81330092 diseno de losa aligerada en sap2000 calculo de acero 1

38
DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 CALCULO DE ACERO 2012 1 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 CÁLCULO DE ACERO AUTOR: JOSÉ LUIS REQUE QUESQUÉN CICLO: DECIMO CICLO CIUDAD ETEN CHICLAYO PERU ENERO DEL 2012

Upload: eloy-hernandez

Post on 30-Nov-2015

52 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

1 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y

ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000

CÁLCULO DE ACERO

AUTOR: JOSÉ LUIS REQUE QUESQUÉN

CICLO: DECIMO CICLO

CIUDAD ETEN – CHICLAYO – PERU – ENERO DEL 2012

Page 2: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

2 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

DISEÑO DE LOSAS ALIGERADAS EN SAP2000

CALCULO DE ACERO

Como parte de este instructivo y dependiendo del lugar donde se ejecute la edificación, se

establecerán consideraciones para el diseño de losa aligerada de acuerdo a normativas del lugar; En

el caso nuestro que es PERÚ, se establecen consideraciones de acuerdo a la norma E-060.

1. CONSIDERACIONES DE LA NORMA E-060 PARA LOSAS ALIGERADAS

a) Las losas aligeradas están compuestas de una combinación monolítica de viguetas espaciadas

en una dirección y una losa en la parte superior.

b) El ancho de vigueta será como mínimo 10 cm.

c) El espaciamiento libre entre viguetas será como máximo 75 cm.

d) Las losas aligeradas que no cumplan con estas limitaciones serán tratadas como losas

macizas.

e) El espesor de la losa no debe ser menor de 5 cm.

f) La losa debe llevar refuerzo perpendicular a las viguetas pero no menor que el refuerzo fijado

por contracción o temperatura.

g) El refuerzo se determina considerando una sección “T”, de ancho de ala b = 0.40 m. y

ancho de alma = 0.10 m.

2. PASOS PREVIOS PARA EL DISEÑO

El cálculo de acero para Losas Aligeradas es similar al cálculo de acero para vigas; A

continuación se DISEÑARÁ EL ACERO CON SAP2000 para los tipos de aligerados

previamente definidos que se muestran más adelante.

DETALLE ALIGERADO: H = 0.20m

Page 3: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

3 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Como primer paso para el diseño de LOSA ALIGERADA se tiene que definir el sentido de la

misma, siempre se debe llevar a cabo de tal manera que las viguetas queden con una luz libre

menor respecto a si escogiéramos el otro sentido.

Se busca que la luz libre de las viguetas sea la menor por dos razones:

1. Controlar las deflexiones en el centro.

2. Economizar disminuyendo los momentos y con ello el acero.

Cabe resaltar que pueden combinarse dos sentidos de aligerado en un mismo piso, quiere decir

que un paño puede ser diseñado con viguetas en un sentido y otro paño del mismo piso puede

tener viguetas en otro sentido.

Una vez definido el sentido del aligerado aparecen las VIGAS PRINCIPALES que son en las

que se apoyan las viguetas, Las VIGAS SECUNDARIAS que en conjunto con las vigas

principales sirven de amarre a todos los paños de un mismo piso para formar el DIAFRAGMA

RÍGIDO.

VIGA SECUNDARIA

VIG

A P

RIN

CIP

AL

Sentido del Aligerado

VIGA SECUNDARIA

VIG

A P

RIN

CIP

AL

Luz menor

Lu

z m

ayo

r

Los TIPOS DE ALIGERADOS para nuestro ejemplo se muestran en la página siguiente y son:

A, B, C, D. E. F y G.

