View
3.563
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
INGENIERIA ANTISISMICA
ANALISIS SISMICO APROXIMADO DE UNA VIVIENDA
MARCO TEORICO.-
1.- ELEMENTOS ESTRUCTURALES.
a-) VIGA.
Elemento estructural que trabaja fundamentalmente a flexión.
b-) LOSA.
Elemento estructural de espesor reducido respecto a las otras dimensiones usando
como techo y piso, generalmente horizontal y armado en una o dos direcciones
según el tipo de apoyo existente en su contorno.
Usando también como diagrama rígido para hanter, la unidad de la estructura frente
a cargas horizontales de sismo.
c-) COLUMNAS.
Elemento estructural que se usa principalmente para resistir cargas axiales de
compresión y que tiene una altura de por lo menos 3 veces su dimensión lateral menor.
d-) MUROS.
Elemento estructural generalmente vertical empleado para encerrar o separar ambientes,
resistente a las cargas axiales de gravedad y resiste a las cargas perpendiculares a su
plano proveniente de empujes laterales de suelos o líquidos.
e-) MURO DE CORTE.
Elemento estructural usado básicamente para proporcionar rigidez lateral y absorber
porcentajes importantes del corte horizontal sísmico, se usa principalmente para resistir
cargas axiales.
f-) CIMENTACIÓN.
Elemento estructural que tiene como función transmitir las acciones de cargas de la
estructura del suelo de fundación.
1
INGENIERIA ANTISISMICA
g-) PEDESTAL.
Miembro vertical en compresión que tiene una relación promedio de altura no
soportada a la menor dimensión lateral de tres o menos.
h-) CAPITEL.
Ensanche de la parte superior de la columna.
i-) ABACO.
Engrosamiento de la losa en su apoyo.
j-) PILOTES.
Elemento estructural esbelto introducido o vaciado dentro del terreno con el fin de
soportar una carga y transferirla al mismo o de compactar el suelo.
k-) ZAPATA.
Parte de la cimentación de una estructura que reparte o transmite la carga
directamente al terreno de cimentación o pilotes.
2.- ANÁLISIS DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO.
Hay muros y tabiques que no están colocados correctamente sobre las vigas, sino
sobre los aligerados siendo necesario en estos lugares considerar cargas de
tabiquería equivalentes o actuando como una carga puntual.
Se trabajara los cálculos como una estructura aporticada y no como muros portantes.
Las escaleras son de doble tramo apoyado a la columna y viga.
3.- FLEXION DEL PORTICO Y ALIGERADO.
Realizando el análisis en el segundo nivel y considerando las mayores
longitudinales y las acciones de cargas más críticas encontramos que los pórticos
principales están en los ejes: A-A, B-B, C-C, D-D, E-E, y las secundarias en otro
sentido.
2
INGENIERIA ANTISISMICA
a-) EJES PRINCIPALES.
La estructura es aporticada porque los pórticos reciben el peso de la losa.
A los ejes que pasan por los pórticos o muros, se les denomina ejes principales.
El sentido de estos ejes se hace tomando en cuenta las distancias críticas.
Entonces los ejes principales serán:
Eje A-A
Eje B-B
Eje C-C
Eje D-D
Eje E-E
b-) EJES SECUNDARIOS.
Son los ejes que atraviesan los pórticos secundarios que sirven las mismas como
elementos de arriostre a razón por la cual los pórticos secundarios se asumen
considerando que soporta su propio peso y todos los pesos que se puede encontrar
por ella.
Son los pórticos o muros que no reciben el peso de una losa.
En nuestro caso los ejes secundarios son:
Eje 1-1
Eje 2-2
Eje 3-3
Eje 4-4
Eje 5-5
3
INGENIERIA ANTISISMICA
c-) DISTRIBUCIÓN DE LA LOSA.
Las losas se consideran apoyadas en vigas principales, en nuestro caso trata de una
edificación como elemento principal (VP). Entonces la losa se arma en sentido
perpendicular a la distribución de las vigas principales.
4
INGENIERIA ANTISISMICA
DETERMINACIÓN DE ALIGERADOS
Como la vivienda es de uso multifamiliar se hará de “LOSA ALIGERADA” con la
finalidad de disminuir el peso de la edificación.
La losa se construirá con ladrillos huecos teniendo las siguientes dimensiones 30x30x14 y
con ancho de viguetas de 10 cm el Dimensionamiento de la losa se hará en el Capitulo II.
NOTA: Como la losa es aligerada se asumirá de las Normas Peruanas de Estructuras
una sobrecarga de 300 Kg/cm².
PREDIMENSIONAMIENTO
2.1.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS
Se tomara la siguiente relación para el cálculo de la altura de losa aligerada
25
..libreLuzh =
Del diseño se asumirá la menor luz del armado en este caso nos resulta una longitud libre
de 5.00 metros el cual se reemplazara en la ecuación anterior para obtener lo siguiente:
2025
00.5 ==h
5
INGENIERIA ANTISISMICA
h = 20 cm
2.2.- PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
Para predimensionar la viga tendremos que determinar su ancho (base) y su alto
(Peralte), para la cual consideraremos la tabla del R.N.C. Para diferentes usos.
