UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES” “TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO CIVIL MEDIANTE LA MODALIDAD DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDIONARIA 2008 - I” AUTORES: Br. FLOREANO VARGAS, RONALD HERALIO Br. GUZMÁN LÓPEZ, KRAEMER ASESOR: Ing. RODRÍGUEZ HERRERA, JORGE LUIS 1
Tesis que contiene el estudio de un edificio de 6 pisos, elaborada en la ciudad de ica.
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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
“ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”
“TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO CIVIL MEDIANTE
LA MODALIDAD DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDIONARIA 2008 - I”
AUTORES:
Br. FLOREANO VARGAS, RONALD HERALIOBr. GUZMÁN LÓPEZ, KRAEMER
ASESOR:
Ing. RODRÍGUEZ HERRERA, JORGE LUIS
TRUJILLO - PERÚ2008
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Título del Trabajo de Suficiencia Profesional:
“ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”
Autores:
Br. Ronald Heralio Floreano Vargas.
Br. Kraemer Guzmán López.
Aprobado por:
Ms. Ing. Angel Fredy Alanoca QuentaPresidente
Ms. Ing. Anximandro G. Velásquez DíazSecretario
Ms. Ing. Rolando Ochoa ZevallosVocal
Ms. Ing. Jorge Luís Rodríguez HerreraAsesor
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PRESENTACION
Señores Miembros del Jurado:
De conformidad con lo estipulado en el Reglamento de Grados y Títulos de la
Universidad Privada Antenor Orrego de Trujillo, sometemos a vuestra
consideración el trabajo de suficiencia Profesional Titulado “ANALISIS
ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”.
Es nuestro deseo, que el presente trabajo constituya un valioso aporte a la Escuela
de Ingeniería Civil en el desarrollo de futuros Proyectos, excusándonos de los
posibles errores en los que se halla incurrido en el desarrollo del mismo.
Trujillo, Julio del 2008
Br. Ronald H. Floreano Vargas Br. Kraemer Guzmán López
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DEDICATORIA
A mi Madre Esther López Cava que con su
ejemplo de vida y dedicación constante fue la
principal impulsadora de mi caminar diario, y
la continua motivación de mejorar y dar cada
día lo mejor de uno.
A mi Esposa Glenda y mi Hijo Manuel Alonso
quienes representan el motivo de mi esfuerzo y
comparten a mi lado mis anhelos de superación
por forjar una futuro cada día mejor.
A mis hermanos por sus consejos y apoyo
constante para finalizar mi carrera profesional.
Kraemer Guzmán López
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A mis padres Lilia Jesús Vargas Gormaz y
Heralio Floreano Gomez por su esfuerzo y
dedicación, los cuales son los impulsadores a mi
caminar diario, sin los cuales no habría sido
posible este logro profesional.
A mis hermanos: Fanny, Magaly y Lenin, por su
apoyo incondicional que me mostraron y me
siguen mostrando en el transcurso de mi vida, ya
que ellos fueron los participes de este logro
personal como persona y a la vez profesional.
A mis sobrinos: Mindy, Hector, Claudia, Rosita y
Geraldine.
A mi amigo y guía en la carrera de Ing. Civil, el
Dr. Genner Villarreal, por su amplio apoyo en la
vida profesional.
Ronald Floreano Vargas.
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AGRADECIMIENTO:
A Dios por ser el que me guarda y
protege y me da luz cada día.
Al Ing. Jorge Luis Herrera por su apoyo
incondicional hacia la culminación de
nuestro trabajo de suficiencia profesional.
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RESUMEN
El presente trabajo titulado “ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO
DE 7 NIVELES”, es una edificación de concreto armado.
El presente trabajo como primer ítems tenemos los objetivos generales y
específicos y la metodología de investigación empleada.
En el segundo ítems se describe la fundamentación teórica, su definición.
En el tercer ítems se desarrollan el análisis estructural, donde predimensionamos
cada elemento de la estructura: columnas, vigas, losa aligerada, para luego realizar el
análisis sísmico.
