kg / cm²

=

0.0014

fs = fy 16.63 ton

Es2 < Ey

Acero no fluye fs ≠ fy

2.67 ton/cm² 10.56 ton

Es3 = 0, Fs3 = 0

P = å Fi = Fs1 + Cc + Fs 2 + Fs 3 =

218.37 ton



61

“ ANÁLISIS


C = 10.5 cm a = 8.93 cm

5) Primer Punto entre Falla Balanceada y Flexión Pura

Ecu=0.003

Fs1 Cc

Es1

Fs2

Es2

Es3

Fs3

Cc = 0.85 * f ' c * a * b =

E s1 =

Ecu (c - d ' ) c

0.0019

=

Es1 > Ey

55.76 ton

Ey =

Acero fluye Fs1=As1*fy=

E s 2 =

Ecu(h / 2 - c) c

=

0.0027 Fs2=As2*fy=

E s 3 =

Ecu ( d - c ) c

=

0.0073 Fs3=As3*fy=

fy Es

=

2800kg / cm² 2 E 6kg / cm²

= 0.0014

fs = fy 16.63 ton

Es2 > Ey

Acero fluye

fs = fy

Acero fluye

fs = fy

11.09 ton

Es3 > Ey 16.63 ton

P = å Fi = Fs1 + Cc - Fs2 - Fs3 =

44.67 ton


M = 13.99 ton.m


62

“ ANÁLISIS

Y DISEÑO DE EDIFICIO DE DOS NIVELES DE MAMPOSTERÍA CONFINADA ” C = 7 cm a = 5.95 cm

6) Segundo Punto entre Falla Balanceada y Flexión Pura Ecu=0.003

Cc Fs1

Es1

Fs2

Es2

Es3

Fs3

Cc = 0.85 * f ' c * a * b =

E s1 =

Ecu (c - d ' ) c

=

0.0013

Ey =

Acero no fluye

Es1 < Ey

37.17 ton

fy Es

=

2800 kg / cm² 2 E 6kg / cm ²

=

0.0014

fs ≠ fy

fs=Es1*Es= 2.57 ton/cm² Fs1=As1*fs=

E s 2 =

15.27 ton

Ecu(h / 2 - c) c

= 0.0056

Fs2=As2*fy=

E s 3 =

Ecu ( d - c ) c

= 0.0124 Fs3=As3*fy=

Es2 > Ey

Acero fluye

fs = fy

Acero fluye

fs = fy

11.09 ton

Es3 > Ey 16.63 ton

P = å Fi = Fs1 + Cc - Fs2 - Fs3 =

24.73 ton



63

“ ANÁLISIS


Resumen de datos calculados para construcción del diagrama de Interacción

Punto No.

C (cm)

Momento (ton.m)

Axial (ton)

e (m)

0

294.25 218.37 92.95 44.67 24.73 0

0 0.05 0.18 0.31 0.46

1 4 5 6

36.00 18.00 10.50 7

3

4.49

2

11.65 17.13 13.99 11.43 7.60

0

DIAGRAMA DE INTERACCION RESULTANTE

P(ton) 2 9 4 .2 5

Falla en Com pr esi ón (Flexi ón)

1

2 1 8 .3 7

4

9 2 .9 5

Falla en Tensi ón (Flex ió n)

2

4 4 .6

7 M n 2 4 = 1 0 .2 4 .7 3 t o n 7

Punt o de Falla Balan ceada

5

.4 3

0

e

ac t.

= e

ca lc .

6

6 37 P 1 1 1 1 . 7 n 1 . . 6 3 . . 9 5 6 0 = 9 4 3 5 9

. 3 1 t o n . m


1 7 . 1 3

M(ton.m)

64

“ ANÁLISIS


eact.=Mact. / Pact. eact.= 6.75 ton.m / 7.43 ton eact.= 0.91m Al construir la línea recta equivalente a e act., que viene desde el origen e intercepta la curva del diagrama de interacción, se obtienen los valores resistentes de M y P de la columna. Mn = 9.31ton.m Pn = 10.24 ton, donde e calc.= Mcalc. / Pcalc. = 0.91m Revisar si e act. = ecalc . 0.91 m = 0.91m ok!!! Calcular Pu

0.9 Φ 0.65

= 0.025 < 0.1

Ok!!  f ć * Ag

Interpolando ---------0 ---------0.025 ---------0.1 Φ = 0.84

Momento y Axial nominal resistente de la columna: Mn = 0.84 (9.31ton.m) = 7.82 ton.m ,

Φ Mn

> Mact. Ok!!