Para predimensionar asumiremos el uso para Departamentos y Oficinas ya que es
una vivienda Multifamiliar.
USO DEPARTAMENTO
Y OFICINAS
GARAGES Y
TIENDAS
DEPOSITOS
SOBRE CARGAS
ALTURA TOTAL
250
L / 11
500
L / 10
1000
L / 8
La losa se armara en la dirección paralela a los ejes 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5 por
consiguiente los pórticos principales serán los ejes A-A, B-B, C-C, D-D, E-E Y F-F.
2.2.1.- VIGAS PRINCIPALES
6
INGENIERIA ANTISISMICA
mh 425.010
25.4 ==
En la práctica se redondea a una cifra superior. En este caso puede ser.
h = 0.45m.
ANCHO DE VIGA PRINCIPAL
Para predimensionar el ancho de la viga lo haremos en base a la siguiente formula
considerando el ancho tributario de la viga.
mb
b
25.0
225.02
45.0
=
==
Las vigas Principales serán de: 0.25 x 0.45m²
2.2.2.- VIGAS SECUNDARIAS
mh 304.014
25.4 ==
En la práctica se redondea a una cifra superior. En este caso puede ser.
h = 0.30m
ANCHO DE VIGA SECUNDARIA
Para predimensionar el ancho de la viga lo haremos en base a la siguiente formula
considerando el ancho tributario de la viga.
25.0
15.02
30.0
=
==
b
mb
Las vigas Secundarias serán 0.25 x 0.30 m²
2.3.- PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS SUJETOS A
FLEXOCOMPRENCION. (COLUMNAS)
7
INGENIERIA ANTISISMICA
Se toma en cuenta al dimensionamiento de columnas para tener efecto también se utiliza
los criterios de DR: Yamashiro expresado en sus cuadrados y tablas de coeficientes para
utilizar las formulas respectivas.
NOTA: de acuerdo al R.N.C las dimensiones mínimas para columnas son de : 25 * 25 cm
A.-según ensayos experimentales en Japón:
Donde n = Índice de Aplastamiento
Si n > 1 / 3 falla frágil por aplastamiento debido a cargas axiales excesivas
Si n < 1 / 3 falla dúctil.
Las columnas se predimencionan con:
Donde:
T = dimensiones de la sección en la dirección del análisis sísmico de la columna.
b = la otra dimensión de la sección de la columna.
p = carga total que soporta la columna, ver tabla n°2.
n = valor que depende del tipo de columna.
fc’ = resistencia del concreto a la compresión simple.
TABLA: N°1.
Tipo C1 Columnas interiores P=1.10 Pg,
8
'nfcp
bt =
bDfc
pn
'=
INGENIERIA ANTISISMICA
( Para los primeros pisos) n=0.30Tipo C2
(Para los 4 últimos pisos superiores.)
Columna interior P=1.10 Pg
n = 0.25
Tipo C2, C3 Columnas extremas de
pórticos interiores
P=1.25 Pg.
n = 0.25Tipo C4 Columnas de esquina P=1.50 Pg.
n = 0.20.
NOTA: Se considera primeros pisos a los restantes de los a 4 últimos pisos.
De la tabla (Nº 1) valores de P y n para el predimensionamiento de la columnas (Pg) es el
peor total de las cargas de gravedad que soporta la columnas.
C1 = columna central.
C2 = columnas externa de un pórtico.
C3 = columna externa de un pórtico secundario interior.
C4 = columna en esquina.
9
INGENIERIA ANTISISMICA
AREA CRÍTICA.
10
INGENIERIA ANTISISMICA
El área tributaria para las columnas se puede considerar:
Para la columna C1:
206.142
05.440.3*
2
3.325.4ma =++=
Para la columna C2:
25.72
9.32.3*
2
25.4ma =+=
Para la columna C3:
26.72
06.4*
2
25.43.3ma =+=
Para la columna C4:
23.42
25.4*
2
05.4ma ==
Realizamos como siguiente paso el metrado de cargas y la sobre carga de la
estructura, se puede considerar:
METRADO DE CARGAS
11
INGENIERIA ANTISISMICA
Tip
o
Pla
nta losa Piso terminado vigas columnas tabiquería S/c Subtotal P.G. total
C1
1
2
3
4
-
300
300
300
-
100
100
100
-
100
100
100
50
30
30
30
-
120
120
120
-
250
250
250
50
900
900
900
2390kg/m2 14.06m2 33603.4kg
C2
1
2
3
4
-
300
300
300
-
100
100
100
-
100
100
100
50
30
30
30
-
120
120
120
-
250
250
250
50
1000
1000
1000
2390kg/m2 7.5m2 17925kg
C3
1
2
3
4
-
300
300
300
-
100
100
100
-
100
100
100
50
30
30
30
-
120
120
120
-
250
250
250
50
1000
1000
1000
23900kg/m2 7.6m2 18164kg
C4
1
2
3
4
-
300
300
300
-
100
100
100
-
100
100
100
50
30
30
30
-
120
120
120
-
250
250
250
50
1000
1000
1000
2390kg/m2 4.30m2 10277kg
COLUMNA C-1.(interior)
12
INGENIERIA ANTISISMICA
Reemplazando los valores hallados en la formula proporcionada por la teoría:
'* fcnp
bd = n = 0.30
'**10.1fcnp
bd = 201.1760210*30.0
3*4.33603*10.1cmbd ==
Considerando que: b = d = t
t = 41.9cm, como las dimensiones de las demás áreas son menores entonces
tomamos: t = 40cm.
