INFORME
PROYECTO DE GRADO – MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL
EVALUACION ESTRUCTURAL DE EDIFICIO DE OFICINAS DE 10 PISOS EN
ESTRUCTURA METALICA UBICADO EN LA CIUDAD DE CUCUTA-NORTE DE
SANTANDER-COLOMBIA DE ACUERDO CON EL NSR-10
JOEL CARLOS BARREIRO MORENO
CÓDIGO: 201820280
15 de diciembre de 2020
EVALUACION ESTRUCTURAL DE EDIFICIO DE OFICINAS DE 10 PISOS EN
ESTRUCTURA METÁLICA UBICADO EN LA CIUDAD DE CUCUTA-NORTE
DE SANTANDER-COLOMBIA DE ACUERDO CON EL NSR-10
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CONTENIDO
1. Resumen ........................................................................................................................................ 7
2. Abstract .......................................................................................................................................... 7
3. Introducción y objetivos ................................................................................................................ 8
3.1. Antecedentes y Justificación ................................................................................................... 8
3.2. Objetivos ................................................................................................................................. 9
3.2.1. Objetivos generales ......................................................................................................... 9
3.2.2. Objetivos específicos ....................................................................................................... 9
4. Diseño estructural ........................................................................................................................ 10
4.1. Geotecnia .............................................................................................................................. 10
4.2. Sistema estructural ................................................................................................................ 10
4.3. Análisis estructural ............................................................................................................... 11
4.3.1. Consideraciones en la modelación ................................................................................ 11
4.3.2. Modelo estructural ......................................................................................................... 11
4.4. Diseño Estructural................................................................................................................. 21
4.4.1. Pórticos Arriostrados Excéntricamente ......................................................................... 30
4.4.2. Diseño de la cimentación............................................................................................... 45
4.4.3. Conexiones .................................................................................................................... 50
5. Evaluación Estructural ................................................................................................................. 50
5.1. Análisis no lineal estático ..................................................................................................... 51
5.2. No linealidad del material ..................................................................................................... 51
5.2.1. Asignación de rotulas plásticas en los vínculos ............................................................ 53
5.3. No linealidad geométrica ...................................................................................................... 55
5.4. Flexibilidad de la cimentación .............................................................................................. 57
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5.5. Curvas de capacidad de carga ............................................................................................... 61
5.6. Secuencia de rotulación de la estructura ............................................................................... 63
5.7. Desplazamiento objetivo....................................................................................................... 72
5.7.1. Viabilidad del método ................................................................................................... 77
5.8. Verificación de las solicitaciones de carga en el punto de comportamiento ........................ 78
5.8.1. Verificación de las vigas ............................................................................................... 78
5.8.2. Verificación de las columnas en el punto de comportamiento ...................................... 79
5.8.3. Verificación de las riostras en el punto de comportamiento ......................................... 80
5.8.4. Verificación de los diafragmas en el punto de comportamiento ................................... 81
5.8.5. Verificación de la cimentación en el punto de comportamiento ................................... 82
6. Presupuesto de la estructura ........................................................................................................ 84
7. Conclusiones ................................................................................................................................ 86
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Índice de Ilustraciones
Ilustración 1Mapa de Colombia que muestra el Aa de todo el país. (NSR-10,2010). ...................................... 13 Ilustración 2 Mapa de Colombia que muestra el Av de todo el país. (NSR-10,2010). ..................................... 14 Ilustración 3 Espectro de diseño. (NSR-10,2010) ............................................................................................ 16 Ilustración 4 Espectro de diseño del proyecto. ................................................................................................. 16
Ilustración 5 Cortante por piso por FHE en la dirección x. .............................................................................. 18 Ilustración 6 Cortante por piso por FHE en la dirección y. .............................................................................. 18 Ilustración 7 Cortante Basal por Analisis Modal en la direccion x .................................................................. 19 Ilustración 8 Cortante Basal por Analisis Modal en la direccion y. ................................................................. 20
Ilustración 9 Derivas en la dirección y............................................................................................................. 20 Ilustración 10 Derivas en la direccion x. .......................................................................................................... 21 Ilustración 11 Diseño de pórticos gravitacionales con Etabs ........................................................................... 23 Ilustración 12Diseño de Vigas y Viguetas de la planta tipo del edificio. ......................................................... 30
Ilustración 13 Rigidez relativa de los pórticos ................................................................................................. 31 Ilustración 14 Angulo de rotación del vínculo durante el sismo de diseño. ..................................................... 32 Ilustración 15 Limite en radianes del ángulo del vínculo. ................................................................................ 32 Ilustración 16 Dimensiones de los atizadores .................................................................................................. 33
Ilustración 17Carga axial mínima de los arriostramientos. .............................................................................. 34 Ilustración 18 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo. .............................................................. 36 Ilustración 19 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo. .............................................................. 37
Ilustración 20 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo. .............................................................. 37 Ilustración 21 Criterio de diseño por capacidad para las columnas del PAE. .................................................. 40 Ilustración 22 Diseño del tablero. .................................................................................................................... 42 Ilustración 23 Analogía de la viga simplemente apoyada para el diseño del diafragma. .................................. 43
Ilustración 24 Diagramas de Corte y Momento de una viga simplemente apoyada. ........................................ 43 Ilustración 25 Vigas en una dirección, Diseño de la cimentación. ................................................................... 46 Ilustración 26 Diseño de una viga de cimentación ........................................................................................... 49 Ilustración 27 Constitutiva de rotulas plásticas (Figura 9.2 ASCE41-17). ....................................................... 52
Ilustración 28 Factores de rotulas plásticas y niveles de desempeño utilizados. Tabla 9-7.2 ASCE41-17. ..... 53 Ilustración 29 Rotula plástica incluida en los vínculos. ................................................................................... 54 Ilustración 30Carga gravitacional incluida la no linealidad geométrica. .......................................................... 55 Ilustración 31 Estado de carga no lineal incluyendo no linealidad geométrica ................................................ 56
