Calculo estructural de un edificio de hormigon armado.

La estructura aporticada de 4 plantas destinada a Apartamentos esta localizada sobre suelo aluvional reciente. Nota: [no se toma en cuenta la escalera.]

Especificaciones generales.

- codigo dominicano de const.sismo resistente.- Material concreto………fc=210 kg/cm2……para columnas- Material concreto………fc=210 kg/cm2……para vigas.- Material acero………….fy= 2800 kg/cm2.- Modulo elasticidad …….Ec= 2170000 ton/m2.- Coef. Poisson……………u = 0.2

GEOMETRIA ESTRUCTURAL.

SECC. VIGAS…………0.30X0.60

SECC. COLUMNAS……0.40X0.40

LOSAS……………..E= 0.16 mt

AREA CONSTRUCCION = 264.60 m2.

ANALISIS GENERAL DE CARGAS EN LOSAS.

TECHO: CARGAS PERMANENTES……..ESPESOR…………P.U….. A) PESO PROPIO LOSA 0.16 X 2.40 = 0.384 TON/M2 B) FINO…………………………………….0.10 X 2.00 = 0.200 TON/M2

C) PAÑETE…………………………… 0.01 X 2.00 = 0.020 TON/M2 ----------------------- …. TOTAL= 0.604 TON/M2.

ENTREPISO: A) P.P LOSA……………………………………………..0.384 T/M2

B) MOSAICOS 0.03 X 2.30 …………….0.069

C) MORTEROS 0.04 X 1.80…………….0.072

D) PANDERETAS ……………………………………..0.100

E) PAÑETE………………….0.01 X 2.00……………0.020 TOTAL……0.645 T/M2

TECHO: C.M = 0.604 T/M2 C.V = 0.250 T/M2

ENTREPISO: C.M = 0.645 T/M2 C.V = 0.250 T/M2.

ANALISIS SISMICO

VERIFICACION DE LAS LIMITACIONES DEL METODO CUASI- ESTATICO..

A) ALTURA DEL EDIFICIO H = 15.50 M < 45.0 M ….O.K

B) # DE PISOS = 4 PISOS < 15 PISOS………………O.K

PARAMETROS SISMICO.

U=1S=1.50Z= 1R= 7

NOTA: LOS USUARIOS DEBEN CALCULAR EL COEF. SISMICO DE CORTE BASAL CON EL CODIGO DE SU PAIS. TAMBIEN EL PERIODO DE VIBRACION ( T ).

SE ANALIZARA LA ESTRUCTURA SOLO EN LA DIRECCION X-X.

T=0.60 SEG.

COEF. BASAL REDUCIDO = CB = Z X U X S X 0.635/7.00 = 0.09………. NORMA DOMINICANA.

DETERMINACION DE CARGA PERMANENTE Y CARGA VIVA DEL EDIFICIO PARA CALCULAR LAS CARGAS DEINERCIA.

CARGA PERMANENTES POR PISO:

Wm4 = Wm techo = (21.6 X 12.25 – 3.40 X 5.35 ) X (0.604) + ( 14 X 0.40X 0.40 X 2.4 ) X (0.5 X 3.5)

+ [( 0.30 X0.60 X 2.4 ) ] X [ [5 X ( 5.35 – 0.40 ) ] + [ 4 X ( 6.90 – 0.40) ] + [ 7 X ( 7.20 – 0.40 ) ] +

[2 X ( 3.40 – 0.40 ) ] + [ 2 X ( 3.80 – 0.40 ) ]] .

Wm techo = 246.41 x 0.604 + 5.376 x 1.75 + 0.432 x 111. 15 = 206.26 ton.

Wm3 = 246.41 x 0.645 + 5.376 x 3.5 + 0.432 x 111.15 = 225.77 ton.

Wm2 = ……………………………………………………..= 225.77 ton.

Wm1 = 246.41 x 0.645 + 5.376 ( 0.5 ) x ( 3.5 + 5 ) + 0.432 x 111.15 = 229.80 ton.