Page 4: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

4 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

0,7

00

,80

2,2

00

,25

4,00 0,25 2,50 0,25

0,2

53

,12

0,2

5

3,50 0,25

2,6

50

,25

2,2

00

,25

3,1

20

,25

2,6

50

,15

2,6

50

,15

0,25 0,25

ALIGERADO - PRIMER PISO

6

5

A B C D

2,4

52

,90

3,1

51

,63

2,7

88

7

4

2

3

1

20,0

0

3,3

73

,73

3,4

8

2,7

83

,37

3,7

32

,45

2,9

03

,15

1,6

3

6

5

8

7

4

2

3

1

20,0

0

0,8

03

,48

0,2

5

4,38 2,25 4,38

11,00

A B C D

0,25

VP-101(.25X.35)

4,00 2,25 0,25 4,00

4,25 2,38 4,38

11,00

0,2

52

,65

0,2

52

,90

0,2

5

0,2

52

,90

0,2

50

,70

VP-102(.25X.35)

VP-103(.25X.35)

VP-104(.25X.35)

VP-105(.25X.35)

VP-106(.25X.35)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VACIO

VACIO

VP-101(.25X.35) VP-101(.25X.35)

VP-102(.25X.35) VP-102(.25X.35)

VP-103(.25X.35)

VP-104(.25X.35)

VP-105(.25X.35)

VP-106(.25X.35)

VP-103(.25X.35)

VP-104(.25X.35)

VP-105(.25X.35)

VP-106(.25X.35)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

CAJA DE ESCALERA 01

A

B

C

D

C

E

F

G

Page 5: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

5 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

DATOS PARA EL SAP2000:

1. MATERIALES:

Concreto f’c = 210 Kg/cm2 Acero: fy = 4200 Kg/cm

2

2. SECCION DE LOSA ALIGERADA (2.5 VIGUETAS)

Asignamos una sección T de ancho de ala 1.00 m y demás dimensiones que se muestran:

Se toma un ancho de alma 0.10 m. (Vigueta), y un ancho de ala de 0.40 m.

La altura h de la sección T obedece a un PREDIMENSIONADO (h = Luz libre/25); Se debe

tener en cuenta que sólo se tienen ladrillos de 12, 15, 20, 25 y 30 cm. y siendo la losa no

menor a 5 cm; Entonces solo existirán losas aligeradas de 17, 20, 25, 30 y 35 cm.

3. METRADO DE CARGAS

3.1. CARGA MUERTA:

En el metrado de carga muerta no se incluye el peso propio de las viguetas ni de la losa de

5 cm. debido a que el Programa SAP2000 tiene definido por defecto el PATRON DE

CARGAS: DEAD (Muerta) que calcula de manera automática el PESO PROPIO de los

elementos estructurales a los que se les ha asignado una SECCIÓN previamente definida.

P. Losa Aligerada (h = 20 cm.): El peso de losa aligerada de 20 cm de espesor es de

aproximadamente 300 Kg/m2, como el programa calcula el peso de los 10 cm de

vigueta y 5 cm de losa, queda por considerar el peso del ladrillo que es de 80 Kg/m2.

Peso Muerto: El peso muerto en losas aligeradas está conformada por el peso del falso

Piso (5cm) + Acabados (0.5 cm) + Peso de cielo raso (2cm) = 0.075 m.

CARGA MUERTA

P. Losa Aligerada (h=20 cm) 80 Kg/m²

Peso Muerto 150 Kg/m²

P. Tabiquería Equivalente 100 Kg/m²

Carga Muerta (Cm) 330 Kg/m²

En 0.40 m de Alma 330*0.40 = 132 Kg/m

Page 6: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

6 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Peso especifico del Concreto Simple: 2000 Kg/m3.

Peso muerto = 0.075 m. * 2000 Kg/m3 = 150 Kg/m

2.

Peso de Tabiquería Equivalente: lo obtenemos de la siguiente manera:

𝐓𝐚𝐛𝐢𝐪𝐮𝐞𝐫𝐢𝐚 𝐄𝐪𝐮𝐢𝐯𝐚𝐥𝐞𝐧𝐭𝐞 = Lm . em . hm.Pem

Area Libre

Lm: Longitud de Muros.

em : Espesor de Muros.

hm : Altura de Muros.

Pem: P. Esp. de muro de albañilería.

3.2. CARGA VIVA:

La carga viva dependerá del uso que se le asigne a la losa aligerada, pudiendo ser por

ejemplo Vivienda, Oficinas u otros. Para el caso de azotea se considera 100 Kg/m2.

En nuestro ejemplo el uso es vivienda que por norma Cargas E-020 la sobrecarga es 200

Kg/m2. Las mayoración de cargas lo haremos en el SAP2000.