Ilustración 32 En la izquierda se visualiza las cargas llegando a la zapata, en la derecha la idealización que
propone el método. .......................................................................................................................................... 57 Ilustración 33 Tomada de ASCE 2017-41, rigidez del suelo y cimentación concentrada en un punto. ............ 58 Ilustración 34 Factores de embebimiento según ASCE 41-17. ........................................................................ 59
Ilustración 35 ASCE 41-17 .............................................................................................................................. 61 Ilustración 36 Curva de capacidad en dirección x ............................................................................................ 62 Ilustración 37 Curva de capacidad en dirección y. ........................................................................................... 63 Ilustración 38 Secuencia de rotulación según FEMA 440 para la dirección x. ................................................ 65
Ilustración 39 Secuencia de rotulación según FEMA 440 para la dirección y. ................................................ 69 Ilustración 40Esfuerzos de capacidad ultima en las vigas de cimentación y las zapatas aisladas. ................... 83 Ilustración 41 Diagrama de momentos en las vigas de amarre. ....................................................................... 84
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Índice de Tablas
Tabla 1 Clasificación de tipo de suelo (NSR-10,2010) .................................................................................... 14 Tabla 2 Coeficiente Fa para cada tipo de suelo (NSR-10,2010). ..................................................................... 15
Tabla 3Coeficiente Fv para cada tipo de suelo (NSR-10,2010). ...................................................................... 15 Tabla 4 Coeficiente de importancia para cada tipo de estructura (NSR-10,2010). ........................................... 16 Tabla 5Factor de modificación de respuesta. (NSR-10,2010). ......................................................................... 17
Tabla 6 Valores de los parametros Ct y α. (NSR-10,2010) ........................................................................... 17 Tabla 7 Participación modal de masas del modelo. ......................................................................................... 18 Tabla 8 participación modal de masas. ............................................................................................................ 19 Tabla 9 Datos de diseño de la columna............................................................................................................ 22
Tabla 10Resistencia de la Columna. ................................................................................................................ 22 Tabla 11 Perfiles elegidos para las columnas................................................................................................... 24 Tabla 12 Diseño de las viguetas. ..................................................................................................................... 24 Tabla 13Diseño de las viguetas. ...................................................................................................................... 25
Tabla 14Diseño de las viguetas. ...................................................................................................................... 26 Tabla 15 Diseño de las viguetas. ..................................................................................................................... 27 Tabla 16 Diseño de las vigas. .......................................................................................................................... 27 Tabla 17 Diseño de las vigas. .......................................................................................................................... 28
Tabla 18 Diseño de las vigas. .......................................................................................................................... 28 Tabla 19Diseño de las vigas. ........................................................................................................................... 28 Tabla 20 Diseño de las vigas. .......................................................................................................................... 29 Tabla 21 Gamma de cada piso comparado con su limite ................................................................................. 32
Tabla 22 Momentos que actúan en el vínculo. ................................................................................................. 34 Tabla 23 Fuerzas de corte que actúan en el vínculo ......................................................................................... 35 Tabla 24 Momento nominal del vínculo. ......................................................................................................... 35 Tabla 25 Resistencia nominal de corte del vínculo. ......................................................................................... 36
Tabla 26 Resultados del análisis por capacidad máxima del vínculo ............................................................... 38 Tabla 27 Cargas actuantes sobre las columnas del PAE .................................................................................. 41 Tabla 28 Columnas del PAE elegidas. ............................................................................................................. 41 Tabla 29Fuerzas actuantes sobre el diafragma rígido. ..................................................................................... 44
Tabla 30 Fuerzas a la que se encuentra sometido el diafragma rígido utilizando la analogía de la viga
simplemente apoyada. ..................................................................................................................................... 44 Tabla 31 Resistencia a corte del diafragma rígido. .......................................................................................... 45 Tabla 32 Cargas nominales del diafragma rígido. ............................................................................................ 45
Tabla 33 Diseño de la viga de cimentación. .................................................................................................... 47 Tabla 34 Diseño de la viga de cimentación gravitacional ................................................................................ 47 Tabla 35 Diseño a corte de la viga de cimentación gravitacional. ................................................................... 47 Tabla 36 Diseño a corte de la cimentación gravitacional. ................................................................................ 48
Tabla 37 Diseño a corte de la cimentación gravitacional. ................................................................................ 48 Tabla 38 Diseño a corte de la cimentación gravitacional. ................................................................................ 49
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Tabla 39Parametros de geometría y resistencia de materiales. ........................................................................ 54
Tabla 40 Verificación en el punto de comportamiento de las vigas por piso de un pórtico arriostrado
excéntricamente. .............................................................................................................................................. 79 Tabla 41 Verificación en el punto de comportamiento de una columna de un pórtico arriostrado
excéntricamente. .............................................................................................................................................. 80
Tabla 42 Verificación en el punto de comportamiento de las riostras de un pórtico arriostrado
excéntricamente. .............................................................................................................................................. 81 Tabla 43 Verificación en el punto de comportamiento de los diafragmas........................................................ 82 Tabla 44 Costo de la estructura y cimentación. ............................................................................................... 85
Tabla 45 Costos directos con cimentación ....................................................................................................... 86 Tabla 46 Costos indirectos sin cimentación ..................................................................................................... 86
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1. Resumen
En el presente estudio, se diseñó y analizó el desempeño sísmico de diez pisos en la ciudad de Cúcuta,
Norte de Santander, se evaluó su mecanismo de colapso considerando la no linealidad de los materiales,
la no linealidad geométrica y la flexibilidad de la cimentación. Se realizó dicho diseño con acero
estructural, el sistema utilizado de pórticos no resistentes a momento para las cargas gravitacionales y
pórticos arriostrados excéntricos para las cargas laterales.
Una vez diseñada la estructura con el criterio de diseño por capacidad según el código NSR10, se realizó
un análisis pushover siguiendo las recomendaciones de ASCE 41-17 para la determinación del
desempeño sísmico de la estructura y se estimó el desplazamiento objetivo para finalmente realizar una
estimación del mecanismo de colapso de la estructura.