En el cuarto ítems ingresamos la base datos al programa estructural ETTABS
donde procesamos la información y compararemos dichos resultados con la norma
peruana.
Finalmente presentamos las conclusiones finales y se precisan algunas
recomendaciones para el análisis.
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ABSTRAC
This paper entitled "structural analysis of a building of 7 levels", is a building of
reinforced concrete.
This work as the first items we have the general and specific objectives and the research
methodology employed.
The second item describes the theoretical foundation, its definition.
In the third items are developed structural analysis, where predimension each element of
the structure, columns, beams, lightened, and then carry out seismic analysis.
In the fourth items enter the database program to structural ETTABS where we process
information and compare those results with the Peruvian standard.
Finally we present the final conclusions and some recommendations are needed for
plástica color marrón oscuro, parcialmente seca, estructura tipo cohesiva,
consistencia semi dura, se retrae al secado), valor que esta dentro de la
profundidad activa de la trasmisión de presiones, obteniéndose muestras
con las cuales se realizaron ensayos especiales y estándares de laboratorio
con fines de clasificación y obtención de parámetros físicos, químicos e
hidráulicos.
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(Ver Tablas de estudio de suelos)
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2.3. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO:
2.3.1. ESTRUCTURACION DEL PROYECTO:
La estructuración es una de las etapas mas importantes del presente proyecto,
cuya finalidad es elegir el modelo estructural que permita a la edificación
asimilar y soportar las solicitaciones a la que este expuesta durante su vida
útil.
Para llegar a la configuración del modelo mencionado es conveniente
considerar ciertas idealizaciones tratando de acercarnos al comportamiento
real de la estructura.
La elaboración de la Configuración Estructural debe hacerse de tal manera
de conservar en lo posible el planteamiento Arquitectónico, el mismo que
será modificado si la exigencia estructural así lo amerita.
En la Estructuración se prefirió recurrir al uso de columnas y vigas formando
sistema de pórticos, de tal manera de conseguir mayor rigidez lateral y evitar
deformaciones laterales importantes.
2.3.2. CARGAS DE DISEÑO:
La estructura de una edificación debe ser capaz de resistir las cargas que se
le impongan, estas cargas pueden ser temporales o permanentes. Las cargas
de diseño son el resultado de la amplificación de las cargas de servicio,
mediante unos coeficientes, de tal manera de proceder luego con estas cargas
de diseño, mediante el método de resistencia ultima, de acuerdo a las normas
de edificaciones (NTE – 060), sin generar en ningún caso esfuerzo mayores
a los permisibles.
Las cargas de gravedad considerada en el diseño son:
Carga Muerta.- Es el peso correspondiente a todos los elementos fijos,
soportados por la estructura de la edificación incluyendo su peso propio;
llamadas también cargas permanentes.
Carga Viva.- Es el peso de todos los elementos movibles, soportados por la
estructura de la edificación, conocida también como sobrecarga, cuyo valor
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dependerá del uso previsto para la edificación, de acuerdo a la Norma de
Carga.
Las cargas de gravedad adoptadas para el Diseño Estructural de la edificación,
de acuerdo a la Norma de Carga E- 020 del R.N.E. son las siguientes:
Cargas Muertas o Peso Propio:
a) Piso Terminado 100 Kg/m2
b) Losa Aligerada de 0.20m de espesor 300 kg/m2
c) Peso Especifico del Concreto 2400 Kg/m3
d) Peso Especifico de Albañilería 1800 Kg/m3
Cargas Vivas o Sobrecargas:
a) Vivienda 200 Kg/m2
b) Azotea 100 kg/m2
2.3.3. MATERIALES
Concreto: el concreto considerado en el diseño de los elementos estructurales
tales como vigas, columnas será de un f’c= 210 Kg/cm2, para el
aligerados un f’c= 210 Kg/cm2 y para el muro perimetral apoyada
en el suelo es de un f’c= 210 Kg/cm2.