3.3. CARGA EN VOLADO:

El metrado de cargas en los volados para el caso de los muros (2.60 m) o parapetos

(1.00 m) se modelará como una carga puntual en el extremo donde se ubica el muro o

parapeto. El peso específico del muro de albañilería que es 1800 Kg/m3.

CARGA VIVA

Sobrecarga (S/C) 200 Kg/m²

Carga Viva (Cv) 200 Kg/m²

En 0.40 m de Alma 200*0.40 = 80 Kg/m

MURO EN VOLADOS – 2.60 m

Espesor de muro 0.150 m

Altura de Muro 2.600 m

Ancho 0.40 m

Pm = 280.80 Kg

PARAPETO EN VOLADOS – 1.00 m

Espesor de muro 0.150 m

Altura de Muro 1.00 m

Ancho 0.40 m

Pm = 108.00 Kg

Page 7: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

7 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

DISEÑO DE LOSAS ALIGERADAS EN SAP2000

CALCULO DE ACERO

A continuación se muestran los pasos a seguir para modelar y diseñar en el programa SAP2000 V14

el TIPO DE ALIGERADO C siendo estos pasos los mismos para llevar a cabo el resto de

aligerados.

El procedimiento que se describe a continuación es similar tanto para SAP2000 Versión 12 como

para el SAP2000 Versión 14.

1. PASO 1: ABRIR EL PROGRAMA SAP2000

Ejecutamos el programa SAP2000 Versión 14, desde el acceso directo que se encuentra en el

escritorio.

El programa se ejecutará y antes de mostrar el entorno del programa, aparecerá un cuadro de

dialogo Tip of the day (Consejo del día), el que muestra algunas actualizaciones y

recomendaciones para el programa y el uso de sus comandos.

Next Tip: Siguiente Consejo

Previous Tip: Consejo Anterior

Picamos en OK y Tendremos el entorno SAP2000 14 para empezar a modelar nuestra

estructura.

Page 8: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

8 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

2. PASO 2: DEFINIR UNIDADES

Seleccione las unidades en las que desea trabajar. Esta opción se encuentra en la parte inferior

derecha de la pantalla principal de SAP2000 V14, como se muestra a continuación.

Page 9: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

9 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

3. PASO 3: SELECCIÓN DEL MODELO

Del menú principal (parte superior), abriendo la opción de File > seleccione New Model.

Esta acción lo llevará a la ventana de New Model que se muestra a continuación.

Seleccione la plantilla Beam, que es la que se muestra acontinuacion.

Esto lo conducirá a la siguiente ventana o pantalla.

Page 10: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

10 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Se deben llenar las casillas de acuerdo con las caracteristicas del Aligerado.

o Number of Spans (Numero de Tramos): 6

o Span Length (Longitud de Tramo): Se deja cual esta.

Las opciones que se presentan en Section Properties nos permiten definir las secciones de

los elementos estructurales que utilizaremos mas adelante. Debido a que existen opciones en

el Menu de herramientas (Define/ Section Properties/ Frame Sections) que son

exclusivamente para la definicion de secciones, es que se ignora por ahora esa parte.

NOTA: Asegúrese que la opción de Restraints está seleccionada. De otra manera, la estructura

tendrá las juntas libres (sin apoyos).

Chequee la opción Use Custom Grid Spacing and Locate Origin y haga clic en el botón

Edit Grid, lo que lo llevará a la siguiente ventana:

Page 11: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

11 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Digite los valores correspondientes para ubicar los ejes en función de las longitudes de los

tramos.

Cabe resaltar que podemos utilizar las celdas de esta ventana como si fuesen celdas de excel,

quiere decir que si realizamos una operación aritmetica dentro de la celda, este al presionar

enter muestra el resultado. Si le colocamos por ejemplo: 3.37+3.73 y Enter, se obtendra el

resultado 7.1

Si se ingresaron los datos en forma alternada sin seguir un orden creciente o decreciente, solo

hacer clic en Reorder Ordinates y todas los valores se ordenan.

La opcion Bubble Size es el tamaño de las burbujas que representan los Ejes.

