CONCRETO I - DISEÑOCOLUMNAS Y LOSAS - ELISA (1)

Bonilla Cosamalón Elisa

2011CONCRETO ARMADO I


UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

DISEÑO DE LOSAS Y COLUMNAS DE AULAS DE LA FACHSE

INTEGRANTES : BONILLA COSAMALÓN ELISA

DOCENTE : ING. ROBERTO CARLOS CACHAY SILVA

CURSO : CONCRETO ARMADO II

CICLO : 2011 – I

LAMBAYEQUE, OCTUBRE DEL 2011




INDICE

I. INTRODUCCIÓN

1. UBICACION

2. ARQUITECTURA

3. CONSIDERACIONES GENERALES DEL DISEÑO

II. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO

1. ESTRUCTURACIÓN

2. PREDIMENSIONAMIENTO

2.1. LOSAS ALIGERADAS

2.2. VIGAS

2.3. COLUMNAS

III. METRADO DE CARGAS

1. DATOS REQUERIDOS PARA EL METRADO DE CARGA

2. METRADO DE CARGA POR PISO

2.1. PRIMER PISO

2.1.1.VIGAS PRINCIPALES

2.1.2.VIGAS SECUNDARIAS

2.2. SEGUNDO PISO



2.3. TERCER PISO



IV. CARGA EN PORTICOS

1. PORTICOS PRINCIPALES

2. PORTICOS SECUNDARIOS

V. PORTICOS

1. PORTICOS PRINCIPALES

2. PORTICOS SECUNDARIOS




VI. ANÁLISIS ESTRUCTURAL

1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL – MÉTODO DE HARDY CROSS – PÓRTICO A-A Y B-B

1.1. INERCIAS

1.2. FACTORES DE DISTRIBUCION

1.3. MOMENTOS DE EMPOTRAMIENTO

1.4. DESARROLLO DEL METODO

2. ANÁLISIS ESTRUCTURAL PÓRTICOS PRINCIPALES Y SECUNDARIOS

2.1. MOMENTOS PÓRTICOS PRINCIPALES X-X

2.2. MOMENTOS PÓRTICOS SECUNDARIOS Y-Y

VII. DISEÑO

1. DISEÑO DE VIGAS

1.1. DISEÑO DE VIGAS PRINCIPALES

1.2. DISEÑO DE VIGAS SECUNDARIAS

2. DISEÑO DE LOSAS

3. DISEÑO DE COLUMNAS

VIII. PLANOS




DISEÑO DE VIGAS DE AULAS DE LA FACHSE

I. INTRODUCCIÓN

1. UBICACION

Las aulas de la FACHESE están ubicadas dentro de la ciudad universitaria de la Universidad

Nacional “Pedro Ruiz Gallo” en la ciudad de Lambayeque, provincia de Lambayeque,

departamento de Lambayeque – Perú.




2. ARQUITECTURA:

El diseño contempla la construcción de Servicios Higienicos de un área de 4.4m x 7.10m

ubicados en la parte sur oeste del plano, cuenta con 4 aulas en cada nivel de ventanas altas,

siendo el área de cada aula de 7.1m x 8m, siendo la edificación de 3 niveles más azotea.




3. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO

A. DATOS GEOMETRICOS:

1. DATOS GEOMÉTRICOS :

Largo: 38,35 m

Ancho: 9,75 m

Nº Porticos X-X: 10

Nº Porticos Y-Y: 4

Nº Pisos: 3 Pisos

Altura Entrepiso: 2,80 m

B. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES:

a) CONCRETO

- Peso Específico del Concreto Armado : γ = 2400 Kg./ cm3

- Peso Específico del Concreto Simple : γ = 2000 kg./ cm3

- Resistencia a la Compresión del Concreto : f’c = 210 kg./ cm2

- Modulo De Elasticidad : Ec = 15000 (f’c)1/2 Kg./ cm2

- Deformación Unitaria del Concreto : ε c = 0.003

b) ACERO DE REFUERZO

- Corrugado, Grado 60, Esfuerzo De Fluencia : fy = 2400 Kg./ cm3

- Modulo De Elasticidad : Es = 2*106 Kg./ cm2

- Peso Específico Del Muro De Albañilería : γ = 1800 Kg./ cm3

C. CARACTERISTICAS DE LA ZONA:

- USO : Edificaciones importantes

D. NORMATIVIDAD:

En todo el proceso de análisis y diseño se utilizaran las normas comprendidas en el

reglamento nacional de edificaciones (R.N.E):

