Comport Amien To

"UNIVERSIDAD NACIONAL TORIBIO RODRIGUEZ DE MENDOZA DE AMAZONAS "CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS MATERIALES

"UNIVERSIDAD NACIONAL TORIBIO RODRIGUEZ DE

MENDOZA DE AMAZONAS"

ESTUDIANTE:

LENY

ROXANA ESPINOZA VALLEJOS

DOCENTE:

Ing. PERCY RAMOS TORRES

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LOS MATERIALES Ing. PERCY RAMOS TORRES1

" UNIVERSIDAD NACIONAL TORIBIO RODRIGUEZ DE MENDOZA DE AMAZONAS "CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO:

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

AÑO: 2015

CONTENIDO

I. INTRODUCCIÓN...............................................................................................................3II. OBJETIVOS....................................................................................................................4

2.1. Objetivo general...........................................................................................................42.2. Objetivos específicos....................................................................................................4

III. NORMAS EMPLEADAS................................................................................................5IV. PREDIMENSIONAMIENTO Y ESTRUCTURACION.................................................54.1. Criterios de Estructuración...............................................................................................5

a) Simplicidad Y Simetría.................................................................................................5b) Resistencia Y Ductilidad...............................................................................................6c) Hiperestaticidad Y Monolitismo...................................................................................6d) Uniformidad Y Continuidad De La Estructura.............................................................6e) Rigidez Lateral.............................................................................................................7f) Existencia De Losas Que Permiten Considerar A La Estructura Como Una Unidad ( Diafragma Rígido )............................................................................................................7g) Elementos No Estructurales.........................................................................................8h) Sub - Estructura O Cimentación...................................................................................8

4.2. Estructuración...............................................................................................................94.3. Predimensionamiento...................................................................................................9

a) Aligerados....................................................................................................................9b) Vigas..............................................................................................................................10

d) Zapatas.......................................................................................................................10V. MATERIALES EMPLEADOS..........................................................................................11

5.1. Concreto.....................................................................................................................115.2. Albañilería..................................................................................................................125.3. Acero Corrugado:.......................................................................................................12

VI. CONFIGURACIÓN DE LA EDIFICACIÓN................................................................13VII. MODELACIÓN CON EL SOFTWARE SAP2000........................................................15



VIII. CONCLUSIONES......................................................................................................17IX. RECOMENDACIONES................................................................................................18X. ANEXOS...........................................................................................................................19

I. INTRODUCCIÓN

La realidad que se vive en muchas partes del mundo y en el Perú es la existencia de las

edificaciones. Estas edificaciones se van desarrollando cada vez con mayor altura,

gracias a las nuevas tecnologías. Es por eso que en las zonas sísmicas es necesario

buscar una manera adecuada para modelar las estructuras, la cuál sea capaz de ser la

óptima para llegar a un diseño adecuado y eficiente.

Otro aspecto a considerar es la arquitectura de cada edificación que permite crear

espacios irregulares, por lo cual los ingenieros civiles deben tener un debido

conocimiento del comportamiento de los materiales de construcción a utilizar y deben

dar un buen análisis y diseño estructural a la edificación, mayormente en zonas con alta

actividad sísmica.



En este informe se presenta el predimensionamiento de elementos estructurales de una

edificación de 05 pisos destinada para distintos usos, los cuales nos conllevan a hacer un

análisis con el sofware SAP 2000.

II. OBJETIVOS

II.1. Objetivo general

Realizar el predimensionamiento de los elementos estructurales de una

edificación de multiusos y realizar el análisis de los elementos estructurales

con el software SAP 2000.

II.2. Objetivos específicos.

Predimensionar los elementos estructurales de un edificio de 05 pisos.

Realizar el metrado de cargas del edificio.

Ingresar datos al software SAP 2000.



III. NORMAS EMPLEADAS

Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales

Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) – Normas Técnicas de

Edificación (N.T.E.)