Presione Ok dos veces. Esto lo conducirá a la pantalla principal de SAP2000, la cual tiene

por omisión dos ventanas principales: una en tres dimensiones y la otra en el plano XZ.

Para formar el volado tenemos que LIBERAR el apoyo que se encuentra en el EJE 7, dejarlo

sin ningun tipo de restricción como se verá en el paso siguiente.

Page 12: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

12 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

4. PASO 4: DEFINICION DE LAS CONDICIONES DE APOYOS PARA EL

VOLADO Y EXTREMO DEL ALIGERADO.

VOLADO

Seleccione la junta a cambiar su condición

(Eje 7)

Luego Seleccione en el menú principal

Assign/ Joints/ Restraints o presione el icono

que se encuentra en la parte superior de la

pantalla principal. Ambas acciones lo

conducirán a la pantalla que se muestra a la

derecha.

Seleccionar la siguiente opcion: Junta

libre de soporte.

EXTREMO

El apoyo simple que se encuentra en el extremo del aligerado, debe tener restriccion de

giro para las direcciones de 1 y 3 (x y z) mas no para y (2), por lo tanto sleccionamos el

apoyo y le damos las siguientes condiciones en Assign/ Joints/ Restraints

Page 13: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

13 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

5. PASO 5: DEFINICION DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Seleccione Define del menú

principal, de la lista que se presenta

escoja la opción de Materials como

se muestra en la figura a

continuación:

Esto lo conducirá a la pantalla que se

muestra a continuación:

DEFINIENDO EL MATERIAL:

Concreto210

Seleccione el botón de Add New

Material Quick para adicionar un

nuevo material, el cual lo conducirá a

la pantalla de Quick Material

Property Definition que se muestra:

Seleccione Concrete en Material

Type y f’c 3000psi (210 Kg/cm2

aprox.) en Specification y presione el

botón Ok.

Luego de la ventana Define

Materials seleccione el material

3000psi y haga clic en el botón

Modify/Show Material lo que lo

llevará a la siguiente ventana:

Ingrese un nombre para identificar el

material (por ejemplo: Concreto210)

en la caja de texto de Material

Name.

Cambie los valores a los

especificados en la descripción del

problema. Seleccione OK dos veces.

Page 14: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

14 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

DEFINIENDO EL MATERIAL: Acero 4200

Seleccione el botón de Add New Material Quick para adicionar un nuevo material de

los disponibles según las Especificaciones, el cual lo conducirá a la pantalla de Quick

Material Property Definition que se muestra:

Seleccione Rebar en Material Type y

ASTM A615 Grade 60 (fy =4200

Kg/cm2 aprox.) en Specification y

presione el botón Ok. Luego de la

ventana Define Materials seleccione el

material A615 Grade 60 y haga clic en

el botón Modify/Show Material lo

que lo llevará a la siguiente ventana:

Ingrese un nombre para identificar el

material (por ejemplo: Acero4200) en

la caja de texto de Material Name.

Cambie los valores a los especificados

en la descripción del problema.

Seleccione OK dos veces.

6. PASO 6: DEFINICIÓN DE LA SECCION DE VIGUETA

Para definir las secciones de los elementos, seleccione Define en el menú principal y

luego la opción Section Properties/ Frame Sections.

Page 15: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

15 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Una forma alternativa es presionar el icono de en el toolbar ubicado en la parte

superior. Cualquier opción lo conducirá a la siguiente pantalla.

Para el caso de losa aligerada se tiene solo una sección de concreto, para ello dar clic en

el botón Add New Property que lo llevará a la ventana Add Frame Section Property.

Del cuadro de diálogo Frame Section Property Type seleccione la opción Steel y luego

la sección TEE.

Page 16: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

16 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

VIGUETA

Page 17: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

17 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Digite VIGUETA en la caja de texto Section Name. Escoger Concreto210 en la caja de

edición Material. Digitar las dimensiones de la viga en las cajas de texto

correspondientes.