2. Abstract
In the present study, the seismic performance of ten floors in the city of Cúcuta, Norte de Santander was
designed and analyzed, its collapse mechanism was evaluated considering the non-linearity of the
materials, the geometric non-lineal and the flexibility of the foundation. This design was made with
structural steel, the system used of frames not resistant to moment for gravitational loads and eccentric
braced frames for lateral loads.
Once the structure was designed with the capacity design criteria according to the NSR10 code, a
pushover analysis was performed following the recommendations of ASCE 41-17 to determine the
seismic performance of the structure and the target displacement was estimated to finally make an
estimate. of the mechanism of collapse of the structure.
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3. Introducción y objetivos
3.1. Antecedentes y Justificación
La ingeniería estructural ha ido perfeccionando sus normas y códigos respecto a las experiencias pasadas
y estudiando los colapsos de estructuras pasadas y también con los recientes de daño en las estructuras,
consecuencia de los sísmicos, es así como surgió el diseño por desempeño el cual consiste en que, de
acuerdo con el periodo de recurrencia del sismo, la estructura debe tener un comportamiento y una
tolerancia de nivel de daño. ASCE 41-17 tiene definido en su código tres tipos de nivel de desempeño,
el cual es estimado de acuerdo con el nivel de rotulación de las rotulas plásticas, los cuales son
ocupación inmediata, seguridad de la vida y prevención de colapso.
La ingeniería sísmica se ha estudiado mucho en los últimos 100 años y nos indica que los suelos pueden
amplificar o disminuir las amplitudes de aceleración de las ondas en el suelo, lo cual es sumamente
importante a la hora de elegir la carga lateral de diseño mediante el cual será diseñada la estructura.
La estructura para diseñar es un edificio de 10 pisos de altura sobre el nivel del suelo. Su uso es para
oficina., el cual se encuentra ubicado en la ciudad colombiana de Cúcuta, en el departamento del Norte
de Santander y fue diseñó de acuerdo con las exigencias de la Norma Colombiana de la Construcción
(NSR-10).
La planta de la edificación tiene dimensiones entre ejes de 22x36 m, con un área en planta de 2820 m2.
La altura de entrepiso es 3 m, resultando en una altura total de 30 m.
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3.2. Objetivos
3.2.1. Objetivos generales
El presente trabajo de grado trata de evaluar el comportamiento de una estructura de diez pisos tomando
en cuenta su resistencia de los materiales, ductilidad del material y nivel de daño que esta puede tener
antes de colapsar, cuando esta estructura es sometida a movimiento durante un evento sísmico de diseño.
3.2.2. Objetivos específicos
Con el objetivo de cumplir con el objetivo general del presente trabajo de titulación, se establecieron
los respectivos objetivos específicos:
• Diseñar cada uno de los elementos que componen la estructura de acuerdo con las disposiciones
que tiene el código NSR-10 para estructuras que pueden desarrollar gran capacidad especial de
disipación de energía (DES).
• Realizar el análisis lineal elástico de la estructura, para poder verificar el cumplimiento de los
requerimientos de NSR-10.
• Hacer el análisis no lineal estático de la estructura según ASCE 41-17 para poder estimar el
comportamiento de la estructura mientras esta se está dañando.
• Obtener las curvas de pushover y las curvas de momento curvatura de cada una de las rótulas
plásticas en los elementos estructurales.
• Estimar el desplazamiento objetivo que puede tener el edificio en el sismo de diseño.
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4. Diseño estructural
4.1. Geotecnia
Acerca de la composición del suelo, la consultora Tecnosuelos S.A. realizó un estudio de suelos en el
cual se determinó que el suelo en el que se encuentra el edificio es un suelo tipo B de acuerdo con NSR-
10, de acuerdo a la clasificación de suelos SUCS el suelo obtenido este compuesto por gravas arcillosas
de mediana plasticidad (GC) teniendo una consistencia en general dura a muy dura, su capacidad
portante es aproximadamente 4 kilogramos por centímetro cuadrado y su coeficiente de balastro es
cercano a los 8 kilogramos por centímetro, por centímetro cuadrado.
La firma especializada en suelos recomendó dos alternativas para la cimentación, la primera seria
zapatas aisladas cuadradas en las bases de cada columna, y segunda alternativa la cual fue la que se
tomó, fue viga de cimentación en una dirección, también llamada zapata corrida.
4.2. Sistema estructural
El sistema estructural es combinado, se utilizó pórticos gravitacionales no resistentes a momento para
las cargas verticales, y se empleó pórticos arriostrados excéntricamente para las cargas laterales, se
eligió este tipo de sistema ya que la exigencia de la Norma Colombiana de la Construcción con respecto
a las derivas es muy alta (1%) y los pórticos arriostrados excéntricamente son muy rígidos con respecto
a otros sistemas.
El sistema de piso utilizado fue el de losas alivianadas con formaleta metálica (Steel deck) prefabricada
por la empresa Corpacero.
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4.3. Análisis estructural
El análisis estructural del edificio se realizó en el software ETABS versión 2018 mediante el uso de
elementos tipo frame para vigas, riostras y columnas, y membrane para losas de entrepiso.
4.3.1. Consideraciones en la modelación
• Vigas, columnas y riostras modeladas como frame.
• Losa de piso modelada como membrane.
• Asignación de zonas rígidas en las conexiones vigas, columnas para consideración de rigidez
y demandas en las caras de los elementos.
• Diafragma rígido por piso para uniformizar grados de libertad de cada piso.
• Se consideró la carga muerta como masa para los análisis de fuerzas horizontales equivalentes
y el análisis modal espectral
• Se consideró los efectos por rigidez geométrica de acuerdo con la formulación P-delta.
4.3.2. Modelo estructural
Materiales
Se consideraron los siguientes materiales para la realización del modelo estructural
• Perfiles de acero estructural A992
▪ Esfuerzo a la fluencia de 50 ksi.
▪ Esfuerzo ultimo de 65 ksi.