Pn = 0.84 (10.24 ton) = 8.60 ton.m ,

Φ Pn

> Pact. Ok!!


65

“ ANÁLISIS


DISEÑO POR CORTANTE

f Vc=f *(0.53) * fc*bw *d ØVc =

; Ø = 0.75

7258 kg

1) Vu > Ø Vc → Se requiere acero de refuerzo por cortante. Ø Vs = Vu - Ø Vc Ø Vs = 8571.46 kg 7258 kg = 1313.46 kg 1/2

2) Comprobar si Ø Vs ≦ Ø*4*(f c) b*d (S.I.) ’

1313.46 kg < 15023.25 kg, ok por lo tanto la separación máxima se regirá por el menor de los valores:

S máx=

12 plg d/2 Av*fy/3.5b

S máx.: 12 plg = 30 cm 36 / 2 = 18 cm ; RIGE S = 18 cm (2*0.71cm²)*2800kg/cm² = 32.57 cm 122.5

Colocar estribos No.3 (3/8” ), primeros 5 @ 5 cm, resto @ 15 cm.


66

“ ANÁLISIS


4.2.2 DISEÑO DE VIGA 4.2.2.1 DISEÑO DE VIGA CORONA

V - COR

I


67

“ ANÁLISIS


Cálculo del Momento Resistente

C = 3.89 cm a = 3.30 cm

Ecu=0.003

Cc Fs1

Es1

Es2

Fs2

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 11.79 ton

E s 1 =

Ecu ( d '- c )

=

c Es1 < Ey

Ey =

0.0001

Acero no fluye

fy Es

=

2800kg / cm² 2 E 6kg / cm²

=

0.0014

fs ≠ fy


Es 2 =

0.70 ton

Ecu ( d - c ) c

= 0.0209

Es2 > Ey

Acero fluye

fs = fy

Fs2=As2*fy= 11.09 ton

REVISAR EQUILIBRIO = C T 11.79 ton

M

=

å

Fi

*

Yi

11.79 ton OK!!! CUMPLE

=

= [Cc ( d - a / 2 ) ] +

[Fs 2 ( d

- d ) ]

M = 3.27 ton.m

øMn = 2.94 ton.m

> 1.15 ton.m

Ok!! cumple …


68

“ ANÁLISIS



f Vc=f *(0.53) * fc*bw *d ;

Ø = 0.75

ØVc = 3571.40 kg La resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto resultó de 3571.40 kg, la cual es mayor que la fuerza actuante máxima Vu de 905.42 kg, por lo tanto no se requiere acero por cortante, ya que el concreto absorbe los esfuerzos de corte por sí solo, pero se debe colocar un acero mínimo. El límite de espaciamiento para los estribos está determinado por la disposición 11.5.5.1 ACI-05. Esta disposición expresa que el espaciamiento del refuerzo de cortante colocado perpendicularmente al eje del elemento no debe exceder de d/2 en elementos de concreto no preesforzado. Por lo tanto se dispondrá de un refuerzo por cortante de estribos de varillas No.3 (3/8 ), primeras 5 a cada 5 cms en uniones y el resto a cada 15 cms.