Norma Técnica E-020, Cargas.

Norma Técnica E-030, Diseño Sismorresistente.

Norma Técnica E-050, Suelos y Cimentaciones.

Norma Técnica E-060, Concreto Armado.

Norma Técnica E-070, Albañilería.

Norma de Construcciones en Concreto Armado ACI 318-05

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son

de la última edición.

IV. PREDIMENSIONAMIENTO Y ESTRUCTURACION

IV.1. Criterios de Estructuración.



Los principales criterios que son necesarios tomar en cuenta para lograr una buena

Estructuración y un buen comportamiento de los elementos estructurales, son:

a) Simplicidad Y Simetría

La experiencia ha demostrado repetidamente que las estructuras simples se comportan

mejor durante los sismos. Hay dos razones principales para que esto sea así. Primero,

nuestra habilidad para predecir el comportamiento sísmico de una estructura es

marcadamente mayor para las estructuras simples que para las complejas; y segundo,

nuestra habilidad para idealizar los elementos estructurales es mayor para las estructuras

simples que para las complicadas.

La simetría de la estructura en dos direcciones es deseable por las mismas razones; la

falta de simetría produce efectos torsionales que son difíciles de evaluar y pueden ser

muy destructivos.

b) Resistencia Y Ductilidad

Las estructuras deben tener resistencia sísmica adecuada por lo menos en dos

direcciones ortogonales o aproximadamente ortogonales, de tal manera que se garantice

la estabilidad tanto de la estructura como un todo, como de cada una de sus elementos

estructurales.

Las cargas deben transferirse desde su punto de aplicación hasta su punto final de

resistencia. La característica fundamental de la solicitación sísmica es su eventualidad;

por esta razón, las fuerzas de sismo se establecen para valores intermedios de la

solicitación, confiriendo a la estructura una resistencia inferior a la máxima necesaria,

debiendo complementarse el saldo otorgándole una adecuada ductilidad.

Esto requiere preparar a la estructura para ingresar en una etapa plástica, sin que se

llegue a la falla. Otro antecedente importante que debe ser tomado en cuenta en la

concepción de estructuras aporticadas, es la ubicación de las rótulas plásticas. El diseño

debe tender a que estas se produzcan en los elementos que contribuyan menos a la

estabilidad de la estructura, por esta razón, es conveniente que se produzcan en las vigas

antes que en las columnas.

Los criterios de ductilidad deben también extenderse al dimensionamiento por corte, ya

que en el concreto armado la falla por corte es de naturaleza frágil. Para lograr este

objetivo, debe verificarse en el caso de una viga, que la suma de los momentos flectores



extremos divididos por la luz sea menor que la capacidad resistente al corte de la viga; y

en general para cualquier elemento, que la resistencia proporcionada por corte sea

mayor que la resistencia proporcionada por flexión.

c) Hiperestaticidad Y Monolitismo

Como concepto general de diseño, debe indicarse la conveniencia de que las estructuras

tengan una disposición hiperestática; ello logra una mayor capacidad resistente.

d) Uniformidad Y Continuidad De La Estructura

La estructura debe ser continua tanto en planta como en elevación, con elementos que

no cambien bruscamente su rigidez, para evitar la concentración de esfuerzos.

e) Rigidez Lateral

Para que una estructura pueda resistir fuerzas horizontales sin tener deformaciones

importantes, será necesario proveerla de elementos estructurales que aporten rigidez

lateral en sus direcciones principales.

Las estructuras flexibles tienen la ventaja de ser más fáciles de analizar y de alcanzar la

ductilidad deseada. Sus desventajas son: que el pórtico flexible tiene dificultades en el

proceso constructivo ya que puede existir gran congestionamiento de acero en los

nudos, que los elementos no estructurales pueden invalidar el análisis ya que al ser

difíciles de separar completamente de la estructura es posible que introduzcan una

distribución diferente de esfuerzos y que las deformaciones son significativas siendo a

menudo excesivas.

