2 diseño edificio sap2000

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DISEO ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO, CON PROGRAMA DE INGENIERIA SAP2000.

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  • 1. UUUUNIVERSIDADNIVERSIDADNIVERSIDADNIVERSIDAD TTTTCNICA DECNICA DECNICA DECNICA DE AAAAMBATOMBATOMBATOMBATO FACULTAD DE INGENIERA CIVILFACULTAD DE INGENIERA CIVILFACULTAD DE INGENIERA CIVILFACULTAD DE INGENIERA CIVIL CENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICASCENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICASCENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICASCENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS Gua para Anlisis y Diseo Estructural deGua para Anlisis y Diseo Estructural deGua para Anlisis y Diseo Estructural deGua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign ArmadoEdificios de Hormign ArmadoEdificios de Hormign ArmadoEdificios de Hormign Armado Por: Patricio Marcelo Vasco LpezPor: Patricio Marcelo Vasco LpezPor: Patricio Marcelo Vasco LpezPor: Patricio Marcelo Vasco Lpez AGOSTO 2003AGOSTO 2003AGOSTO 2003AGOSTO 2003

2. AgraAgraAgraAgradecimientodecimientodecimientodecimiento Deseo expresar mi sincero agradecimiento al Ing. Miguel Mora M. Sc. Decano de la Facultad de Ingeniera Civil, y al Ing. Vinicio Jaramillo Ph. D. Subdecano, por su valiosa colaboracin para desarrollar el presente trabajo, al Ing. Francisco Fernndez Ph. D. quien me ayudo oportunamente para la presentacin del mismo, y al Ing. Wilson Medina Pazmio, por los conocimientos entregados a mi persona en mi carrera de pregrado. 3. A los Estudiantes de Ingeniera Civil de LaA los Estudiantes de Ingeniera Civil de LaA los Estudiantes de Ingeniera Civil de LaA los Estudiantes de Ingeniera Civil de La UniversidadUniversidadUniversidadUniversidad Tcnica de AmbatoTcnica de AmbatoTcnica de AmbatoTcnica de Ambato 4. CONTENIDOCONTENIDOCONTENIDOCONTENIDO AgradecimientoAgradecimientoAgradecimientoAgradecimiento IIII DedicatoriaDedicatoriaDedicatoriaDedicatoria IIIIIIII ContenidoContenidoContenidoContenido IIIIIIIIIIII 1.1.1.1.---- Ingeniera de EstructurasIngeniera de EstructurasIngeniera de EstructurasIngeniera de Estructuras 1111 1.1.1.1.1.1.1.1.----IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccin 1.2.1.2.1.2.1.2.---- Ingeniera Estructural ConceptualIngeniera Estructural ConceptualIngeniera Estructural ConceptualIngeniera Estructural Conceptual 1.3.1.3.1.3.1.3.---- IngenieraIngenieraIngenieraIngeniera Estructural BsicaEstructural BsicaEstructural BsicaEstructural Bsica 1.4.1.4.1.4.1.4.---- Ingeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y Diseo 1.5.1.5.1.5.1.5.---- Ingeniera Estructural de DetalleIngeniera Estructural de DetalleIngeniera Estructural de DetalleIngeniera Estructural de Detalle 1.6.1.6.1.6.1.6.---- Redaccin del Proyecto de Ingeniera EstructuralRedaccin del Proyecto de Ingeniera EstructuralRedaccin del Proyecto de Ingeniera EstructuralRedaccin del Proyecto de Ingeniera Estructural 1.7.1.7.1.7.1.7.---- Gua de Ingeniera Estructural para el Diseo de un EdificioGua de Ingeniera Estructural para el Diseo de un EdificioGua de Ingeniera Estructural para el Diseo de un EdificioGua de Ingeniera Estructural para el Diseo de un Edificio 2.2.2.2.---- PredimensionamientoPredimensionamientoPredimensionamientoPredimensionamiento y Cuantificacin de Cargasy Cuantificacin de Cargasy Cuantificacin de Cargasy Cuantificacin de Cargas 5555 2.2.2.2.2.2.2.2.---- Carga VivaCarga VivaCarga VivaCarga Viva 2.3.2.3.2.3.2.3.---- Cargas SsmicasCargas SsmicasCargas SsmicasCargas Ssmicas 2.4.2.4.2.4.2.4.---- Cargas de VientoCargas de VientoCargas de VientoCargas de Viento 2.5.2.5.2.5.2.5.---- Prediseo de ElementosPrediseo de ElementosPrediseo de ElementosPrediseo de Elementos 2.5.1.2.5.1.2.5.1.2.5.1.