69

“ ANÁLISIS


4.2.2.2 DISEÑO DE VIGA DINTEL

VI - 2


70

“ ANÁLISIS



C = 3.32 cm a = 2.83 cm

Ecu=0.003

Cc Fs1

Es1

Es2

Fs2

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 7.57 ton

E s 1 =

Ecu ( d '- c )

=

c

Es1 < Ey

0.0002

Ey =

fy Es

=

2800 kg / cm ² 2 E 6kg / cm²

Acero no fluye

fs ≠ fy

0.0119

Es2 > Ey Acero fluye

=

0.0014


Es 2 =

0.45 ton Ecu (d - c) c

=

fs = fy


REVISAR EQUILIBRIO C = T 7.57 ton M

=

å

Fi

*

Yi

=

= [Cc ( d - a / 2 ) ] +

7.57 ton

[Fs 2 ( d

OK!!! CUMPLE

- d ) ]

M = 1.08 ton.m

øMn = 0.97 ton.m

> 0.65 ton.m

Ok!! cumple …


71

“ ANÁLISIS



f Vc=f *(0.53) * fc*bw *d

; Ø = 0.75

ØVc = 1425.68 kg La resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto resultó de 1425.68 kg, la cual es mayor que la fuerza actuante máxima Vu de 1067.96kg, por lo tanto esta viga requiere de refuerzo por cortante mínimo, ya que el concreto absorbe los esfuerzos de corte por sí solo. El límite de espaciamiento para los estribos está determinado por la disposición 11.5.5.1 ACI-05. Esta disposición menciona que el espaciamiento del refuerzo de cortante colocado perpendicularmente al eje del elemento no debe exceder de d/2 en elementos de concreto no preesforzado. Por lo tanto se dispondrá de un refuerzo por cortante de estribos de varillas lisas No.2 (1/4 ), primeras 5 a cada 5 cms en uniones y el resto a cada 10 cms.


72

“ ANÁLISIS


4.2.2.3 DISEÑO DE VIGA INTERMEDIA

V-I


73

“ ANÁLISIS



C = 2.50 cm a = 2.10 cm

Ecu=0.003

Cc Fs1

Es1

Es2

Fs2

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 7.51 ton

E s 1 =

Ecu ( d '- c )

=

c Es1 < Ey

Ey =

0.0012

fy Es

=

2800 kg / cm ² 2 E 6 kg / cm ²

Acero no fluye

fs ≠ fy

0.017


=

0.0014


Es 2 =

3.53 ton Ecu (d - c) c

=

fs = fy


REVISAR EQUILIBRIO C = T 7.51 ton

M

=

å

Fi

*

Yi

=

= [Cc ( d - a / 2 ) ] +

7.51 ton

[Fs 2 ( d

OK!!! CUMPLE

- d ) ]

M = 0.70 ton.m

øMn = 0.63 ton.m

> 0.50 ton.m

Ok!! cumple …


74

“ ANÁLISIS



f Vc=f *(0.53) * fc*bw *d

; Ø = 0.75

ØVc = 1900.91 kg La resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto resultó de 1900.91kg, la cual es mayor que la fuerza actuante máxima Vu de 692.15 kg, por lo tanto esta viga requiere de refuerzo por cortante mínimo, ya que el concreto absorbe los esfuerzos de corte por sí solo. El límite de espaciamiento para los estribos está determinado por la disposición 11.5.5.1 ACI-05. Esta disposición menciona que el espaciamiento del refuerzo de cortante colocado perpendicularmente al eje del elemento no debe exceder de d/2 en elementos de concreto no preesforzado. Por lo tanto se dispondrá de un refuerzo por cortante de estribos de varillas lisas No.2 (1/4 ), primeras 5 a cada 5 cms en uniones y el resto a cada 10 cms.


75

“ ANÁLISIS


4.2.2.4 DISEÑO DE VIGA DE ENTREPISO

VE - 2


76

“ ANÁLISIS



C = 3.1 cm a = 2.60 cm

Ecu=0.003

Cc Fs1

Es1

Es2

Fs2

Cc = 0.85 * f ' c * a * b = 9.29 ton

E s 1 =

Ecu ( d '- c )

=

c Es1 < Ey

Ey =

0.0004

fy Es

=

2800 kg / cm ² 2 E 6kg / cm²

Acero no fluye

fs ≠ fy

0.023


=

0.0014


Es 2 =

2.18 ton

Ecu (d - c) c

=

fs = fy


REVISAR EQUILIBRIO = C T 9.29 ton

M

=

å

Fi

*

Yi

=

= [Cc ( d - a / 2 ) ] +

9.29 ton

[Fs 2 ( d

OK!!! CUMPLE

- d ) ]