- Metrado de cargas norma E- 020

- Diseño Sismo resistente E-030

- Concreto Armado E- 060

- Norma de Albañilería E- 070




2. CARACTERISTICAS DE MATERIALES

P. Esp. Muro de Albañileria: 1800 Kg/m³

Resistencia a la compresion : f'c 210 Kg/cm²

P. Esp. Del Cº 2400 Kg/m³

Esfuerzo de fluencia del acero 4200 Kg/cm²

P. Esp. Del Cº: simple 2000 Kg/m³

3. PARAMETROSSISMORESISTENTES

Uso: Edificaciones Comunes

Suelo: Suelos Intermedios

Sis. Estruct: Aporticado

4. PESO POR METRO CUADRADO

Aulas (S/C) 250 Kg/m²

Aligerado (20cm) 300 Kg/m²

Espesor P. Muerto: 0,075 m

Ancho tabiqueria: 0,15 m

P. Tab.Eq. 2º piso: 0 Kg/m²

P. Tab.Eq. 3º piso: 0 Kg/m²

Azotea: S/C 100 Kg/m²

II. ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

Es la etapa inicial para el diseño y estructuración de una edificación pero que puede ser opcional el

realizarla o no, en esta etapa se asumen dimensiones de los elementos estructurales tomando en

cuenta un metrado de cargas basado en el uso de la edificación para cargas vivas y en el peso

muerto de la edificación con los cuales se saca la carga ultima que resulta de la ponderación de las

cargas anteriores usando los coeficientes de mayoración de la norma a emplearse (ACI o E-060),

1. ESTRUCTURACIÓN

La estructuración se realiza con criterios netamente técnicos y enfocados al análisis sismo-

resistente, toda estructuración se realiza evitando alterar la arquitectura de la edificación y

tomando las consideraciones necesarias como para garantizar la seguridad, funcionalidad,

comodidad y economía de éste.

2. PRE- DIMENCIONAMIENTO

2.1. LOSAS ALIGERADAS

Para pre-dimensionar el espesor (h) de las losas armadas en un sentido se utilizo la formula

de pre-dimensionamiento común que es igual a Luz Libre a ejes dividido entre 25.

Luz libre a ejes: 4.40 m.

h= l25

= 4.40m25

=0.176m

h=0.20 m

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA

Luz Libre: 4.40 m

Peralte de Losa: Luz Libre / 25

0.176 m

USAMOS 0.200 m




Posteriormente se verifica por deflexiones establecido en la norma E-060 de Concreto

Armado, en la tabla 9.1 (Ver Anexos) donde se señala en CONTROL DE DEFLEXIONES.

Luz libre a ejes: 4.40 m.

h= l21

=4.40m21

=0.210m

h=0.20m

USAMOS:

Losa aligerada : h = 0.20 m

Peso de Losa Aligerada por m2 : 300 Kg/m2

2.2. VIGAS

Las vigas son los elementos de apoyo de la losa (aligerada o maciza) y se encuentran sujetas

a las cargas que le transmiten la losa, así como a las cargas que directamente actúan sobre

ella, tales como su peso propio, peso de tabiques, parapetos, etc.

El peralte (h) y ancho mínimo (b) de la viga se obtendrá de las siguientes relaciones:

- Vigas Hiperestáticas o continúas : h = l/14

- Vigas Estáticas o simplemente apoyadas : h = l/12

- b ≥ 0.25 m, para vigas sismo resistentes.

2.2.1.VIGAS PRINCIPALES (EJE 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10) – PORTICOS X-X

Luz librea ejes: 7.35 m

h= l12

=7.35m12

=0.613m

h=0.65m

VIGAS PRINCIPALES (EJES 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10) Portico X-X

b min = 0.25 m

Luz Libre: 7.35 m

Altura de Viga: Luz Libre / 12

0.613 m

USAMOSh = 0.65 m

b = 0.35 m




CONTROL DE DEFLEXIONES.

h= l21

=7.35m21

=0.35m

h=0.35m

USAMOS:

Altura de viga : h = 0.65 m Base de viga : b = 0.35 m

2.2.2.VIGAS SECUNDARIAS (EJE A-B) – PORTICOS Y-Y

h= l14

=4.40m14

=0.314m

h=0.25m , Se compensara con el acero de refuerzo.