CARGA VIVA POR PISO :

Wv techo = 246.41 x 0.25 = 61.60 ton.

Wv3 =……………………..= 61.60 ton.

Wv2 =………………………= 61.60 ton.

Wv1 = ………………………= 61.60 ton.

COEF. DE REDUCCION PARA LA CARGA VIVA.

ENTREPISO = 0.20

TECHO = 0.10

CARGA PERMANENTE + % DE CARGA VIVA.

Wtecho = 206.26 + 61.60 x 0.10 = 212.42 ton.

W3 = 225.77 + 61.60 x 0.20 = 238.09 ton.

W2 = ………………………= 238.09 ton.

W1 = 229.80 + 61.60 X 0.20 = 242.12 ton.

CARGA TOTAL DEL EDIFICIO A SER CONSIDERADA EN EL ANALISIS SISMICO.

Wt = 930.72 ton.

Cortante basal = v = 0.09 x 930.72 = 83.76 ton.

Ft = 0.07 x 0.60 x 83.76 < 0.25 x 83.76 ….o.k

Como T < 0.70 seg…….no se considera fuerza en el tope.

nivel W ton. H mt. WXH F ton. V ton.techo 212.42 15.50 3292.51 29.39 29.393 238.09 12.00 2857.08 25.50 54.892 238.09 8.50 2023.765 18.06 72.951 242.12 5 1210.6 10.81 83.76

930.72 9383.955

masa techo = 212.42/ 9.81 = 21.65 ton.seg.2/m

M3 = M2 = 238.09/9.81 = 24.27 ton. Seg.2/m

M1 = 242.12 /9.81 = 24.68 ton. Seg.2/m

CON ESTAS FUERZAS SISMICAS ESTATICA EQUIVALENTES, ENTRAMOS EN EL PROGRAMA ETABS 2000 v8.0

ETABS 2000 V8.0

- CAMBIAR LAS UNIDADES A TON-M.- NUEVO MODELO- NO- # LINEAS EN X DIRECCION…………….3- # LINEAS EN Y DIRECCION ……………5- ESPACIO EN DIRECCION X ……………5.35- ESPACIO EN DIRECCION Y ……………7.20- CUESTIONANDO EL GRILLADO, EDITE GRILLADO, CAMBIAR DE

ORDINARIO A ESPACIO; EN B CAMBIAR A 6.90, EN 3 PONER 3.40 Y EN 4 PONER 3.80 Y PULSE EL BOTON O.K

- EN DIMENSION DE LOS PISOS , 4 PLANTAS, ALTURA DE PISO = 3.5 MT. Y EN LA PLANTA BAJA LA ALTURA = 5.00 MT.

- CHEQUEAR LOSA EN DOS DIRECCIONES - EN DIRECC. X , Y……….PONER 0.00- SIN CHEQUEAR EL RIBS Y CHEQUEAR FIXED Y O.K 2 VECES.- VER ESTRUCTURA Y MODIFICARLA..- EN SET BUILDING VIEW OPTIONS , CHEQUEAR LINE LABELS- BORRAR VIGAS B8, B22,B21 Y LA COLUMNA C14; PRIMERO PONER

SIMILAR STORIES, QUE ESTA EN LA PARTE DE ABAJO;LUEGO CON EL PUNTERO SELECCIONAR LAS VIGAS Y LA COLUMNA Y VER EN 3D, O SEA EN LA PARTE DERECHA LA COLUMNA Y SELECCIONE ESTA CON EL PUNTERO EN TODOS LOS NIVELES O PLANTAS. LUEGO EN EL TECLADO PULSE DELETE. LUEGO QUITE LINE LABELS, SIN

CHEQUEAR ESTE; ENTONCES HAGA UN CLIK IZQUIERDO CON EL PUNTERO EN UNA LOSA Y BORRE TODAS LAS LOSAS.