Hacer clic en el botón Concrete

Reinforcement y seleccione

Acero4200 de la lista

Longitudinal Bars y Acero4200

de la lista Cofinement Bars del

cuadro Rebar Materials. Escoger

Bean (viga) del recuadro Design

Type. Por defecto el programa le

da un recubrimiento (cover) al

centro de la para arriba (top) y

abajo (botton). Digitar 0.025 en

las cajas de edición Top y Botton

como se muestra:

Hacer clic en el botón Ok para aceptar los datos establecidos y regresar al formulario

Tee Section. Hacer clic en la caja de selección Display Color para escoger un color para

las VIGUETAS escogemos el color anaranjado y luego hacer clic en Ok para regresar al

formulario Frame Properties.

Luego hacer clic en Ok para regresar al formulario Frame Properties. El formulario

Frame Properties deberá quedar como el siguiente:

Hacer clic en el botón Ok del formulario Frame Properties para aceptar los cambios.

Page 18: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

18 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

7. PASO 7: ASIGNAR SECCIONES DE LOS ELEMENTOS AL MODELO

Luego de definir la sección de viguetas, el siguiente paso es asignar dichas propiedades a

los elementos.

Seleccione los elementos del modelo mediante un clic encima de dichos elementos o

dibujando un cuadro que cubra dichos elementos, moviendo el mouse y manteniendo

apretado el botón izquierdo.

Del menú de Assign seleccione Frame/Frame Sections, lo que lo lleva a la siguiente

ventana:

Page 19: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

19 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Seleccione del recuadro Properties la sección VIGUETA. Al presionar OK, el nombre

de la sección va a aparecer sobre el elemento del modelo.

8. PASO 8: DEFINIR SISTEMAS DE CARGAS

Antes de aplicarle las cargas al modelo es necesario definir los sistemas de cargas. En

este paso NO se aplican las cargas, solamente se definen las que van a ser utilizados.

En este ejemplo se van a aplicar la carga VIVA y MUERTA, esta ultima como lo

aclaramos al inicio no incluirá el peso propio de la vigueta.

Para definir el sistema de cargas, seleccione Define del menú principal y luego la opción

Load Patterns.

Esto lo llevará a la siguiente ventana, donde inicialmente el programa tiene por omisión

el patrón de carga DEAD (MUERTA). Proceda a definir los demás estados de carga.

DEAD, carga muerta

LIVE, carga viva

LIVE1, carga viva alternancia 01

LIVE2, carga viva alternancia 02

LIVE3, carga viva alternancia 03

LIVE4, carga viva alternancia 04

LIVE5, carga viva alternancia 05

LIVE6, carga viva alternancia 06

LIVE7, carga viva alternancia 07

Page 20: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

20 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Load Pattern Name: Nombre del Patrón de Carga.

Type: Tipo de Patrón de carga

o DEAD: Muerta

o LIVE: Viva

SELF WEIGHT MULTIPLIER: En esta casilla por defecto para DEAD el programa

establece 1, quiere decir que el peso propio de las viguetas que calcula de manera interna

lo multiplica por la unidad.

En el caso de otro tipo de cargas se le asigna 0 (cero), tal es el caso de la carga VIVA, ya

que esta carga se asignara de los cálculos que hayamos hecho en el metrado de cargas.

9. PASO 9: ASIGNAR LAS CARGAS A LA ESTRUCTURA

ASIGNACIÓN DE CARGA

MUERTA DISTRIBUIDA - DEAD

Para asignar la carga muerta

uniformemente distribuida,

seleccione primero las VIGUETAS,

luego del menú Assign, escoja la

opción Frame Loads/Distributed o

también el icono ubicado en el

toolbar superior. Esto lo lleva a la

siguiente pantalla:

Page 21: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

21 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

o Uniform Load: Carga uniforme que es la que utilizaremos en este ejemplo:

0.132 Ton/m (Ojo: Se debe tener en cuenta que las unidades deben estar en

Tonf, m, C)

o Picamos en OK y el pórtico quedara cargado tal como se muestra.

ASIGNACIÓN DE CARGA PUNTUAL (PARAPETO H = 1.00 m) - DEAD

Seleccionamos el nudo donde se ubicará la carga y en el Menú Assign/ Joint Loads/

Forces, aparecerá el siguiente cuadro donde se colocara la carga puntual: 0.108 Tn.

Page 22: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

22 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

La carga puntual se mostrará como una flecha aplicada direccionada hacia el eje

negativo de la Z.