VIGAS SECUNDARIAS (EJES A-B) Portico Y-Y

b min = 0.25 m

Luz Libre: 4.40 m


0.314 m

USAMOSh = 0.25 m

b = 0.25 m

CONTROL DE DEFLEXIONES.

h= l21

=4.40m21

=0.21m

h=0.21m

USAMOS:

Altura de viga : h = 0.25 m Base de viga : b = 0.25 m

2.2.3. VIGAS EN VOLADO

b min = 0.25 m

Luz Libre: 2.15 m


Valor minimo 0.22 m

USAMOSh = 0.65 m Uniformizando

con la viga principal.b = 0.35 m




LUCES A EJES DE VIGAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS




CUADRO RESUMEN – PREDIMENSIONADO DE VIGAS

VIGAS PRINCIPALES

VIGAS h = Ln/12DEFLEXIONES

h = L/21b ≥0.25 m

PRIMER PISO

SEGUNDO PISO

TERCER PISO

1-1 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 2-2 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

3 – 3 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

4 – 4 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

5 – 5 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

6 – 6 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

7 – 7 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

8 – 8 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

9-9 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

10-10 0.61 m 0.35 m 0.35 m 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65 0,35 x 0,65

VIGAS SECUNDARIAS


h = L/21b ≥0.25 m

PRIMER PISO

SEGUNDO PISO

TERCER PISO

A – A 0.31 m 0.21 m 0.25 m 0,25 x 0,25 0,25 x 0,25 0,25 x 0,25B – B 0.31 m 0.21 m 0.25 m 0,25 x 0,25 0,25 x 0,25 0,25 x 0,25

VIGAS EN VOLADO


h = L/8b ≥0.25 m

PRIMER PISO

SEGUNDO PISO

TERCER PISO

A – A 0.22 m 0.27 m 0.25 m 0,25 x 0,65 0,25 x 0,65 0,25 x 0,65

B – B 0.22 m 0.27 m 0.25 m 0,25 x 0,65 0,25 x 0,65 0,25 x 0,65

UNIFORMIZANDO

2.3. COLUMNAS

AC=C . Pu

∅ .(0.85 . f 'c+ρ . f y )

Donde:

Pu = Carga Axial ultima

Ø = 0.70

f’c = Resistencia a la Compresión del Concreto= 210 kg./ cm2

ρ = Cuantía de Acero (1% ≤ ρ ≤ 2%), Tomaremos 1% = 0.01

C = Factor que depende de la ubicación de las columnas.

C 1 = 1.3 Columnas Interiores (Momentos se anulan)

C 2 = 1.7 Columnas Exteriores (Pisos Altos)

C 3 = 1.5 Columnas Exteriores (Pisos Bajos)

C 4 = 2.0 Columnas en Esquina.

- La dimensión mínima para columnas es de 25 cm.




- NOTA: En columnas aproximar al exceso, en vigas aproximar al defecto;

- Ejemplo: h = 32 : Columna: h = 35cm

: Vigas : h = 30 cm

3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNASPara Columnas del Primer Piso, luego se uniformiza para

los demas pisos

AREA MINIMAC. Pu FACTORES:

ф (0.85. f'c + Р. fy) ф = 0,7

f'c = 210 Kg/cm²

fy = 4200 Kg/cm²

Р = 0,01

EJES Area Tributaria Tipo P. Aligerado Long. Vigas

1 – A 8,360 m² C4 7524,00 Kg 5,40 m

1 – B 13,090 m² C4 11781,00 Kg 7,55 m

2 – A 17,000 m² C3 15300,00 Kg 7,05 m

2 – B 26,620 m² C3 23958,00 Kg 9,83 m

3 – A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

3 – B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

4 – A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

4 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

5 - A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

5 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

6 - A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

6 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

7 - A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

7 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

8 - A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

8 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

9 - A 15,960 m² C3 14364,00 Kg 7,41 m

9 - B 24,990 m² C3 22491,00 Kg 9,56 m

10 - A 8,650 m² C4 7785,00 Kg 5,48 m

10 - B 13,540 m² C4 12186,00 Kg 7,63 m




Fig. Nº03: Detalle del peso muerto– Columna Eje 7 - A

Asumiendo

b = 35,00 cm

t = 35,00 cm

P. Vigas P. Muerto Long. Muros P. MuroP.

TabiqueriaP. Columna

8845,20 Kg 3762,00 Kg 5,40 m 8164,80 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12366,90 Kg 5890,50 Kg 7,55 m 11415,60 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