M = 1.84 ton.m

øMn = 1.66 ton.m

> 1.07 ton.m

Ok!! cumple …


77

“ ANÁLISIS



f Vc=f *(0.53) * fc*bw *d ØVc =

; Ø = 0.75

3052.97 kg

La resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto resultó de 3052.97kg, la cual es mayor que la fuerza actuante máxima Vu de 1734.89 kg, por lo tanto esta viga requiere de refuerzo por cortante mínimo, ya que el concreto absorbe los esfuerzos de corte por sí solo. El límite de espaciamiento para los estribos está determinado por la disposición 11.5.5.1 ACI-05. Esta disposición menciona que el espaciamiento del refuerzo de cortante colocado perpendicularmente al eje del elemento no debe exceder de d/2 en elementos de concreto no preesforzado. Por lo tanto se dispondrá de un refuerzo por cortante de estribos de varillas lisas No.2 (1/4 ), primeras 5 a cada 5 cms en uniones y el resto a cada 10 cms.


78

“ ANÁLISIS


4.3 DISEÑO DE MURO DE MAMPOSTERÍA CONFINADA Datos de Cargas Ac tuantes en el mur o extr aído d el SAP 2000 v14 Combo 1.2CM + CV + 0.30SX + SY Pu

1493.00 kg

Vu

2788.212 kg

Datos del mur o crítico (elemento No.62) Altura del mur o 1.75 m (H) Longitud de muro 1.57 m (L) Espesor d el muro 15.0 cm (t)

Revisión por carga axial: PR = FR X FE X f m X AT PR = 0.7 * 0.6 * 55kg/cm² * 157 cm * 15 cm PR = 54400.15 kg

PR > Pu, Ok , el muro soporta las solicitaciones por carga axial.

Fuerza cortante resistida por la mampostería: VmR = FR (0.5Vm*A T + 0.3 P) ≦ 1.5 FR * Vm * AT VmR = 0.7(0.5* 6 kg/cm² * 157cm * 15cm + 0.3 * 1493 kg) VmR = 5259.03, pero menor que (1.5 * 0.7 * 6 kg/cm² * 157 cm * 15 cm) 5259.03 kg < 14836.50 kg, ok!! cumple

Comprobar si VmR > Vu 5259.03 kg > 2788.212 kg ok!! Cumple, el muro trabaja al 53% de su capacidad total y resiste bajo cargas laterales.


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“ ANÁLISIS



80

“ ANÁLISIS


Para finalizar este trabajo se exponen de forma general las consideraciones fundamentales que describen el proceso de cumplimiento de los objetivos propuestos en este proyecto.

5.1 CONCLUSIONES El edificio cumple con los criterios de diseño estructural de manera satisfactoria, por su configuración estructural (simetría, simpleza, uniformidad) y buena disposición de los elementos estructurales, lo cual se comprobó al ser sometido a las acciones de cargas permanentes, variables y accidentales, según zonificación del mismo en Nicaragua, materiales utilizados y destino estructural, comportándose con ductilidad al momento de resistir la combinación de los embates de las mismas. El análisis y diseño de la superestructura se realizó utilizando el software SAP2000 v14 (Structural Analysis Program), donde se procuró que la estructura analizada fuese revisada por el programa a través de un modelo idealizado que representa el prototipo físico del proyecto, habiendo utilizado para ello gran parte de las herramientas que provee este software, el cual brinda un grado de confiabilidad al diseñador al mostrar el comportamiento de las estructuras y a la vez conocer con claridad los elementos que cumplirán con las normas de diseño propuestas y las distintas solicitaciones de cargas. También se trató que los datos introducidos al programa fueran consistentes a la naturaleza del modelo, parámetros que fueron importantes para obtener resultados correctos tanto en el análisis como en el diseño estructural. Es importante en cualquier tipo de estructuras revisar las deflexiones provocadas por las diferentes cargas que las afectan, habiendo realizado en el presente trabajo un chequeo de deflexiones verticales en el sistema de techo, donde se utilizó para esto los valores permisibles propuestos por el RNC-07, estando verificado que los largueros de techo y vigas metálicas de la estructura en estudio tendrán un buen comportamiento, esto por la comparación con las deflexiones actuantes, las que fueron calculadas en la superestructura por el programa SAP2000.