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA – LIVE

Seleccione los elementos del aligerado y asignarle la carga viva que le corresponde.

Carga viva LIVE = 0.080 Ton/m

Page 23: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

23 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 1 – LIVE1

Seleccione los elementos del aligerado alternando (dejando un tramo), y asignarle la

carga viva que le corresponde. Carga viva LIVE 1 = 0.080 Ton/m

Page 24: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

24 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 2 – LIVE2

Seleccione los elementos del aligerado alternando (dejando un tramo), y asignarle la

carga viva que le corresponde. Carga viva LIVE 2 = 0.08 Ton/m

Page 25: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

25 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 3 – LIVE3

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 4 – LIVE4

Page 26: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

26 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 5 – LIVE5

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 6 – LIVE6

Page 27: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

27 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

ASIGNACIÓN DE CARGA VIVA ALTERNANCIA 7 – LIVE7

10. PASO 10: DEFINIR BRAZOS RÍGIDOS PARA LAS VIGUETAS

Seleccionar las viguetas del modelo.

Luego luego Asign/Frame/End (Length) Offset

Seleccionar la opción Automatic from Connectivity y en Rigid-zone factor digitar 0.5 y

Ok.

Luego los elementos del aligerado se mostrarán con brazos rigidos en cada nudo.

Page 28: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

28 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Los Brazos rigidos se colocan para que el programa SAP2000 al momento de realizar el

analisis muestre los momentos negativos y cortantes de las viguetas a una distancia

establecida medida desde el nudo.

11. PASO 11: DEFINICIÓN DE LAS COMBINACIONES DE CARGA

COMB1 : 1.4DEAD+1.7LIVE Linear ADD

COMB2 : 1.4DEAD+1.7LIVE1 Linear ADD

COMB3 : 1.4DEAD+1.7LIVE2 Linear ADD

COMB4 : 1.4DEAD+1.7LIVE3 Linear ADD

COMB5 : 1.4DEAD+1.7LIVE4 Linear ADD

COMB6 : 1.4DEAD+1.7LIVE5 Linear ADD

COMB7 : 1.4DEAD+1.7LIVE6 Linear ADD

COMB8 : 1.4DEAD+1.7LIVE7 Linear ADD

Después de realizar todas las combinaciones indicadas, se realiza una última que es la

superposición de todas las combinaciones escogiendo automáticamente la envolvente

como resultado: ENVOLVENTE

Page 29: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

29 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Define/Load Combinations/Add New Combo

Page 30: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

30 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

12. PASO 12: ANALIZAR LA ESTRUCTURA:

Antes de ejecutar el programa

tenemos que elegir en base a que

sistema se llevara a cabo el

analisis, como solo estamos

trabajando con los ejes X y Z.

Analyze/ Set Analysis Options,

escogemos PLANO XZ y OK.

El procedimiento seguido hasta el

Paso anterior desarrolla lo que es

la entrada de datos al programa o

Page 31: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

31 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Pre-Procesamiento. Lo que sigue ahora es resolver el problema o sea continuar con la

etapa de solución, para lo que del menú Analize, seleccionar la opción Run Analysis.

Nos aparecera la siguiente ventana del cual solo haremos una modificacion seleccionar

MODAL y clic en Run/Do Not Run Case.

Luego la opción Run Now.

Si no hemos grabado nuestro trabajo, nos pedirá un nombre y una ubicación. Se

recomienda, dado que son muchos los archivos que crea, asociados al descriptivo de la

geometría, utilizar una carpeta nueva a fin de tenerlos separados fácilmente.

Despues que el programa realizó el analisis nos muestra una simulacion de la

deformacion conjunta de todo el portico debido a la aplicación de cargas.

Page 32: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

32 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

13. PASO 13: LECTURA E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS:

13.1 DIAGRAMA DE MOMENTOS

(MOMENT 3-3)

Display/ Show Forces/ Stresses/ Frames/

Cables

Aparecera el cuadro de dialogo Member

Force Diagram for Frames, en Case/

Combo Name se escoge el tipo de

combinacion del que se quiere visualizar los

MOMENTOS, ENVOLVENTE.

Se elige Moment 3-3.

