Predimensionamiento de Elementos Estructurales, Evaluacion de Densidad de Muros y Control de Agrietamiento Por Esfuerzo Axial

5/23/2018 Predimensionamiento de Elementos Estructurales, Evaluacion de Densidad de Muros y Control de Agrietamiento Por Esfuerzo Axial

1/56

PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES, EVALUACION DEDENSIDAD DE MUROS Y CONTROL DEAGRIETAMIENTO POR ESFUERZO AXIAL

DOCENTE:Ph. D. GENNER VILLARREAL CASTRO

ESTUDIANTES :ALVA VALERA, JUAN DIEGOCASTRO RODRIGUEZ, KARLAHIDALGO VELA, TIMOTEO

CUADROS VALVERDE, TATHIANA


2/56

PREDIMENSIONAMIENTOCONCEPTO: Es la etapa donde se va perfeccionando una propuesta de

elementos iniciales, hasta llegar a una propuesta ptima.

Por esta razn se suponen secciones iniciales paraelementos en la estructura, como vigas principales ycolumnas, y con ellos se realiza un anlisis estructuralpreliminar. La propuesta inicial no es definitiva, ya que a

travs del proceso de diseo se van optimizando lassecciones de los elementos estructurales que cumplancon las condiciones de resistencia y rigidez.


3/56

ELEMENTOS:

1. COLUMNASLas columnas al ser sometidas a cargas axiales ymomento flector, tienen que ser dimensionadas

considerando los dos efectos simultneamente,tratando de evaluar cual de los dos es el quegobierna en forma ms influyente endimensionamiento


4/56

Columna Centrada y Excntrica


5/56

Columna Esquinada


6/56

PRIMER MTODO:VIGA COLUMNA


7/56

SEGUNDO MTODO

C. CENTRADA:

C. EXCENTRICA:

C. ESQUINADA:

H = altura del piso


8/56

2. MUROS DE ALBAILERIA Norma E 070

MURO PORTANTESu funcin bsica es soportar cargas, enconsecuencia, se puede decir que es un elementosujeto a compresin, pero frente a un sismo deberesistir esfuerzos cortantes, tracciones ycompresiones por flexin.

MUROS DE CORTE

Puede ser concreto o albailera, siendo su funcinestructural la de absorber las fuerzas generadas porsismos y o fuerzas del viento, disminuyendo losesfuerzos de las columnas.


9/56

MUROS DE ALBAILERIA


10/56

Donde:t = espesor del muro

h = altura del muroZonas ssmicas (ver Norma E 030), TABLA N1

MUROS DE ALBAILERIA


11/56

3. VIGAS

- Las vigas se dimensionan generalmenteconsiderando un peralte del orden de 1/10 a 1/12de la luz libre. Debe aclararse que esta altura

incluye el espesor de la losa del techo o piso- El ancho es variable de 0,3 a 0,5 veces su altura,teniendo en cuenta un ancho mnimo de 25cm,con la finalidad de evitar el congestionamiento

del acero y presencia de cangrejeras


12/56

VIGAS


13/56

4. LOSAS

ALIGERADAS:El espesor de las losas aligeradas podrn serdimensionados considerando e=ln/25 , siendo

ln=longitud en el sentido de las viguetasLUZ ALIGERADO

4m 17 cms

5m 20 cms

6m 25 cms

7 m 30 cms


14/56

MACIZAS:Pueden ser dimensionadas en formaaproximada, considerando espesores menores a5 cms a los indicados para las losas aligeradas.

LUZ MACIZA

4 m 12 cms

5 m 15 cms6 m 20 cms

7 m 25 cms


15/56

5. PLACAS

Trasmite las cargas a los cimientos. Soporta las losasy techos, adems de su propio peso y resisten lasfuerzas horizontales causadas por un sismo o elviento. La resistencia depende de las condicionesgeomtricas en cuanto a la altura, longitud yespesor. Las placas no pueden ser modificadas oeliminadas despus de ser construidas, tampoco

deben de instalarse longitudinalmente tuberas dedesages o de energa debido a que debilitan suresistencia


16/56

PLACAS

N PISOS ESPESOR

5 20 cms6 - 10 25 cms

11 - 15 30 cms


17/56

6. ZAPATAS

Corresponde a un tipo de cimentacinsuperficial que sirve de base a los elementosestructurales puntuales, de modo que esta zapata

ampla la superficie de apoyo hasta lograr que elsuelo soporte sin problemas la carga que letransmite.