---- Prediseo de LosaPrediseo de LosaPrediseo de LosaPrediseo de Losa 2.5.1.2.5.1.2.5.1.2.5.1.---- Carga Muerta de LosaCarga Muerta de LosaCarga Muerta de LosaCarga Muerta de Losa 2.5.2.2.5.2.2.5.2.2.5.2.---- Carga Muerta de ParedesCarga Muerta de ParedesCarga Muerta de ParedesCarga Muerta de Paredes 2.6.2.6.2.6.2.6.---- Preparacin de Pesos por PisoPreparacin de Pesos por PisoPreparacin de Pesos por PisoPreparacin de Pesos por Piso 2.7.2.7.2.7.2.7.---- Carga de SismoCarga de SismoCarga de SismoCarga de Sismo 2.8.2.8.2.8.2.8.---- Cargas actuantes sobre las VigasCargas actuantes sobre las VigasCargas actuantes sobre las VigasCargas actuantes sobre las Vigas 2.8.1.2.8.1.2.8.1.2.8.1.---- Cargas sobre las VigasCargas sobre las VigasCargas sobre las VigasCargas sobre las Vigas 3.3.3.3.---- Opciones de Clculo Estructural con el Programa Sap2000Opciones de Clculo Estructural con el Programa Sap2000Opciones de Clculo Estructural con el Programa Sap2000Opciones de Clculo Estructural con el Programa Sap2000 18181818 3.1.3.1.3.1.3.1.---- Clculo EstticoClculo EstticoClculo EstticoClculo Esttico 3.2.3.2.3.2.3.2.---- Clculo DinmicoClculo DinmicoClculo DinmicoClculo Dinmico 3.2.1.3.2.1.3.2.1.3.2.1.---- Anlisis de Respuesta bajo Carga SinusoiAnlisis de Respuesta bajo Carga SinusoiAnlisis de Respuesta bajo Carga SinusoiAnlisis de Respuesta bajo Carga Sinusoidal.dal.dal.dal. 3.2.2.3.2.2.3.2.2.3.2.2.---- Clculo de Frecuencias y Modos de VibracinClculo de Frecuencias y Modos de VibracinClculo de Frecuencias y Modos de VibracinClculo de Frecuencias y Modos de Vibracin 3.2.3.3.2.3.3.2.3.3.2.3.---- Anlisis Mediante Vectores de RitzAnlisis Mediante Vectores de RitzAnlisis Mediante Vectores de RitzAnlisis Mediante Vectores de Ritz 5. 3.2.4.3.2.4.3.2.4.3.2.4.---- Anlisis por Espectros de Respuesta.Anlisis por Espectros de Respuesta.Anlisis por Espectros de Respuesta.Anlisis por Espectros de Respuesta. 3.2.5.3.2.5.3.2.5.3.2.5.---- Integracin Directa de la Ecuacin Dinmica.Integracin Directa de la Ecuacin Dinmica.Integracin Directa de la Ecuacin Dinmica.Integracin Directa de la Ecuacin Dinmica. 3.3.3.3.3.3.3.3.---- Modelacin de Estructuras en SAP 2000Modelacin de Estructuras en SAP 2000Modelacin de Estructuras en SAP 2000Modelacin de Estructuras en SAP 2000 3.3.1.3.3.1.3.3.1.3.3.1.---- ModelaModelaModelaModelacin Prtico Eje Ccin Prtico Eje Ccin Prtico Eje Ccin Prtico Eje C 4.4.4.4.---- Combinaciones de CargaCombinaciones de CargaCombinaciones de CargaCombinaciones de Carga 58585858 5.5.5.5.---- Prediseo segn las Disposiciones especiales para el diseo Ssmico ACI 318Prediseo segn las Disposiciones especiales para el diseo Ssmico ACI 318Prediseo segn las Disposiciones especiales para el diseo Ssmico ACI 318Prediseo segn las Disposiciones especiales para el diseo Ssmico ACI 318----99 5899 5899 5899 58 5.1.5.1.5.1.5.1.---- Prediseo de VigasPrediseo de VigasPrediseo de VigasPrediseo de Vigas 5.2.5.2.5.2.5.2.---- Prediseo de ColumnasPrediseo de ColumnasPrediseo de ColumnasPrediseo de Columnas 6.6.6.6.---- Anlisis Esttico Espacial del EdificiAnlisis Esttico Espacial del EdificiAnlisis Esttico Espacial del EdificiAnlisis Esttico Espacial del Edificio en Estudioo en Estudioo en Estudioo en Estudio 65656565 6.2.6.2.6.2.6.2.---- Determinacin del Centro de Masas.Determinacin del Centro de Masas.Determinacin del Centro de Masas.Determinacin del Centro de Masas. 6.3.6.3.6.3.6.3.---- Determinacin del Centro de Rigideces CRDeterminacin del Centro de Rigideces CRDeterminacin del Centro de Rigideces CRDeterminacin del Centro de Rigideces CR 6.4.6.4.6.4.6.4.---- Corte Ssmico por TorsinCorte Ssmico por TorsinCorte Ssmico por TorsinCorte Ssmico por Torsin 7.7.7.7.---- Modelacin Estructura TridimensionalModelacin Estructura TridimensionalModelacin Estructura TridimensionalModelacin Estructura Tridimensional 70707070 8.8.8.8.