81

“ ANÁLISIS


La cantidad de muros dispuestos en cada una de las direcciones de análisis aportan suficiente resistencia a cortante ante las acciones de cargas laterales a las que está expuesta la estructura. Se revisó el muro crítico de mampostería, el cual resultó que trabaja al 53% de su capacidad total, bajo la acción de las fuerzas sísmicas, resaltándose que este material tiene buen desempeño sísmico. Como se expresó anteriormente el diseño estructural de los elementos de la superestructura se efectuó mediante SAP2000, pero siempre es necesario efectuar una revisión manual del diseño de los elementos estructurales, la cual se realizó por medio de hojas de cálculo de excel, lo cual conlleva a tener la certeza de que los cálculos que realizó el software están correctos. Los planos presentados en la parte final de este trabajo, no es más que la representación gráfica de todos los resultados obtenidos en el diseño, se procuró que fueran lo más detallado posible para que el lector tenga una visión más amplia de lo relacionado a este proyecto. Este trabajo presenta requisitos mínimos en estructuración, análisis y diseño, que una edificación de dos niveles de mampostería confinada debe de poseer para permitir el flujo adecuado de las fuerzas que generan las distintas acciones de diseño y así alcanzar un buen comportamiento estructural, especialmente cuando se encuentren sometidos a fuerzas sísmicas.


82

“ ANÁLISIS


5.2 RECOMENDACIONES Aplicar a todo sistema estructural que se va a erigir los requerimientos de diseño y construcción, así como la reparación y refuerzo de los ya existentes que lo requieran, esto con el objetivo principal: evitar pérdidas de vidas y disminuir la posibilidad de daños físicos a personas y teniendo en cuenta que los costos de construcción y de mantenimiento deben de ser razonables con relación al comportamiento antisísmico aceptable. El análisis sísmico en las estructuras se ha convertido en parte esencial del diseño estructural ya que la mayoría de fallas en las edificaciones se deben a los sismos, es por esto que los ingenieros de nuestro país están en la obligación de un análisis de este tipo por cada estructura que diseñen, ya que estarán previendo futuras fallas en las estructuras. Analizar toda estructura en tres dimensiones auxiliándose de los programas correspondientes, esto permite tener más tiempo para observar todos los detalles en todos los elementos debido a las posibles fuerzas en todas las direcciones de manera automática. En gabinete el diseñador tiene que establecer con claridad el destino estructural del edificio, ya que de esto depende el buen funcionamiento del mismo, esto porque con frecuencia en nuestro país las estructuras se están modificando para otros usos u ocupaciones y se sabe que una estructura no sólo falla cuando colapsa sino también cuando se utiliza para el fin del cual no fue diseñada.


83

“ ANÁLISIS



84

“ ANÁLISIS


BIBLIOGRAFÍA 1.-Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. IV Edición. México: Limusa, 2005. 2.-Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318S-05) and Commentary (ACI 318SR-05). 3.-Reglamento Nacional De Construcción, República de Nicaragua-Ministerio de Transporte e Infraestructura, RNC-07. 4.-Procesos y técnicas de Construcción. 2da Edición, 2002. 5.-Propuesta de Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, México, 2004.


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“ ANÁLISIS



86

“ ANÁLISIS


Características Mecánicas del Concreto introducidas al Programa SAP 2000.


87



Características Características Mecáni Mecánicas cas del Acero de Refuerzo Refuerzo introducidas al Progr P rograma ama SAP 2000.


88



Características Características Mecáni Mecánicas cas del Acero Estructural introducidas al Programa SAP 2000.


89



Características Mecánicas de la Mampostería introducidas al Programa SAP 2000.


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“ ANÁLISIS


Tipos de cargas definidas para el Análisis Estructural SAP 2000

Aplicación del coeficiente sísmico al Programa SAP 2000 (Dirección X y Y)


91

Tesina Raúl Mampostería

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