18/56

K = 0.9 RIGIDO

K = 0.8 INTERMEDIO

K = 0.7 FLEXIBLE

ZAPATAS


19/56

qa> 3kg/cm2

1.2 < qa

3 kg/cm2qa 1.2 kg/cm2

qa = RESISTENCIA DEL SUELO

ZAPATAS


20/56

LOSA ALIGERADA:Por medio de los clculos determinamos que el espesor de la losa

aligerada es de 30 cms y esto coincide con el Reglamento Nacionalde Edificaciones

Asumimos : 30 cm

TRABAJO ESCALONADO N1


21/56

VIGASViga 1 Direccin ( EJE X)


22/56

Viga 2 Direccin (EJE Y)

ASUMIMOS : 30 x60 cm (para que encajen vigascon columnas)


23/56

COLUMNAS

Hemos buscado que las columnas encajen conlas vigas asumiendo una columna de 30x30.Posteriormente hemos comparado que esasdimensiones soporten las cargas de servicio de la

vivienda lo cual solo se dio en las columnasesquinadas, para las centradas y excntricas sedisearon columnas peraltadas y en L parasoportar sus respectivas cargas de servicio. Poruniformidad todas las columnas cuadradastienen las mismas dimensiones, al igual que lascolumnas peraltadas y en L


24/56

Asumimos 30x30


25/56

PISO 5

Losa Maciza2400(3,45x2,48x0,30 + 2,93x2,48x0,30 +3,45x2,30x0,30 + 2,93x2,30x0,30) = 21957,41 kg

Vigas2400(2,48x0,30x0,60 + 2,30x0,30x0,60 +

3,45x0,30x0,60 + 2,93x0,30x0,60) = 4821,12 kg

Columnas

2400(0,30x0,30x3) = 648 kg Carga Viva Techo (CVtecho= 100 kg/m2)100x6,70x5,08 = 3403,6 kg

Ptribpiso5

=21957,41 + 4821,12 + 648 + 3403,6 = 30830,13


26/56

PISO 4

Losa maciza: 21957,41 kg

Vigas: 4821,12 kg

Columna: 648 kg

Carga Viva:

200x6,70x5,08 = 6807,2 kg

Ptribpiso4: 34233,73


27/56

PISO 3


PISO 2



28/56

PISO 1

Losa maciza: 21957,41 kg

Vigas: 4821,12 kg

Columna + 1m :

2400(0,30x0,30x4) = 864 kg

Carga Viva: 6807,2 kg Ptribpiso1: 34499,73


29/56

CALCULO DEL AREA DE LA COLUMNA

30 40; al no cumplir asumimos COLUMNAPERALTADA


30/56

COLUMNA PERALTADA 30(x)= 1778,1

x = 59,27 60 cmColumna C3= 30 x 60 cmColumna C2= 30 x 60 cm

Columna C1= 30 x60 cm


31/56

CALCULO DE COLUMNA EN L (con cargamxima de servicio)

Acol= 1778,1

30.h + (h-30)30 = 1778,130h + 30h 90 = 1778,1

60h = 2678,1h = 44,64 45 cm

Asumimos:Columna B2: 30x45 cm


32/56

AREA DE LA COLUMNA:

Acol 25,31 cm2


33/56

RESUMEN:COLUMNA TIPO 1(A1, A2, A3, B3, D1, D2, D3):

30x30 cmCOLUMNA TIPO 2(B

1, C

1, C

2, C

3): 30x60 cm

COLUMNA TIPO 3 (B2): 30x30 + 15x30 cada lado


34/56

ZAPATA:

Se dise un tipo de zapata para cada tipo decolumna.

SUELO RGIDO: K= 0.9

COLUMNAS TIPO 1:

Azap= 4,9 m2


35/56

COLUMNAS : A1, A2, A3, B3, D1, D3(cuadradas yesquinadas)

a = 4,9a = 2,21 2,5 m

ZAPATA1(Z1) = 2,5x2,5 m


36/56

COLUMNA: D2(Cuadrada Excntrica)

(2a + 0,30)(a + 0,30) = 4,9

2a2

+ 0,6a + 0,3a + 0,09 = 4,92a2+ 0,9a 4,81 = 0a = 1,34

2a + 0,3 = 2,98 a + 0,3 = 1,64

ZAPATA2(Z2) = 1,7x3 m


37/56

COLUMNAS TIPO 2

Azap= 6,22 m2

COLUMNAS : B1, C1, C3 (Peraltada Excntrica)

(2a + 0,30)(a + 0,60) = 6,222a2+ 1,2a + 0,3a + 0,18 = 6,222a2+ 1,5a 6,04 = 0

a = 1,4 2a + 0,3 = 3,1 a + 0,6 = 2,0 ZAPATA3(Z3) = 2x3,1 m


38/56

COLUMNA C2(Peraltada Centrada)

(2a + 0,60)(2a + 0,30) = 6,224a2+ 0,6a + 1,2a + 0,18 = 6,22

4a2+ 1,8a 6,04 = 0a = 1,02

2a + 0,6 = 2,64 2,70 2a + 0,3 = 2,34 2,40 ZAPATA4(Z4) = 2,4x2,7 m


39/56

COLUMNA TIPO 3:

Azap= 6,22 m2

COLUMNA B2(2a + 0,30)(2a + 0,45) + a(2a + 0,30) = 6,22

4a2+ 0,9a + 0,6a + 0,14 + 2a2+ 0,3a = 6,226a2+ 1,8a 6,08 = 0a = 0,86


40/56

ZAPATA5(Z5)