▪ Módulo de elasticidad de 29000 ksi.
• Concreto para losa alivianada con formaleta metálica (Steel deck)
▪ Resistencia a la compresión de 3 ksi.
▪ Módulo de Elasticidad de 3600 ksi.
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Cargas Gravitacionales Aplicadas
Para las cargas gravitacionales se consideran dos tipos de cargas las de operación que son las que la
estructura se diseña que soporten durante su tiempo útil y las de construcción que son las cargas que se
consideran durante esta etapa.
Operación
• Cargas vivas:
▪ Wl(oficinas)=2.00 kPa
▪ Wl(cubierta)=5.00 kPa
• Cargas muertas
▪ Rociadores=2.00 kPa
▪ Acabados=1.10 kPa
▪ Ductos Mecanicos/Electricos=0.20 kPa
▪ Particiones=1.00 kPa
▪ Cielo Raso=0.25 kPa
▪ Wdt=2.70 kPa
Construcción
• Cargas vivas:
▪ Carga viva de construcción=1.00 kPa
• Cargas muertas
▪ Losa=2.94 kPa
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Espectro de Diseño
Para las cargas sísmicas aplicadas se consideró el espectro de la Norma Colombiana de la Construcción
NSR-10, como la ubicación del edificio se encuentra en la ciudad de Cúcuta en zona sísmica alta, se
procedió a tomar los valores que la norma recomienda para las aceleraciones esperadas en el suelo.
Ilustración 1Mapa de Colombia que muestra el Aa de todo el país. (NSR-10,2010).
Para la ciudad de Cúcuta 𝐴𝑎 = 0.35
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Ilustración 2 Mapa de Colombia que muestra el Av de todo el país. (NSR-10,2010).
Para la ciudad de Cúcuta 𝐴𝑣 = 0.30
Tabla 1 Clasificación de tipo de suelo (NSR-10,2010)
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El estudio geotécnico determino que el tipo de suelo en el que se asienta el edificio es de
clasificación B.
Tabla 2 Coeficiente Fa para cada tipo de suelo (NSR-10,2010).
Para el proyecto, se determinó que el factor 𝐹𝑎 = 1
Tabla 3Coeficiente Fv para cada tipo de suelo (NSR-10,2010).
Para el proyecto, se determinó que el factor 𝐹𝑣 = 1
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Ilustración 3 Espectro de diseño. (NSR-10,2010)
Tabla 4 Coeficiente de importancia para cada tipo de estructura (NSR-10,2010).
Para un edificio de oficinas, el coeficiente de importancia I=1.
Se obtuvo el espectro de la norma, mostrado en la ilustración 4.
Ilustración 4 Espectro de diseño del proyecto.
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Se estimo el factor de modificación de respuesta de acuerdo con la tabla A.3-1.
Tabla 5Factor de modificación de respuesta. (NSR-10,2010).
Fuerzas Horizontales Equivalente
Para la obtención del periodo estructural del modelo se utilizó la recomendación del apartado A.4.2.2
de la NSR-10
Tabla 6 Valores de los parametros Ct y α. (NSR-10,2010)
El periodo fundamental de la estructura T=0.936 segundos.
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Ilustración 5 Cortante por piso por FHE en la dirección x.
Ilustración 6 Cortante por piso por FHE en la dirección y.
Análisis Modal Espectral
Se tomaron tres modos de vibración por piso, en total son 15 modos de vibración, ya que con esa
cantidad de modos de vibración se obtiene más del 90% de la participación modal de masas la cual
exige la Norma Colombiana de la Construcción, también se cumplió la condición que el cortante basal
del modal espectral, debe ser al menos el 80% del cortante basal por fuerzas horizontales equivalente.
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Ilustración 7 Cortante Basal por Analisis Modal en la direccion x
TABLE: Modal Participating Mass Ratios
Case Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ
sec
Modal 1 1.035 0.3126 0.3884 0 0.3126 0.3884 0 0.1576 0.1088 0.0277 0.1576 0.1088 0.0277
Modal 2 1.034 0.4331 0.281 0 0.7456 0.6694 0 0.1141 0.1512 0.0192 0.2717 0.26 0.0469
Modal 3 0.744 0.000004537 0.0461 0 0.7456 0.7155 0 0.018 0.000009208 0.6739 0.2897 0.26 0.7208
Modal 4 0.322 0.1803 0.0000138 0 0.9259 0.7155 0 0.00003046 0.5123 0.000006643 0.2897 0.7723 0.7208
Modal 5 0.303 0.00001582 0.1897 0 0.9259 0.9052 0 0.4356 0.00004374 0.0136 0.7253 0.7724 0.7344
Modal 6 0.221 0.000001452 0.0143 0 0.9259 0.9195 0 0.0329 0.000003712 0.1861 0.7582 0.7724 0.9205
Modal 7 0.166 0.0403 0.000002464 0 0.9663 0.9195 0 0.000006677 0.1087 5.474E-07 0.7582 0.8811 0.9205
Modal 8 0.152 0.000002556 0.0416 0 0.9663 0.9612 0 0.1117 0.000006961 0.0032 0.8699 0.8811 0.9237
Modal 9 0.115 0.0166 0 0 0.9828 0.9612 0 0.00000059 0.0601 0.00003982 0.8699 0.9412 0.9237
Modal 10 0.112 0.00001747 0.0035 0 0.9829 0.9646 0 0.0094 0.0001 0.0408 0.8793 0.9413 0.9645
Modal 11 0.105 0.000001342 0.0163 0 0.9829 0.9809 0 0.0557 0.00000482 0.0015 0.935 0.9413 0.966
Modal 12 0.088 0.0083 0 0 0.9912 0.9809 0 5.765E-07 0.0271 0.000004448 0.935 0.9684 0.966
Modal 13 0.08 7.578E-07 0.0084 0 0.9912 0.9893 0 0.0276 0.000002485 0.0003 0.9625 0.9684 0.9664
Modal 14 0.077 0.000002877 0.001 0 0.9912 0.9903 0 0.0034 0.00001003 0.0166 0.966 0.9684 0.983
Modal 15 0.071 0.0045 0 0 0.9957 0.9903 0 0 0.0164 0.000004072 0.966 0.9848 0.983
Tabla 8 participación modal de masas.