---- Caractersticas de Deformacin de los EleCaractersticas de Deformacin de los EleCaractersticas de Deformacin de los EleCaractersticas de Deformacin de los Elementos Resistentesmentos Resistentesmentos Resistentesmentos Resistentes 117117117117 8.1.8.1.8.1.8.1.---- Anlisis para el Periodo Verdadero de la EstructuraAnlisis para el Periodo Verdadero de la EstructuraAnlisis para el Periodo Verdadero de la EstructuraAnlisis para el Periodo Verdadero de la Estructura 8.2.8.2.8.2.8.2.---- Efecto PEfecto PEfecto PEfecto P---- y Derivas M y Derivas M y Derivas M y Derivas Mximasximasximasximas 9.9.9.9.---- Diseo en Hormign ArmadoDiseo en Hormign ArmadoDiseo en Hormign ArmadoDiseo en Hormign Armado 120120120120 10.10.10.10.---- Anlisis Modal EspectralAnlisis Modal EspectralAnlisis Modal EspectralAnlisis Modal Espectral 129129129129 10.1.10.1.10.1.10.1.---- Modelacin AnlisisModelacin AnlisisModelacin AnlisisModelacin Anlisis EspectralEspectralEspectralEspectral 11.11.11.11.---- BibliografaBibliografaBibliografaBibliografa 142142142142 Anexo 1Anexo 1Anexo 1Anexo 1 Anexo 2Anexo 2Anexo 2Anexo 2 Anexo 3Anexo 3Anexo 3Anexo 3 6. Gua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign Armado Por: Patricio M. Vasco L. Pg. 1 Gua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign ArmadoGua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign ArmadoGua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign ArmadoGua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign Armado 1.1.1.1.---- Ingeniera de EstructurasIngeniera de EstructurasIngeniera de EstructurasIngeniera de Estructuras 1.1.1.1.1.1.1.1.----IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccin Todas las estructuras deben ser Diseadas y Construidas para que, con una seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan solicitar durante la construccin y el perodo de vida til previsto en el proyecto as como la agresividad del medio. El anlisis estructural consiste en la determinacin de los efectos originados por las acciones sobre la totalidad o parte de la estructura, con el objeto de efectuar comprobaciones en sus elementos resistentes. Para la realizacin del anlisis y diseo estructural, se idealizan tanto la geometra de la estructura como las acciones y las condiciones de apoyo mediante un modelo matemtico adecuado. El modelo elegido debe ser capaz siempre de reproducir el comportamiento estructural dominante. Generalmente, las condiciones de compatibilidad o las relaciones tenso-deformacionales de los materiales resultan difciles de satisfacer estrictamente, por lo que pueden adoptarse soluciones en que estas condiciones se cumplan parcialmente, siempre que sean equilibradas y que se satisfagan a posteriori las condiciones de ductilidad apropiadas. 1.2.1.2.1.2.1.2.---- Ingeniera Estructural ConceptuIngeniera Estructural ConceptuIngeniera Estructural ConceptuIngeniera Estructural Conceptualalalal La ingeniera estructural conceptual es la elaboracin de propuestas de solucin en trminos de conceptos generales, es decir ideas que permitan resolver el problema de la existencia de la estructura. Se refiere a la posibilidad del equilibrio y de la estabilidad que debe existir mucho antes de cualquier comprobacin numrica. En esta etapa se definen los sistemas resistentes, eligiendo los tipos estructurales y organizndolos en el espacio. Es la etapa ms importante del proceso de anlisis y diseo, pues una vez definido el sistema resistente el resto del proceso es una consecuencia. Tambin es la etapa que ms experiencia requiere, lo que deja descolocados a los alumnos. De todos modos la nica manera de adquirir experiencia en este campo es intentar un diseo y luego criticarlo, es decir, analizarlo