C-1: 40cm*40cm
COLUMNA C-2: (exterior)
Reemplazando los valores hallados en dicha formula:
'**25.1fcnp
bd = 23.1280210*25.0
3*17925*25.1cmbd ==
Considerando que: b = d = t
t = 35.7cm, por lo tanto usamos: t = 35cm
C-2: 35cm*35cm
COLUMNA C-3
Reemplazando los valores hallados en dicha fórmula:
'**25.1fcnp
bd = 24.1297210*25.0
3*18164*25.1cmbd ==
Considerando que: b = d = t
t = 36.00cm, por lo tanto usamos: t = 35cm
13
INGENIERIA ANTISISMICA
C-3: 35cm*35cm
COLUMNA C-4:
Donde: n = 0.20
'**5.1fcnp
bd = 21.1101210*20.0
3*10277*5.1cmbd ==
Considerando que: b = d = t
t = 33.1cm, por lo tanto usamos: t = 30cm
C-4: 30cm*30cm.
Las secciones de las columnas serán:
Primer Piso 0.40x 0.40 m²
Segundo Piso 0.35 x 0.35 m²
Tercer Piso 0.35 x 0.35 m²
Cuarto Piso 0.30 x 0.30 m²
2.4 .- DIMENSIONAMIENTO DE ESCALERAS.
Para el diseño se considera f’c= 210Kg/cm², fy= 4200Kg/cm², S/c= 500Kg/m²
Escalera E-1 de Vivienda Multifamiliar
Para el dimensionamiento del espesor de la escalera se calculara de la siguiente
relación:
20l
t = Donde: t = espesor de la escalera.
25l
t = l = luz de la escalera.
14
INGENIERIA ANTISISMICA
NOTA: Si: 2C + P (60 - 64)
Donde: C = contrapaso
P = paso
Recomienda el R.N.C. que el paso sea: P = 25cm.
Por lo tanto: 2C + 25 = 60 C = 17.50 cm. Es como mínimo.
El contrapaso = 3.20 / 178= 0.1777 m.
Comparando:
2(17.7) + 25 = 62
6455.6060 ⟨⟨Asumimos: C = 17.8 cm P = 25 cm
15
INGENIERIA ANTISISMICA
DIMENSIONAMIENTO:
PRIMER TRAMO.
T = Ln / 20 = 2.50 / 20 = 0.125 m
T = Ln / 25 = 2.50 / 25 = 0.1 m USAR, t = 0.13 m.
SEGUNDO TRAMO.
T = Ln / 20 = 3.50 / 20 = 0.175 m
T = Ln / 25 = 3.50 / 25 = 0.14 m USAR, t = 0.16 m
DISEÑO DEL PRIMER TRAMO:
P.P...............TRAMO INCLINADO:
2cp
hhm +=θcost
h =
22coscpp
p
+=θ
Reemplazando en las formulas con los datos ya obtenidos:
999.08.1825
25cos
22=
+=θ
h = 0.13 / 0.999 = 0.13 m; 13 cm.
Hm = 13 cm + (18.8 / 2) = 22.4 cm.
16
INGENIERIA ANTISISMICA
METRADO DE CARGAS
PESO UNITARIO DE LOS MATERIALES A EMPLEARSE EN EL
METRADO DE LA EDIFICACIÓN.
• Concreto = 2400Kg/m³
• Peso especifico de Muro = 1800Kg/m³
• Acabado de Tabiqueria = 120Kg/m²
• Cielo Raso = 20Kg/m²
• Losa Aligerada de 20cm = 300Kg/ m²
• Piso terminado = 100 Kg/m²
• Ventanal = 70 Kg/m²
• Sobrecarga = 250Kg/m²
• Alfeizer = 1800Kg/m³
• Parapeto = 1800Kg/m³
17
INGENIERIA ANTISISMICA
EJEMPLO DE METODO MUTO
18
INGENIERIA ANTISISMICA
EJEMPLO DE METODO MUTO
18
INGENIERIA ANTISISMICA
EJEMPLO DE METODO MUTO
18
INGENIERIA ANTISISMICA
EJEMPLO DE METODO MUTO
18
Recommended