41/56

MUROS DE ALBAILERIA ESPESOR DE MURO

Para el diseo del muro de albailera se eligiutilizar ladrillos clase IV slidos(30% de huecos)

tipo King Kong Industrial, segn la Tabla N 9de la NTE E.070, en un amarre de soga con unespesor de 0.13 m. Se verifica el espesor mnimorequerido mediante el Artculo 19 de la NTE

E.070 en relacin a la altura libre h entre loselementos de arriostre horizontales:


42/56

ESPESOR DEL MURO H/25= 0.13DENSIDAD DE MUROS Como parte del pre dimensionamiento y

estructuracin de la vivienda , se debe calcularla densidad mnima de muros portantesmediante la siguiente expresin del artculo19.2

de la NTE E.070:


43/56

Donde:L: Longitud total del muro incluyendo columnas (m)(mayor a 1.20 m)

T: Espesor efectivo del muro (m)Ap: rea de la planta tpica (m2)

N: Nmero de pisos del edificio

Adems, de la NTE E.030 tenemos:Z: Factor de zona ssmica (Trujillo - Zona 3)

correspondeZ = 0.40U: Factor de importancia. Vivienda U = 1.00S: Factor de suelo (rgido), le corresponde S = 1.00


44/56

De donde:

0.0428


45/56

TABLA 1DIRECCION X-X

muro L (m) t Lt(m2) N de veces LtN (m3)

x1 13.4 0.15 2.0 1 2.0

x2 4.7 0.15 0.7 1 0.7

x3 1.8 0.15 0.3 1 0.3

x4 1.5 0.15 0.2 1 0.2

x5 5.1 0.15 0.8 1 0.8

x6 1.9 0.15 0.3 1 0.3

x7 1.4 0.15 0.2 1 0.2

x8 4.2 0.15 0.6 1 0.6

x9 2 0.15 0.3 1 0.3

x10 1.2 0.15 0.2 1 0.2

sumatoria 5.6

AREA DE LA PLANTA: 197.92


46/56

TABLA 2

DIRECCION Y-Y

muro L (m) t Lt(m2) N de veces LtN (m3)

y1 14.5 0.2 2.2 2.0 4.4y2 5.6 0.2 0.8 1.0 0.8

Y3 2.9 0.2 0.4 1.0 0.4

Y4 1.3 0.2 0.2 1.0 0.2

sumatoria 5.8


47/56

En el eje x

L.t.N= 5.6rea de planta (Ap) = 197.92

L.t.N/ Ap = 0.0283

0.0283 es menor que 0.0428 necesitamos masmuros


48/56

En el eje YL.t.N= 5.8

rea de planta (Ap) = 197.92L.t.N/ Ap = 0.0293

0.0293 es menor que 0.0428


49/56

Como nuestra densidad de muros no

cumple con la Norma, hacemos unaconversin en la cual tenemos lasiguiente relacin:

R = Ec/Ea = 15000* fc/500 fm


50/56

TABLA 1:


51/56

TABLA 2 :


52/56

Esfuerzo Axial Mximo

Se comprobar que el esfuerzo axial generadopor la mxima carga de gravedad de servicio y el100% de sobrecarga en los muros del primerpiso (el ms cargado) sea inferior a:


53/56

MURO X8 Peso propio: 0.285 x 2.40 x 4.15 x 5 +0.285 x

1.20 x1.65 x 5 = 17.01 ton Viga: 0.30 x 0.60 x 6.6 x 2.4 x 5 = 14.26 ton Losa: (2.4) x( 9.26 + 6.58) x 0.30 x 5 = 26.16 ton

Sobrecarga: 0.20 x( 9.26+6.58) x 4 + 0.1 x(9.26 + 6.58) = 14.26 ton Pm= 71.69 ton


54/56

Luego verificamos que la mxima carga axialencontrada en el muro X8 es menor al 15% fmcomo lo exige la Norma:

Con lo que verificamos que es posible emplearuna albailera de menor calidad, hasta losclculos realizados, pero no se recomienda estetipo de cambios, porque puede fallar poragrietamiento en diagonal.

175.07


55/56

MURO Y2

Peso propio: 0.285 x 2.40 x 4.65 x 5 = 15.9 ton Viga: 0.30 x 0.60 x 4.65 x 2.4 x 5 = 10.04 ton Losa: (2.4) x( 6.1 + 5.4) x 0.30 x 5 = 41.4 ton Sobrecarga: 0.20 x( 6.1+5.4) x 4 + 0.1 x( 6.1 +

5.4) = 10.35 ton Pm= 77.69 ton


56/56

VERIFICAMOS:

189.72

Documents

Predimensionamiento de Elementos Estructurales, Evaluacion de Densidad de Muros y Control de Agrietamiento Por Esfuerzo Axial