- DEFINA PROPIEDAD DEL MATERIAL, ADD. NUEVO MATERIAL …..HORMIGON,EN DISEÑO PONGA CONCRETO, EN MASA POR UNIDAD DE VOLUMEN PONER 0.00, EN PESO PONER 2.4. E= 21700000,U=0.2, FC= 2100; FY = 28000, FY DEL CORTANTE = 24000 Y O.K 2 VECES

- DEFINE….FRAME SECCION…..ADD. RECTANGULAR….VIGA,PONER HORMIGON Y LAS DIMENSIONES……R= 0.05

- EN LA COLUMNA PONER EL # DE BARRAS = 12 DEL # 8.- DEFINIR LOSA , MATERIAL HORMIGON, E= 0.16 EN MENBRANE Y

BENDING.- CASO DE CARGA ESTATICA… DEAD = PESO PROPIO DE LA

ESTRUCTURA; CM = CARGA DE LA LOSA, Y PONER SUPER DEAD,EN LIVE PONER CV, Y PONER REDUCE LIVE; LUEGO PONER SISMOX…QUAKE….USER LOADS Y PONER LAS CARGAS ESTATICAS CALCULADAS……29.39,25.50,18.06, Y 10.81 TON. APLICANDO AL CENTRO DE MASA…….ECC. = 5 % Y COLOCANDO ESTAS CARGAS EN FX.

- COMBO……ADD. DEAD, CM, CV Y SISMO.. PARA ESTA COMBINACION DE CARGAS.

- Poner similar stories y seleccione toda la estructura en plan view story 4 – elevation 15.5 , esto equivale a seleccionar todas las vigas. Y assign…..frame/line…..frame section…..viga; luego en draw…draw line objecto…..draw lines……en property poner viga y poner el puntero en grid point c3.. hasta c5. para modelar la viga que faltaba; entonces en draw area objecto…..draw rectangular areas ….y arrastre el puntero en dos puntos hasta completer los otros dos nodos de la losa, y asi sucesivamente modelar todas las losas de la estructura, menos el recuadro o espacio de la escalera; en set building view options chequear object fill y sin chequear invisible. Luego en 3D VIEW hacer lo mismo. Y o.k…

- En 3DVIEW….SELECT……BY LINE OBJECT TYPE….COLUMN- ASSIGN…..FRAME/LINE…..frame section… columna….o.k- SELECCIONAR LAS LOSAS DEL TECHO Y

ASSIGN…SHELL/AREA LOADS….UNIFORME…..CM……0.604…Y CV….0.250 TON/M2

- SELECCIONAR LAS LOSAS DEL ENTREPISO Y ASSIGN….SHELL/AREA LOADS……UNIFORME…CM…0.645…Y….CV…0.250 TON/M2.

TENEMOS EL MODELO ESTRUCTURAL COMPLETO.

SELECCIONE TODAS LAS LOSAS DEL MODELO ESTRUCTURAL Y ASSIGN….SHELL/AREA….RIGID DIAPHAGM…O.K.. Y DE NUEVO ASSIGN…..SHELL/AREA….AREA OBJECT MESH OPTIONS….AUTO MESH OBJECT INTO STRUCTURAL ELEMENTO.. Y CHEQUEAR TODO….OK

EN SET BUILDING VIEW OPTIONS…CHEQUEAR…. AUTO AREA MESH OK

EN LA PLANTA SELECCIONE TODOS LOS NODOS DE LA ESTRUCTURA Y ASSIGN….JOINT/POINT….PANEL ZONE…..O.K

COMO LA EDIFICACION ESTA UBICADA EN ZONA SISMICA ALTA, LOS MOMENTOS RESISTIENDO EL PORTICO SERAN ESPECIALES. LO CUAL DICE QUE LA ESTRUCTURA SERA SOMETIDA A FUERTE EXITACIONES, CONSIDERANDO DAÑO ESTRUCTURAL Y NO ESTRUCTURAL. EN ALGUNAS JUNTAS SISMICA [PANEL ZONE] , LAS DEFORMACIONES SERAN INELASTICAS.