Las estructuras rígidas tienen la ventaja de no tener mayores problemas constructivos y

no tener que aislar y detallar cuidadosamente los elementos no estructurales, pero

poseen la desventaja de no alcanzar ductilidades elevadas y su análisis es más

complicado.

Actualmente es práctica generalizada la inclusión de muros de corte en edificios

aporticados a fin de tener una combinación de elementos rígidos y flexibles. Con esto se

consigue que el muro limite la flexibilidad del pórtico, disminuyendo las



deformaciones, en tanto que el pórtico le confiere la hiperestaticidad al muro,

otorgándole mejor posibilidad de disipación de energía sísmica.

f) Existencia De Losas Que Permiten Considerar A La Estructura Como Una

Unidad ( Diafragma Rígido )

En los análisis es usual considerar como hipótesis básica la existencia de una losa rígida

en su plano, que permite la idealización de la estructura como una unidad, donde las

fuerzas horizontales aplicadas pueden distribuirse en las columnas y placas de acuerdo a

su rigidez lateral, manteniendo todas una misma deformación lateral para un

determinado nivel.

Debe tenerse especial cuidado en las reducciones de planta con zonas tipo puente. Las

estructuras alargadas en planta tienen mayor posibilidad de sufrir diferentes

movimientos sísmicos aplicados en sus extremos, situación que puede producir

resultados indeseables. Una solución a este problema es independizar el edificio en dos

o más secciones, mediante juntas de separación sísmica, que deben ser debidamente

detalladas y construidas para evitar el choque de dos edificaciones vecinas.

g) Elementos No Estructurales

Otro aspecto que debe ser tomado en cuenta en una estructuración es la influencia de los

elementos secundarios.

Si la estructura está conformada básicamente por pórticos, con abundancia de

tabiquería, esta no se podrá despreciar en el análisis, pues su rigidez será apreciable. Si

la estructura es rígida, estando conformada por muros de concreto (placas) y pórticos es

probable que la rigidez de los tabiques de ladrillo sea pequeña en comparación con la de

los elementos de concreto armado; en estos casos, despreciar en el análisis los tabiques

no será tan importante.

h) Sub - Estructura O Cimentación

La regla básica respecto a la resistencia de la sub-estructura es que se debe obtener una

acción integral de la misma durante un sismo; además de las cargas verticales que

actúan, los siguientes factores deberán considerarse respecto al diseño de la

cimentación:

Transmisión del corte basal de estructura al suelo.



Provisión para los momentos.

Posibilidad de los movimientos diferenciales de los elementos de la cimentación.

Licuefacción de suelos.

Otro aspecto que debe considerarse en el análisis estructural es la posibilidad de giro de

la cimentación; normalmente los ingenieros están acostumbrados a considerar un

empotramiento en la base de las columnas y muros, lo cual no es cierto en la mayoría de

los casos. Mientras menos duros sean los terrenos de cimentación es mayor la

importancia de considerar la posibilidad de giro de la cimentación, el cual afecta desde

la determinación del período de vibración, el coeficiente sísmico, la distribución de

fuerzas entre placas y pórticos y la distribución de esfuerzos en altura hasta los diseños

de los diferentes elementos estructurales.

IV.2. Estructuración.

Se ha buscado una disposición apropiada de los distintos elementos resistentes,

de tal forma que la estructura sea capaz de soportar todas las solicitaciones a las

que sea sujeta en su vida útil y a la vez sea también estética, funcional y

económica.

El edificio tiene 05 pisos, el primer piso destinado para tiendas con una altura de

3.8 m, el segundo, tercer piso destinado para oficinas con una altura de entrepiso

de 3.20 y el cuarto y quinto piso es vivienda el entrepiso de 2.50. La altura

proyectada de todo el edificio es de 15.20 m.

El sistema estructural planteado consiste en un Sistema Aporticado (en

ambas direcciones de la Edificación).