Acero: el acero empleado en el diseño de todos los elementos estructurales
son barras corrugadas grado 60, es decir un acero con resistencia a
la fluencia de 4200 Kg/cm2.
2.3.4. METODOLOGIA DE CALCULO
Se uso el Programa Espacial ETABS. Version 9.1.4, para el calculo dinâmico
y estático, para el sistema aporticado y Placas, del cual se adjunta un resumen
el mismo que forma parte del expediente.
Ademas en los planos del proyecto, se esta indicando los máximos
desplazamientos absolutos y relativos (afectados por el Factor R), que solicita
la Norma E-030.
III.- DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
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Ubicación Trujillo-La LibertadNºPisos 7 pisosUso Edificio MultifamiliarSistema Estructural DualDistribución Arquitectónica Un departamentos por PisoPeso de la Albañilería 1800.00 kg/cm²Resistencia de Pilas a Compresión 50.00 kg/cm²Concreto 210 kg/cm²Acero fy 4200 kg/cm²Modulo de Elasticidad de Concreto 217370.6512 kg/cm²Módulo de Poisson Concreto(v) 0.15Em 500f'm 35000 kg/cm²Gm 0.4Em 14000 kg/cm²Módulo de Poisson Albañiería(v) 0.25
3.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS
ESTRUCTURALES
3.1.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE ALIGERADOS:
El predimensionamiento se hace en base a expresiones simples, para lo cual se
escogerá la luz más desfavorable.
3.1.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:
Las vigas estructurales que se plantean son peraltadas. El peralte de las vigas
estructurales se han predimensionado en base a criterios prácticos tratándose
de aumentar 20% su peralte por ubicarse en zona de riesgo sísmico. Las
Normas indican que para vigas que deban resistir fuerzas de sismo deberán
cumplir con lo siguiente:
- La relación ancho a peralte no deberá ser menor que 0.3.
- El peralte efectivo (d) deberá ser menor o igual que un cuarto de la luz libre.
- El ancho de las vigas no será menor que 25 cm, ni mayor que en ancho de la
columna (medida en un plano perpendicular al eje de la viga) más tres
cuartos del peralte de la viga a cada lado.
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ln/25 < h < ln/20
Figura 3.1: Detalle de la sección rectangular de la viga.
Nota:
Para el cambio de secciones se usó el criterio de igualdad de rigideces.
Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY DERIVA(0/00)STORY7 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 18.2 0.000946 4.26STORY7 Max Drift Y SPECX 62.00 8.498 10.266 18.2 0.000347STORY6 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 15.6 0.001073 4.83STORY6 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 15.6 0.000421STORY5 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 13 0.001188 5.35STORY5 Max Drift Y SPECX 60.00 8.498 6.216 13 0.000495STORY4 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 10.4 0.001242 5.59STORY4 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 10.4 0.000544STORY3 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 7.8 0.001192 5.36STORY3 Max Drift Y SPECX 74.00 8.498 17.116 7.8 0.000547STORY2 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 5.2 0.000995 4.48STORY2 Max Drift Y SPECX 74.00 8.498 17.116 5.2 0.00048STORY1 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 2.6 0.000577 2.60STORY1 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 2.6 0.000295
Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY DERIVA(0/00)STORY7 Max Drift X SPECY 76.00 5.423 20.141 18.2 0.000492STORY7 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 18.2 0.001011 3.41STORY6 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 15.6 0.000522STORY6 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 15.6 0.001145 3.86STORY5 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 13 0.00054STORY5 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 13 0.001247 4.21STORY4 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 10.4 0.000534STORY4 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 10.4 0.001288 4.35STORY3 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 7.8 0.000493STORY3 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 7.8 0.001217 4.11STORY2 Max Drift X SPECY 53 8.498 0.001 5.2 0.000402STORY2 Max Drift Y SPECY 75 -0.002 20.141 5.2 0.000997 3.36STORY1 Max Drift X SPECY 53 8.498 0.001 2.6 0.000238STORY1 Max Drift Y SPECY 75 -0.002 20.141 2.6 0.000568 1.92
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IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES:
- Se predimensionaron todos los elementos estructurales: para las vigas de los ejes
A, - I de mayor cantidad de tramos son de 0.25 x 0.55m – 0.25 x 0.40m. y para
los otros ejes como son los ejes 1, 2, 3, 4, 5 y 6 son de 0.25 x 0.40m. Las
columnas son de sección rectangular de sección variable. Las placas tienen
espesores de 0.25m
- Después de realizar el análisis del la edificación se determina que los
desplazamientos se encuentran dentro de los limites permisibles que indica la
N.T.E E030, siendo el máximo desplazamiento de 0.007.