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20
Ilustración 8 Cortante Basal por Analisis Modal en la direccion y.
Derivas
Se cumplió con el máximo valor máximo permitido por la Norma Colombiana de la Construcción es
del 1%.
Ilustración 9 Derivas en la dirección y.
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21
Ilustración 10 Derivas en la direccion x.
4.4. Diseño Estructural
El diseño estructural del edificio está conformado por dos sistemas, el sistema de pórticos no resistentes
a momento, el cual es el que soporta las cargas gravitacionales y los pórticos arriostrados
excéntricamente, los cuales son los encargados de soportar todas las cargas laterales a las que el edificio
será sometido en su vida útil.
Diseño Gravitacional
Para el diseño gravitacional se utilizaron pórticos no resistentes a momento, los cuales consisten en
vigas y columnas las cuales se encuentran conectadas con conexiones de corte. Como todos los pisos
son parecidos, los perfiles utilizados para las vigas varían muy poco, para las columnas se decidió
cambiar los perfiles cada 3 pisos ya que las columnas de los pisos superiores tienen menos solicitaciones
que las columnas de los pisos inferiores.
Columnas Gravitacionales
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Tabla 9 Datos de diseño de la columna.
Para las cargas solicitadas en el diseño se diseñó con una columna W14x132
Tabla 10Resistencia de la Columna.
Para las demás columnas se utilizó el segmento de diseño de Etabs.
f'c 3000 psi resistencia del concreto de la losa
Fy 50 ksi fluencia del acero
Ec 3122 ksi Modulo de elasticidad del concreto
Es 29000 ksi Modulo de elasticidad del acero
Lx 26.24672 ft Longitud de viga en la direccion x
Ly 26.24672 ft Longitud de viga en la direccion y
s 8.74890645 ft separacion entre viguetas
ht 3 in altura de concreto en losa
hc 3.1496063 in altura de losa
G 11196.913 ksi Modulo de corte del acero
Vu_vg 123.062 kips Cortante que baja por la viga
Vu_vt 60.3 kips Cortante que baja por la vigueta
n vigas 2 numero de vigas
n viguetas 2 numero de viguetas
npisos 10 numero de pisos
Pu 1466.896 kips Carga Axial
H 9.84252 ft altura de entrepiso
w14x132
J 12.30 in4
ry 3.76 in4
Ag 38.80 in2
Ix 1530.00 in4
Iy 548.00 in4
Cw 25500.00 in6
H/ry 31.41 < 200
k 1.00
Lc 9.84 ft
Fe 290.07 ksi
Fcr 46.52 ksi
fi Pn flx 1624.47 kips
Pandeo por flexion
Fe 318.05 ksi
fcr 46.82
fi Pn tor flx 1634.81 kips
fi Pn 1624.47 kips
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23
Ilustración 11 Diseño de pórticos gravitacionales con Etabs
Los diseños finales para las columnas gravitacionales fueron:
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24
Tabla 11 Perfiles elegidos para las columnas.
Vigas Gravitacionales
Para las vigas y viguetas se utilizaron en sección compuesta, el porcentaje de sección compuesta
parcial varía entre cada elemento.
Para el cálculo de una vigueta común se eligió el perfil w16x67
Tabla 12 Diseño de las viguetas.
Piso Columna
1 W14x132
2 W14x132
3 W14x132
4 W14x90
5 W14x90
6 W14x90
7 W14x68
8 W14x68
9 W14x68
10 W14x68
viguetas
fy 50 ksi fluencia del acero
fu 65 ksi esfuerzo ultimo del acero
fc 3 ksi resistencia del concreto de la losa
Lx 26.25 ft longitud en la direccion x
Ly 8.75 ft longitud en la direccion y
Hs 3.149606 in altura de losa
hr 3 in altura de steel deck
Es 29000 ksi modulo de elasticidad del acero
Cargas de construccion cargas de operacion
muerta muerta
Dconc 75 lbf/ft2 Do 10 lbf/ft2
w viga 5 lbf/ft2 viva
Dc 80 lbf/ft2 Lo 100 lbf/ft2
viva
Lc 25 lbf/ft2
wv 43.75 lbf/ft2
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25
Tabla 13Diseño de las viguetas.
solucion etapa de construccion
wdc 0.7 kip/ft
wlc 0.21875 kip/ft
wuc 1.19 kip/ft
resistencia a flexion
Mu 102.498 kip-ft
Zx sol 27.33281 in3 seleccionar perfil
W16x31
A 9.13 in2
d 15.9 in
tf 0.275 in
tw 0.44 in
h 22.704 in
Ix 375 in4
Zx 54 in3
deltay max 0.875 in
deltay 0.687652 in
contraflecha 0.550121 in
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26
Tabla 14Diseño de las viguetas.
chequeo a flexion
fi Mn 202.5 kip-ft
chequeo a cortante
Vuc 15.61875 kips
h/tw 51.6 >= 53.9463437 cumple
fi Vn 209.88 kips
solucion etapa de operacion
wdo 0.7875 kip/ft
wlo 0.875 kip/ft
wuo 2.345 kip/ft
Mu 201.9814 kip-ft
ancho efectivo
b eff 6.5625 ft
A_C 50% accion compuesta
h/tw 51.6 >= 90.5527912 cumple
Ac 248.0315 in2
C con 632.4803 kips
Cstl 456.5 kips
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27
Tabla 15 Diseño de las viguetas.
Para las demás viguetas se diseñaron con la sección de diseño estructural de ETABS.
Diseño de las vigas gravitacionales:
Tabla 16 Diseño de las vigas.