Se eligió usar losas aligeradas que son las más usadas en el Perú, en

costos es más económico, la mano de obra está más capacitada para losas

aligeradas.



En el presente trabajo, el peralte mayor de las columnas estará en la

dirección de los ejes principales, para resistir los efectos de las cargas de

gravedad de la losa trasmitidas por las vigas.

IV.3. Predimensionamiento

El predimensionamiento se va a realizar en base a conocimientos previos del curso

Comportamiento y Diseño de Concreto y a las relaciones propuestas por el ACI.

a) Aligerados

El Reglamento Nacional de Edificaciones da peraltes mínimos para no verificar

deflexiones: “En losas aligeradas continuas conformadas por viguetas de 10 cm. de

ancho, bloques de ladrillo de 30 cm. de ancho y losa superior de 5 cm, el peralte debe

cumplir:

PERALTE ( H )=LUZ MAYOR (L)25

b) Vigas

Para el caso de las vigas se va a considerar del rango de valores entre l/10 a 1/12 como

peralte y la mitad de eso como la base (b - base mínima de 0.25m según la norma).

LUZ12

≤ H ≤ LUZ10 b=H

2

c) Columnas

Para poder realizar el predimensionamiento se utilizará las siguientes fórmulas:


Donde:P: carga total que soporta la columna.n: factor que depende del tipo de columnaf’c: resistencia a la compresión del concreto usado.

b∗D= pn∗f ' c


Tipo C1 para los primeros pisos

Columna interior N < 3 PISOS

P= 1.10 PGn = 0.30

Tipo C1 para los 4 últimos pisos superiores

Columna interior N > 4 PISOS

P= 1.10 PGn = 0.25

Tipo C2, C3 Columnas extremas de pórticos interiores

P= 1.25 PGn = 0.25

Tipo C4 Columnas de esquinas

P = 1.50 PG n = 0.20

Donde: C1= Columna centralC2= Columna extrema de un pórtico principal interiorC3= Columna extrema de un pórtico secundario interiorC4= Columna en esquina

d) Zapatas

Para determinar el pre dimensionamiento de las zapatas de la estructura debemos tener

el peso total de la estructura, para ser más específicos, calcular el peso que va a cargar

cada zapata correspondiente a las columnas de la estructura.

V. MATERIALES EMPLEADOS.

Los siguientes materiales han sido considerados:

V.1. Concreto

El concreto es una mezcla de: Cemento, agregados inertes (grava y arena) y agua, la

cual se endurece después de cierto tiempo de mezclado.

Los elementos que componen el concreto se dividen en dos grupos: ACTIVOS E

INERTES. Son activos, el agua y el cemento a cuya cuenta corre la reacción química

por medio de la cual esa mezcla, llamada lechada o pasta, se endurece hasta alcanzar un

estado de gran solidez.

Los elementos inertes (agregados), al arena y la grava, cuyo papel fundamental es

formar el esqueleto del concreto, ocupando gran parte del volumen del producto final,

con lo cual se logra abaratarlo y disminuir notablemente los efectos de la reacción



química del fraguado: La elevación de la temperatura y la contracción de la lechada al

endurecerse.

El concreto tiene las siguientes propiedades.

Módulo de Poisson : μ = 0.20

Módulo de Elasticidad : Ec = 15000 √ fć

Peso Unitario del Concreto : γ = 2400.0 Kg/m3.

Resistencia a la Compresión :

Vigas y columnas de Pórticos : fć = 210.0 Kg/cm2.

Vigas y columnas de Confinamientos : fć = 210.0 Kg/cm2.

Columnetas : fć = 175.0 Kg/cm2.

Zapatas : fć = 210.0 Kg/cm2.

Vigas de cimentación : fć = 210.0 Kg/cm2.

Cimientos y Sobrecimientos : fć = 140.0 Kg/cm2.