- La estructura en general fue analizada buscando seguridad y ductilidad
adecuada, es por ello que se busco el mecanismo de rotulas plásticas en los
nudos (unión de viga - columna), haciendo uso del primer sistema estructural
sismorresistente y el mas conocido que el de los pórticos dúctiles especiales.
- La importancia de la configuración estructural y el buen predimensionamiento
de los elementos como son las placas, columnas y vigas, nos conduce a un
análisis más aproximado.
- El uso de paquetes de los programas como es el ETABS Y SAP2000, como
herramienta en el cálculo del análisis estructural, nos permite simular la
estructura como un modelo matemático adecuado, proporcionándonos los
esfuerzos en los respectivos elementos de la estructura ante las solicitaciones
sísmicas y de gravedad.
- Para obtener desplazamientos pequeños, es conveniente tener una adecuada
cantidad y ubicación de muros estructurales o de corte, las cuales absorben
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prácticamente toda la fuerza sísmica y además rigidizan a la estructura,
aportando un equilibrio en el centro de rigidez de la losa.
- Se considera como elementos no estructurales, a aquellos que estando o no
conectados al sistema resistente a fuerzas horizontales, su aporte a la rigidez del
sistema es despreciable.
4.2. RECOMENDACIONES:
- Para la obtención de los resultados satisfactorios al usar el programa ETABS o
SAP2000 se debe tener en cuenta un buen criterio de modelamiento de la
estructura pues los resultados dependen de ellos.
- Para estructuras aporticadas ubicadas en zona de alto riesgo sísmico,
incrementar el peralte de vigas en 20% como mínimo, con respecto a las
dimensiones obtenidas de un predimensionamiento clásico.
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V.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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PERÚ.
Reglamento Nacional de Edificaciones , Normas E-020, E-030, E-050, E-060
BOZZO GARCÍA, Victoria, Diseño Sismo Resistente de Estructuras,
RAMIREZ MENDOZA, Miguel. (2004) Análisis y Diseño Estructural Para un
Edificio Multifamiliar de 05 Pisos de Albañilería Confinada. (Tesis). Trujillo:
Universidad Cesar Vallejo
MIGUEL ZAVALETA, Manuel Vicente. (2001) Configuración de Diseño
Estructural Para un Hotel de 04 Niveles en la Ciudad de Lima. (Tesis). Trujillo:
Universidad Cesar Vallejo
Fredy Rafael; SANCHEZ CERNA, Roger. (2002) Capacidad de carga y Diseño
Estructural de Cimentaciones Superficiales. SANCHEZ CERNA, (Tesis).
Trujillo: Universidad Particular Cesar Vallejo
LEON MOSTACERO, Delmer. (2002) Defectos y Reparaciones en
Construcciones de Estructuras de Concreto Armado. LEON (Tesis). Trujillo:
Universidad Particular Antenor Orrego
ZAVALA ARRASCUE, Alberto. (2000) Diseño Sismorresistente Basado en la
Performance. CHANG HEREDIA, Miguel Ángel. (Tesis) Trujillo: Universidad