En Options se escoge Show Values on

Diagram se mostrará el diagrama de

momentos con sus valores más

representativos (Máximos y mínimos)

Para un mejor detalle del momento a lo largo del elemento, se hace anticlic sobre

el elemento y aparecera una ventana como la siguiente, el elemento seleccionado

se encontrara parpadeando de amarillo.

Page 33: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

33 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Conforme demos clic en alguna parte de la vigueta (Resultant) observamos a la

derecha los valores minimos y maximos de los momentos y cortantes.

El color AZUL representa la ENVOLVENTE.

NOTA: Los momentos dependiendo si son POSITIVOS o NEGATIVOS el

diagrama se rellena de color AMARILLO o ROJO respectivamente; Como

podemos ver en la imagen anterior.

13.2 DIAGRAMA DE CORTANTE (SHEAR 2-2)

Page 34: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

34 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Para ver el detalle de cada tramo del aligerado hacemos anticlic en dicho tramo y

aparecerá un detalle identico al que se tenia en el diagrama de momentos.

Después de haber corrido el programa con Run Now, diversos menús se bloquean

mientras que los de diseño y resultados se habilitan; Esto quedara presente en la

barra de herramientas, donde el botón candado aparece activado.

Modelo Bloqueado Modelo Desbloqueado

Para desbloquear el modelo y editarlo, hacer clic en el candado que se

encuentra bloqueado y aparece un mensaje de aviso que nos comunica se

borrarán los resultados del análisis y le damos OK para desbloquear.

14. PASO 14: DISEÑO EN ACERO

El cálculo de acero manualmente se calcula con dos formulas que son iterativas o

también con la formula cuadrática que se despeja de aquellas; En cambio el Programa

SAP2000 realiza el cálculo internamente mostrando el valor del área necesaria al

detalle para cada elemento estructural.

Para llevar a cabo el cálculo del área de acero en el programa se debe definir antes el

Codigo o Reglamento de Construcción con el que se trabajará.

Design/ Concrete Frame Design/ View/ Revise Preferences y aparecerá la

siguiente ventana:

Page 35: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

35 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

Design Code: Se escoge el Reglamento de Diseño ACI 318-05. Los otros datos

posteriores a éste se modificarán automáticamente de acuerdo al código seleccionado.

Después de haber definido los parámetros de diseño de acuerdo al Reglamento

ACI318-05 debemos seleccionar los grupos de diseño

Se puede seleccionar los grupos de

diseño Design/ Concrete Frame

Design/ Select Design Combos, de la

Lista de Combinación de Cargas

seleccionar ENVOLVENTE, clic en

Add y OK.

Cambiar las Unidades a Tonf, cm, C.

Para realizar el diseño en Acero, en el

Menú Design/ Concrete Frame Design/

Star Design/ Check of Structure.

También podemos correr el diseño

haciendo clic sobre ; El Programa

Page 36: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

36 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

realizará el diseño internamente y nos mostrará por defecto el AREA DE ACERO

LONGITUDINAL para cada tramo del aligerado como vemos en la imagen

siguiente:

1° TRAMO

As Neg. Eje 7 : 1 Φ 3/8 = 0.71 cm2

> 0.586 cm2.

As Pos. Tramo 6-7 : 2 Φ 3/8 = 1.42 cm2 > 1.356 cm

2.

As Neg. Eje 6 : 2 Φ 1/2 = 2.58 cm2 > 2.341 cm

2.

2° TRAMO

As Neg. Eje 6 : 2 Φ 1/2 = 2.58 cm2

> 2.341 cm2.

As Pos. Tramo 5-6 : 1 Φ 1/2 + 1 Φ 3/8 = 2.00 cm2 > 1.821 cm

2.

As Neg. Eje 5 : 1 Φ 1/2 + 1 Φ 3/8 = 2.00 cm2 > 1.515 cm

2.

3° TRAMO

As Neg. Eje 5 : 1 Φ 1/2 + 1 Φ 3/8 = 2.00 cm2 > 1.515 cm

2.

As Pos. Tramo 5-4 : 1 Φ 3/8 = 0.71 cm2 > 0.667 cm

2.