Sum Qn 228.25 kips
a inicial 1.136632 in 1.3 in redondeo
Y conc 6.149606 in
Y 2 5.499606 in
fi Mn 386 kips-ft
Sum Qn 260 kips
a 1.29474
AC real 0.569551
C 260
x pna 0.024952 in si es menor que tf cumple
a 1.29474 in
d1 5.502236 in
d2 0.012476 in
d3 7.95 in
Py 456.5 kips
Mn 421.4421 kips - ft
fi Mn 379.2979 kips - ft
elegir perfil w21x44
Zx 95.4 in3 ry 1.26 in
As 13 in2 rts 1.6 in
d 20.7 in J 0.77 in4
tf 0.45 in c 1 para perfiles simetricos
tw 0.35 in ho 20.2 in
Ix 843 in4 b 6.5 in
h 18.76 in Cb 1
w viga 44 lb/ft Sx 81.6 in3
Mp 4770 kips in
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28
Tabla 17 Diseño de las vigas.
Tabla 18 Diseño de las vigas.
Tabla 19Diseño de las vigas.
delta y max 0.875 in
delta 0.858253652 in cambiar o contraflecha
C flecha 0.686602921 in
chequeo a flexion
Lb 8.75 ft
Lp 4.450573356 ft
Lr 12.99670844 ft
fi Mn 285.5322444 kips ft
chequeo a cortante
V uc 32.7495 kips
h/tw 53.6 <= 53.94634 ok
fi Vn 217.35 kips ok
Solucion etapa en operacion
P do 20.671875 kips
P lo 22.96875 kips
Puo 61.55625 kips
1.2(wu viga) 0.0528 kips ft
Mu 543.165 kips ft
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Tabla 20 Diseño de las vigas.
Para las demás vigas se utilizó el apartado de diseño de Etabs
ancho efectivo
n 1 para vigas perimetrales 1 para vigas internas 2
beff 3.28125 ft
h/tw 53.6 <= 90.55279 ok
AC 50%
Ac 183.078248 in2
Ccon 466.8495325 kips
Cstl 650 kips
C 233.4247662 kips
x pna 0.105796885 in si es menor que tf cumple
a 2.32480315 in
d1 4.987204724 in
d2 0.052898442 in
d3 10.35 in
Py 650 kips
fi Mn 590.2200687 kips ft
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Ilustración 12Diseño de Vigas y Viguetas de la planta tipo del edificio.
4.4.1. Pórticos Arriostrados Excéntricamente
Para los pórticos arriostrados excéntricamente el método tomado para su diseño fue encontrar el valor
esperado para que los vinculo resistan las cargas a corte durante el sismo y los demás elementos del
pórtico se diseñaron por el criterio de capacidad.
Se detallo el vínculo mínimo de acuerdo con las derivas de piso por ende hay vínculos que el criterio
de diseño no fue la resistencia de esta.
Diseño del Vinculo
Para el diseño del vínculo se eligió la longitud de este en 1.5 metros ya que así presentaba la rigidez
necesaria para que cumplan las derivas y así cumplir con la norma colombiana de la construcción.
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Ilustración 13 Rigidez relativa de los pórticos
También se cumplió con el Angulo mínimo de corte para garantizar que la falla del vínculo sea por
corte y también la conexión no sufra solicitaciones de momentos tan altos.
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Ilustración 14 Angulo de rotación del vínculo durante el sismo de diseño.
Tabla 21 Gamma de cada piso comparado con su limite
Ilustración 15 Limite en radianes del ángulo del vínculo.
Piso Gamma Gamma Limite
1 0.036 0.08
2 0.049 0.08
3 0.053 0.08
4 0.057 0.08
5 0.062 0.08
6 0.068 0.08
7 0.072 0.08
8 0.076 0.08
9 0.076 0.08
10 0.074 0.08
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Como el vínculo debe fallar por contante, el sistema obliga a tener consideraciones que dentro del
vínculo los atizadores deben cumplir con ciertas características para garantizar que la resistencia al
corte del perfil sea la máxima que este pueda desarrollar y así los ciclos de histéresis reales sean los
más parecidos a los teóricos.
Ilustración 16 Dimensiones de los atizadores
Para los vínculos de cada piso se eligió el perfil W16x67 ya que era el idóneo para soportar las cargas
y cumplir con las derivas del edificio.
El vínculo elegido debe tener arriostramientos en sus extremos que puedan soportar una carga de
arriostramiento mínima.
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Ilustración 17Carga axial mínima de los arriostramientos.
Cargas actuantes sobre el vínculo:
Tabla 22 Momentos que actúan en el vínculo.
Piso P min Arriostramiento (kip)
1 121.64
2 121.64
3 121.64
4 121.64
5 121.64
6 121.64
7 121.64
8 121.64
9 121.64
10 121.64
Piso Mu (kN-m)
1 164.7
2 168.46
3 152.92
4 153.44
5 139.11
6 128.84
7 130.59
8 123.16
9 110.87
10 93.01
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Tabla 23 Fuerzas de corte que actúan en el vínculo
Con dichas cargas se diseñó el vínculo:
Para el perfil W16x67 se muestra la resistencia del vínculo:
Tabla 24 Momento nominal del vínculo.
Piso Vu (kN)
1 371.85
2 355.39
3 362.78
4 330.66
5 304.56
6 292.69
7 293
8 296.22
9 282.47
10 246.61
Piso Mn (kN-m)
1 661.46
2 661.46
3 661.46
4 661.46
5 661.46
6 661.46
7 661.46
8 661.46
9 661.46
10 661.46
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Tabla 25 Resistencia nominal de corte del vínculo.
Viga fuera del vínculo y riostras excéntricas.
El diseño de las riostras y la viga fuera del vínculo se realizó con el criterio de capacidad, se estimó la
máxima carga que transmitirá el vínculo a los demás elementos y estos se diseñaron para poder
soportar dichas cargas.
Ilustración 18 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo.
Piso Vn (kN)
1 710.72
2 710.72
3 710.72
4 710.72
5 710.72
6 710.72
7 710.72
8 710.72
9 710.72
10 710.72
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Ilustración 19 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo.
Ilustración 20 Criterio de diseño por capacidad máxima del vínculo.