ANALISIS DE LA ESTRUCTURA

EN LA OBTIONS ANALISIS….SIN CHEQUEAR ANALISIS DINAMICO…OK

CORREMOS EL PROGRAMA PARA VER LOS CENTRO DE MASA DE LA ESTRUCTURA; Y LOCK MODEL [EL CANDADO].

EN DRAW…….DRAW POINT OBJECT Y SELECCIONAMOS ENCIMA DEL PUNTO DEL CENTRO DE MASA….Y…ASSIGN…..JOINT/POINT…..ADICIONALPUNTO DE MASA….PONEMOS LOS VALORES DE LA MASA EN LOS DIFERENTES PISOS EN LAS DIRECCIONES X, Y. ; HACIENDO CLICK EN LOS DIFERENTES PUNTOS DE LOS CENTROS DE MASAS, CORREJIMOS LAS COORDENADAS. PONIENDO EL VALOR EXACTO CALCULADO.

AHORA , ESTAMOS LISTO PARA EL ANALISIS ESTATICO DE LA ESTRUCTURA, CONSIDERANDO SISMO EN LA DIRECCION X-X.

ANALISIS DE LA ESTRUCTURA Y VER LOS RESULTADOS Y CHEQUEAR EL DESPLAZAMIENTO EN LA PUNTA DE LOS PORTICOS, PUES ES UNA MEDIDA DE LA DUCTILIDAD GLOBAL DE LA ESTRUCTURA. Y CHEQUEAR LAS DISTORSIONES DE PISO O DERIVAS.

ALGUNAS COLUMNAS NO CHEQUEAN, ENTONCES CAMBIAR LA SECC. DE TODAS LAS COLUMNAS……0.50X0.50…CON 6 REDONDA DEL # 8. Y ANALISE LA ESTRUCTURA DE NUEVO.

Antes de diseñar los elementos estructurales debemos chequear los desplazamientos y las distorsiones de piso. [deriva]. Si no chequean con las normas, se debe rigidizar la estructura, con muros estructurales o brazos rigidos.

Este analisis y diseño de la estructura fue preliminar, como sabemos que las secc. de vigas y columnas chequean, entonces analizamos la estructura general por medio del programa etabs 2000.

Simplemente , solo calculamos las masas de los diferentes pisos y lo colocamos en los centro de masas , recuerden el material hormigon esta sin chequear la masa por unidad de volumen…..m =o. entonces modificar en los casos de carga estaticas….el sismo….cambiar por user coefficient. Y usar el coef. Calculado del cortante basal = 0.09 y ponerlo en base chear coefficient. Y ok……CON LA NUEVA SECC. DE LA COLUMNA:

Mtecho = 22.105 ton. S2/m

M2=3 = 24.231 ton.s2/m

M1 = 24.874 ton.s2/m

Ver resultados. Para la vista 1= portico1 de la estructura completa.

En la estructura deformada , se produce el mayor desplazamiento= 0.33cm…….ok…………….< luz total en direccion x-x / 480…….OK

La distorsion de piso = piso4 y piso3, 0.330778-0.291148=0.03963/350=0.0001132

0.0001132x R< 0.008H = 0.008x350= 2.8cm……ok

como vemos la estructura es rigida , con periodo bajo de vibracion , y sin daños estructurales.

- lacolumna p-m-m interaction ratios < 1.00……ok

Analisis estatico terminado………….presupuesto………..construccion.

EN ESTE NIVEL ES BUENO HACERLE UN ANALISIS DINAMICO A LA ESTRUCTURA, USANDO UN COEFICIENTE PARA EL ESPECTRO.FACTOR = CORTANTE BASAL ESTATICO/ CORTANTE BASAL DINAMICO.LUEGO HACERLE UN PUSHOVER A LA ESTRUCTURA.