Solados de Zapatas : fć = 80.0 Kg/cm2.

Losas aligeradas : fć = 210.0 Kg/cm2.

Falso Piso : fć = 140.0 Kg/cm2.

V.2. Albañilería

La albañilería se define como el arte de construir estructuras a partir de objetos

individuales que se unen y pegan usando mortero u otras materias capaces de endurecer.

Es uno de los trabajos más importantes en construcción y es esencial en la vida del ser

humano, estando presente desde los tiempos más antiguos.

Tipos de albañilería

Podemos encontrar tres tipos de albañilería.

Albañilería simple

Albañilería armada

Albañilería reforzada

Propiedades de la albañilería.

La Resistencia Mecánica del ladrillo : f ‘m=85 kg/cm²



Módulo de Poisson cuantificado : v=0.25.

Módulo de Elasticidad : E=500 x f ‘m

Módulo de corte : Gm=0.4xE

Peso Albañilería ladrillo hueco : 1350Kg/m3

Peso Albañilería de unidades sólidas : 1800Kg/m3

=1800 E-06 Kg/cm3.

Masa por Unidad de Volumen se divide el peso entre: 9.81 m/seg².

V.3. Acero Corrugado:

El acero corrugado o varilla corrugada es una clase de acero laminado diseñado

especialmente para construir elementos estructurales de hormigón armado. Se trata de

barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el

hormigón, y poseen una gran ductilidad, la cual permite que las barras se puedan cortar

y doblar con mayor facilidad.

Se llama armadura a un conjunto de barras de acero corrugado que forman un conjunto

funcionalmente homogéneo, es decir, que trabajan conjuntamente para resistir cierto

tipo de esfuerzo en combinación con el hormigón. Las armaduras también pueden

cumplir una función de montaje o constructiva, y también se utilizan para evitar la

fisuración del hormigón.

Para referirse al conjunto, no necesariamente formando armadura, se utiliza el término

ferralla. Presenta las siguientes propiedades.

Acero Corrugado ASTM 615 Grado 60 : fy =4200 Kg/cm2.

Módulo de Elasticidad del acero : E=2 x 106 Kg/cm2.

VI. CONFIGURACIÓN DE LA EDIFICACIÓN.

A continuación se muestra la configuración y distribución del edificio.



PRIMER PISO.

SEGUNDO Y TERCER PISO



CUARTO Y QUINTO PISO

VII. MODELACIÓN CON EL SOFTWARE SAP2000.

Para poder realizar la modelación en el Software SAP2000 se usó dos tipos de viga, tanto para vigas principales como para vigas secundarias, dos tipos de columna cuyas dimensiones fueron halladas en el pre dimensionamiento. Para realizar la modelación, se tuvo en cuenta el comportamiento de los pórticos. De igual manera se tomó en cuenta el comportamiento de diafragma rígido.



Se puede observar la ubicación de las columnas y vigas con sus respectivas secciones.

Despues de asignar las secciones tanto para vigas, columnas y losas, hacemos clic en extrude, y nos da estos resultados.





VIII. CONCLUSIONES

Al realizar el predimensionamiento de los elemento estructurales, se obtuvo columnas de:C1=40 x 50 cm y C2 = 50 x 60 cmVigas principales VP = 30 x 55 cmVigas secundarias VS = 25 x 40 cmLosa aligerada e = 20 cm.

El peso total de la estructura es de 1233,859 y la carga amplificada resulta 1727,79467.

Realizando el diseño de zapatas y analizando, nos permite construir solamente con zapatas



IX. RECOMENDACIONES

Es necesario el cambio de ladrillos de arcilla a ladrillos de teknoport en las

Losas Aligeradas de todos los niveles, a fin de reducir el peso propio y con ello

reducir los refuerzos en todos los elementos de C°A°.

Para obtener un buen diseño tenemos que emplear las normas que se rigen a la

construcción.



X. ANEXOS.


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