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38
Tabla 26 Resultados del análisis por capacidad máxima del vínculo
La viga fuera del vínculo y la riostra elegida para todos los pisos fueron W16x67 y la riostra W8x67
Resultados de la viga fuera del vínculo:
Fy 50 ksi
d 16.3 in
tw 0.395 in
Vn 177.39 kips
Ry 1.1
R 4.8
L 26.25 pies
H 9.84 pies
Lbol 10.66 pies
L br 14.51 pies
x 4.92 pies
Ibol 0.05 pies4
Ibr 0.01 pies4
alpha 0.75 rad
Vlink 214.65 kips
Pbol 286.20 kips
M link 528.17 kips-ft
r 0.83 kips-ft
Mbol 436.68 kips-ft
M br 91.49 kips-ft
Rbr 391.04 kips
Pbr 481.46 kips
Rcol 176.39 kips
Vbr -54.93 kips
V bol 176.39 kips
Vinculo
W16x67
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Resultados de la riostra:
Columna de los PAE
Las columnas de los pórticos se diseñaron con el criterio de la máxima capacidad del vínculo, el cual
va bajando piso a piso, en estas columnas los momentos al que son sometidas es muy bajo, que se puede
Viga fuera del Vinculo W16x67
A 19.7 in2
Ix 954 in4
Iy 119 in4
ry 2.46 in
fy 50 ksi
Z 130 in3
E 29000 ksi
Fe 15234.6 ksi
Fcr 49.9 ksi
Pn 983.8 kips
Mn 541.7 kips ft
Vn 177.3945 kips
interaccion 1.007521
Riostra w8x67
A 19.7 in2
Ix 272 in4
Iy 88.6 in4
ry 2.12 in
fy 50 ksi
Z 70.1 in3
E 29000 in2
Fe 42.42409 ksi
Fcr 32.01245 ksi
Pn 630.6452 kips
Mn 292.0833 kips ft
Vn 243.846 kips
interaccion 1.076654
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asumir que es cero, por eso las columnas del sistema se diseñaron netamente a carga axial como se
muestra en la ilustración 22.
Ilustración 21 Criterio de diseño por capacidad para las columnas del PAE.
Las cargas axiales actuantes en las columnas del PAE fueron:
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Tabla 27 Cargas actuantes sobre las columnas del PAE
Las columnas elegidas fueron las mismas de los pórticos gravitacionales ya que cumplen con las cargas
por piso del sistema y además si estas se reducen se deja de cumplir con el requerimiento de las derivas
de piso.
Tabla 28 Columnas del PAE elegidas.
Diseño de la losa de cimentación y el diafragma rígido
Para el diseño de la losa de cimentación la cual se realizó con el software Corpasoft de la empresa
Corpacero, ya que se hizo el diseño con esta herramienta, la losa está diseñada con steel deck la cual
posee una malla de acero de refuerzo.
Piso Columna
1 W14x132
2 W14x132
3 W14x132
4 W14x90
5 W14x90
6 W14x90
7 W14x68
8 W14x68
9 W14x68
10 W14x68
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Ilustración 22 Diseño del tablero.
Para el diseño del diafragma rígido se realizó la analogía de la viga simplemente apoyada, la cual se le
colocaron las cargas que recomienda la NSR-10
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43
Ilustración 23 Analogía de la viga simplemente apoyada para el diseño del diafragma.
Ilustración 24 Diagramas de Corte y Momento de una viga simplemente apoyada.
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44
En el diseño del diafragma se debe tomar en cuenta que las cargas laterales incrementan las tensiones
en la losa y en la viga, y siguiendo las recomendaciones del NERPH Brief No. 5, y los esfuerzos de
corte de la losa deben poder ser transmitidos a los pórticos mediante conectores de corte, por ende, el
diafragma podría requerir más refuerzo para soportar esas tensiones y también más conectores de corte
para que este trabaje como un diafragma rígido.
As 0.35 g
Sa 0.385 g
heq 22.5 m
Diafragma
Piso hi(m) ai(g) wi(Ton) Fx (Ton) Ly(m) Lx(m) wy(ton/m) wx(ton/m) My (ton-m) Mx (ton-m) Iy (m4) Ix (m4) Ty (Ton) Tx (Ton) Vy (ton) Vx (ton)
1.00 3.00 0.35 496.18 36.66 22.00 36.00 1.67 1.02 100.82 164.98 524.88 119.79 16.80 44.99 18.33 18.33
2.00 6.00 0.36 485.39 36.34 22.00 36.00 1.65 1.01 99.93 163.52 524.88 119.79 16.65 44.60 18.17 18.17
3.00 9.00 0.36 485.39 36.81 22.00 36.00 1.67 1.02 101.22 165.64 524.88 119.79 16.87 45.17 18.40 18.40
4.00 12.00 0.37 485.39 37.28 22.00 36.00 1.69 1.04 102.52 167.76 524.88 119.79 17.09 45.75 18.64 18.64
5.00 15.00 0.37 487.24 37.90 22.00 36.00 1.72 1.05 104.22 170.53 524.88 119.79 17.37 46.51 18.95 18.95
6.00 18.00 0.38 487.24 38.37 22.00 36.00 1.74 1.07 105.52 172.67 524.88 119.79 17.59 47.09 19.19 19.19
7.00 21.00 0.38 487.24 38.84 22.00 36.00 1.77 1.08 106.82 174.80 524.88 119.79 17.80 47.67 19.42 19.42
8.00 24.00 0.41 490.95 42.00 22.00 36.00 1.91 1.17 115.51 189.01 524.88 119.79 19.25 51.55 21.00 21.00
9.00 27.00 0.46 490.95 47.25 22.00 36.00 2.15 1.31 129.95 212.64 524.88 119.79 21.66 57.99 23.63 23.63
10.00 30.00 0.51 490.95 52.50 22.00 36.00 2.39 1.46 144.39 236.27 524.88 119.79 24.06 64.44 26.25 26.25
Tabla 29Fuerzas actuantes sobre el diafragma rígido.