As Neg. Eje 4 : 1 Φ 1/2 + 1 Φ 3/8 = 2.00 cm2 > 0.715 cm

2.

4° TRAMO

As Neg. Eje 4 : 1 Φ 3/8 = 0.71 cm2 > 0.715 cm

2.

As Pos. Tramo 3-4 : 2 Φ 3/8 = 1.42 cm2 (Unifor.) > 0.934 cm

2.

As Neg. Eje 3 : 1 Φ 1/2 = 1.29 cm2 > 1.289 cm

2.

7 6

6 5

5 4

4 3

Page 37: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

37 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

5° TRAMO

As Neg. Eje 3 : 1 Φ 1/2 = 1.29 cm2 > 1.289 cm

2.

As Pos. Tramo 2-3 : 2 Φ 3/8 = 1.42 cm2 (Unifor.) > 1.049 cm

2.

As Neg. Eje 2 : 1 Φ 1/2 = 1.29 cm2 > 0.900 cm

2.

VOLADO

As Neg. Eje 2 : 1 Φ 1/2 = 1.29 cm2 > 0.900 cm

2.

As Neg. Eje 1 : Como el acero por flexión no es necesario en ese eje, se

debería colocar el Acero Mínimo (*) 1 Φ 3/8; Pero para uniformizar el acero

colocamos 1 Φ 1/2 tal como en el Eje 2.

La Longitud de los bastones de Acero negativo es: 0.25 Luz máxima.

El diseño por cortante para viguetas no se hace (No lleva estribos)

(*) DETERMINACIÓN DEL ACERO MÍNIMO POR VIGUETA

Asmin = ρmin . b. d

ρmin =0.7 f′c

fy=

0.7 210

4200= 0.00242

Asmin = 0.00242 10 . (17.03)

𝐀𝐬𝐦𝐢𝐧

𝐕𝐢𝐠𝐮𝐞𝐭𝐚= 𝟎.𝟒𝟏𝟏𝐜𝐦𝟐 1 ∅ 3 8" As = 0.710 cm2

DETERMINACIÓN DEL ACERO MÁXIMO POR VIGUETA

Asmax = ρmax . b. d

ρmax =0.542 (f ′

c)

fy.

6300

6300 + fy= 0.01627

Asmax = 0.01627 10 . (17.03)

𝐀𝐬𝐦𝐚𝐱

𝐕𝐢𝐠𝐮𝐞𝐭𝐚= 𝟐.𝟕𝟕𝟎 𝐜𝐦𝟐 2 ∅ 1/2" As = 2.580 cm2

3 2

2 1

Page 38: 81330092 Diseno de Losa Aligerada en Sap2000 Calculo de Acero 1

DISEÑO DE LOSA ALIGERADA EN SAP2000 – CALCULO DE ACERO 2012

38 JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

PLANO ESTRUCTURAS: ALIGERADOS

0,7

00

,80

2,2

00

,25

0,2

53

,12

0,2

5

ALIGERADO - PRIMER PISO

6

5

2,4

52

,90

3,1

51

,63

7

4

2

3

1

3,3

73

,73

3,4

8

VP-101(.25X.35)

0,2

52

,65

0,2

52

,90

0,2

5

VP-102(.25X.35)

VP-103(.25X.35)

VP-104(.25X.35)

VP-105(.25X.35)

VP-106(.25X.35)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VACIO

VACIO

VP-101(.25X.35)

VP-102(.25X.35)

VP-103(.25X.35)

VP-104(.25X.35)

VP-105(.25X.35)

VP-106(.25X.35)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

VS

-10

1(.

25

X.3

0)

CAJA DE ESCALERA 01

A

B

D

G

Ø 1

/2"

Ø 1

/2"

0,8

0

2 Ø

3/8

"

0,8

00

,80

Ø 1

/2"

Ø 1

/2"

Ø 1

/2"

+ Ø

3/8

"

0,6

00

,60

2 Ø

3/8

3/8

"

0,9

00

,90

Ø 1

/2"

+ Ø

3/8

"

0,9

00

,90

2 Ø

1/2

"2

Ø 1

/2"

Ø 1

/2"

+ Ø

3/8

"

2 Ø

3/8

"

0,8

0