11547,90 Kg 7650,00 Kg 7,05 m 10659,60 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

16101,54 Kg 11979,00 Kg 9,83 m 14862,96 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12137,58 Kg 7182,00 Kg 7,41 m 11203,92 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

15659,28 Kg 11245,50 Kg 9,56 m 14454,72 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

8976,24 Kg 3892,50 Kg 5,48 m 8285,76 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

12497,94 Kg 6093,00 Kg 7,63 m 11536,56 Kg 0,00 Kg 1260,00 Kg

Cm Cv Pu Area Min. b tSecc.

CuadradaUsamos

29556,0 Kg 5016,0 Kg 49905,6 Kg 646,655 cm² 31,00 cm 32,79 cm 25,43 cm 35,00 m























III. METRADO DE CARGAS

1. DATOS REQUERIDOS PARA EL METRADO DE CARGA

1. DATOS DE LA ESTRUCTURA 3. DIMENSION ELEMENTO ESTRUCTURAL

Nº Pisos: 3 Pisos Vigas Principales: b = 0.35 m h = 0.65 m

Altura Entrepiso: 2.80 m Vigas Secundarias: b = 0.25 m h = 0.25 m

Parapeto: 0.95 m Columnas: 0.35 m 0.35 m

Losa Aligerada: h = 0.20 m

2. DATOS REQUERIDOS 4. CARACTERISTICAS DE MATERIALES

P. Esp. Del Cº 2.40 T/m³ P. Esp. Muro de Albañileria: 1800 Kg/m³

Azotea: S/C 0.10 T/m³ Resistencia a la compresion : f'c 210 Kg/cm²

Aulas (S/C) 0.25 T/m² P. Esp. Del Cº 2400 Kg/m³

Aligerado (20cm) 0.30 T/m² Esfuerzo de fluencia del acero 4200 Kg/cm²

Acabado 0.15 T/m² P. Esp. Del Cº: simple 2000 Kg/m³

Ancho tabiqueria: 0.15 m

P. Tab.Eq. 2º piso: 0 Kg/m² P. Tab.Eq. 5º piso: 0 Kg/m²



2. METRADO DE CARGA POR PISO

En el metrado de cargas verticales estimaremos las cargas actuantes sobre los distintos elementos

estructurales que componen al edificio. Este proceso es aproximado ya que por lo general se

desprecian los efectos hiperestáticos producidos por los momentos flectores, salvo que estos sean

muy importantes.

Como regla general, al metrar cargas debe pensarse en la manera como se apoya un elemento

sobre otro; por ejemplo (ver la Fig. Nº04), las cargas existentes en un nivel se transmiten a través

de la losa del techo hacia las vigas (o muros) que la soportan, luego, estas vigas al apoyar sobre las

columnas, le transfieren su carga; posteriormente, las columnas transmiten la carga hacia sus

elementos de apoyo que son las zapatas; finalmente, las cargas pasan a actuar sobre el suelo de

cimentación.







Fig. Nº04: Transmisión de las cargas verticales




Foto 1 : Aulas FACHESE – identificaciòn de elementos estructurales y tabiqueria.

Numero Descripcion Longitud ancho alto1 Viga Principal 9.75 0.35 0.652 Columna 0.65 0.35 2.803 Viga de Amarre 38.35 0.25 0.654 Parapeto 38.35 0.15 0.955 Muro 6.30 0.15 2.80

Cuadro : Leyenda de Foto 1 - dimensiones




Foto 2 : Aulas FACHESE – Medición de elementos estructurales.

Descripcion Longitud ancho altoColumna 0.65 0.35 2.80Cuadro : dimensiones de columna.




Foto 3 : Aulas FACHESE – Vista General de la edificación.

Foto 4 : Aulas FACHESE – Toma de medidas .



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