para estudiar sus ventajas e inconvenientes. Otra cuestin relacionada con este tema es la coherencia entre la estructura y la arquitectura. Es un error frecuente adoptar estructuras que tienen caractersticas incompatibles con las del edificio: el ejemplo ms tpico es la utilizacin de estructuras relativamente flexibles por ejemplo: prticos con vigas y columnas de ciertas dimensiones, ubicados dentro del edificio, en construcciones con cerramientos muy rgidos como mampostera, y as son casi todas las construcciones de la zona central. Otro error es utilizar estructuras que compiten por el espacio fsico con los espacios funcionales del edificio. Es lo que sucede si se pretende utilizar prticos internos cuando la altura disponible para las vigas o el espacio para las columnas est muy limitado por las necesidades funcionales. 7. Gua para Anlisis y Diseo Estructural de Edificios de Hormign Armado Por: Patricio M. Vasco L. Pg. 2 Existe una tendencia a considerar la estructura como algo separado, que se apoya en la fundacin y a su vez esta se apoya en el suelo el que se considera indeformable o, en todo caso, que sus deformaciones no influyen sobre la estructura. De ningn modo esto es as y menos para acciones horizontales importantes. La estructura es una sola: superestructura, fundacin y suelo forman un nico sistema resistente que debe ser estudiado unitariamente. Por lo tanto desde el principio se debe considerar cada tipo estructural en relacin con las posibilidades de fundacin y la interaccin con el suelo. 1.3.1.3.1.3.1.3.---- Ingeniera EstrucIngeniera EstrucIngeniera EstrucIngeniera Estructural Bsicatural Bsicatural Bsicatural Bsica Es el momento de iniciar los anlisis estructurales que pueden ser eficaces pero que deberan poner en evidencia las interacciones entre los distintos sistemas que componen la estructura. La dificultad ms grande que se encuentra es modelar la estructura, ya que es aqu donde se trata de definir las dimensiones de los componentes estructurales con una precisin adecuada para garantizar la compatibilidad final de la solucin estructural. La solucin elegida debe ser viable desde el punto de vista funcional, que garantice el equilibrio, las dimensiones de los componentes estructurales deben ser aceptables para los espacios funcionales de la construccin al igual que para su economa. Se supone que cuando se realicen el anlisis y la verificacin detallados de la estructura las dimensiones de los componentes sern confirmadas con variaciones poco significativas 1.4.1.4.1.4.1.4.---- Ingeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y DiseoIngeniera Estructural de Anlisis y Diseo La principal causa de esa dificultad es el concepto determinstico que se tiene del anlisis y que convierte en receta lo que debe ser fruto de la interpretacin fsica. Si se sabe como funciona la estructura se puede encontrar un modelo analtico que resuelva ese funcionamiento. Saber como funciona una estructura es saber como se deforma. Hay un solo camino para aprender a modelar: modelando e interpretando los resultados, en particular las deformaciones. Por otra parte es un hecho que no se puede ensear a modelar, se aprende, es decir, en situacin de modelar e interpretar resultados. Una cuestin que debe tenerse siempre presente es que con frecuencia no hay un solo modelo que permita describir todos los aspectos del funcionamiento de la estructura. Con frecuencia hay que emplear ms de uno y obtener resultados envolventes que permitan estimar el funcionamiento probablemente intermedio de la estructura real. Es obvio que las tcnicas de modelado varan con los medios auxiliares de clculo disponibles y que cada vez hacen posible mayor precisin en la descripcin de los fenmenos fsicos. Una vez superada la etapa de anlisis de solicitacion...