Tabla 30 Fuerzas a la que se encuentra sometido el diafragma rígido utilizando la analogía de la viga simplemente apoyada.
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Tabla 31 Resistencia a corte del diafragma rígido.
La resistencia a corte del diafragma es más alta que la que actúa, pero se necesitan 7 conectores de corte
de ¾” adicionales para que este sea capaz de transferir la carga.
La resistencia a tensión y compresión por flexión adicional que tendrían las vigas para que durante un
evento sísmico el conjunto de losa con vigas actúe como un diafragma rígido cumple como se puede
visualizar en la tabla 35.
Tabla 32 Cargas nominales del diafragma rígido.
4.4.2. Diseño de la cimentación
Para el diseño de la cimentación se eligió el sistema de zapatas en una dirección en combinación con
zapatas aisladas, específicamente para las columnas que pertenecen a los pórticos gravitacionales, las
S 15.00 cm
Av 0.24 cm2
f'c 210.00 kg/cm2
bw 13.50 cm
pt 0.00117
fy 4200.00 kg/cm2
Awx 2970.00 cm2
Awy 4860.00 cm2
fi Vnx 37.45 Ton
fi Vny 61.2752 Ton
Ly/4 550.00 cm
Lx/4 900 cm
Asx 14.254977 cm2
Axy 8.7905689 cm2
fi Pn x 38.916086 ton
fi Pn y 23.998253 ton
fi Pn Vigasx 55.02 ton
fi Pn Vigasy 177.56 ton
fi Pnx 93.936086 ton
fi Pny 201.55825 ton
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condiciones del suelo y las recomendaciones de quienes hicieron el estudio de suelos, para el diseño de
la cimentación se realizó el modelo de viga sobre un medio elástico ya que se asemeja mucho como va
a trabajar.
Ilustración 25 Vigas en una dirección, Diseño de la cimentación.
Para las siguientes cargas se realizó un modelo de viga sobre un medio elástico y se obtuvieron los
siguientes resultados:
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Tabla 33 Diseño de la viga de cimentación.
Tabla 34 Diseño de la viga de cimentación gravitacional
Tabla 35 Diseño a corte de la viga de cimentación gravitacional.
fc (kg/cm2)350.0
kg/cm2 h (cm)150.0
cm
fy (kg/cm2)4200.0
kg/cm2 b (cm)80.0
cm
As min37.3
cm2 d (cm)140.1
cm
Mu (-)59.0 535.6 837.3 535.6 59.0 0.0 0.0
Cuantia0.0010 0.0097 0.0159 0.0097 0.0010 0.0000 0.0000
As req.39.93 108.63 178.24 108.63 39.93 39.93 39.93
φ 28 28 28
# barras 8 8 8
As cont.49.26 49.26 49.26 0.00 0.00 0.00 0.00
φ 0 28 28
# barras 0 10 22
As ref.0.00 61.58 135.47 0.00 0.00 0.00 0.00
As total49.26 110.84 184.73 0.00 0.00 0.00 0.00
fc (kg/cm2)350 kg/cm2
b (cm)80 cm
fy (kg/cm2)4200 kg/cm2
d (cm)140 cm
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Tabla 36 Diseño a corte de la cimentación gravitacional.
Tabla 37 Diseño a corte de la cimentación gravitacional.
Vu izq 210.0 Ton
Vu der404.6 Ton
Vu405
Vs 428.4 Ton
1.1R(f'c)bd230.5 No cumple
2.2R(f'c)bd461.0 Ok
φVc (Ton) 83.3
Cortantes
φ (mm)12 mm
#ramales8
Av9.05 cm2
S. req12.42 cm
Separacion 10
φVs 399.0 ton
φVn 482.3 ton
Diseño de Sep. Requerida - Extremos
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Tabla 38 Diseño a corte de la cimentación gravitacional.
La viga de cimentación cumple con los requisitos del NSR-10
Ilustración 26 Diseño de una viga de cimentación
S. max30.0 Ton
Separacion30 cm
φVn216.3 Ton
CuantiaAv min0.00089
Cuantia 0.00377 Ok
Diseño de Sep. Requerida - Centro
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4.4.3. Conexiones
Para las conexiones se utilizó el software RAM Connections el cual evalúa el estado de cada conexión
sea este entre vigas, columnas, riostras o la conexión de placa base. Cada una de las conexiones se
encuentra mostrada en los planos anexos, se revisó cuidadosamente que cada una de las conexiones
cumpliera la norma colombiana de la construcción
Para las conexiones vigas-columnas, viga-viga, se utilizaron conexiones a corte de placa simple con
pernos y soldadura combinada, con excepción de las conexiones vigas-columnas utilizadas en los
voladizos y las conexiones riostra-viga las cuales son parte de los pórticos arriostrados excéntricamente,
esas conexiones mencionadas si tenían requerimiento de momento y se les realizo una conexión con
resistencia a momento.
Las conexiones a placa base fueron diseñadas sin resistencia a momento ya que así fue como se modelo
la estructura.
5. Evaluación Estructural
Para la revisión estructural se procedió a realizar un análisis no lineal estático, para poder determinar
los diferentes niveles de desempeño de la estructura y poder prever cual será el comportamiento de
esta ante un evento sísmico.
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51
5.1. Análisis no lineal estático
El análisis no lineal estático se realizó considerando las propiedades principales de los materiales, sean
estas geométricas o de resistencia de los materiales, la inelasticidad de este utilizando un modelo de
plasticidad concentrada en cada uno de los elementos, se consideró también la no linealidad geométrica
global y local de los elementos constituyentes de la estructura y la flexibilidad de la cimentación.
La finalidad del análisis es poder encontrar la capacidad del edificio y la ubicación del punto de
comportamiento inelástica de la estructura y el mecanismo de colapso.
Para que los resultados tengan un acercamiento razonable con lo que pasa en la realidad, es necesario
que la estructura tenga gran participación de masas en el primer modo, también llamado modo
fundamental.
El método para utilizar será realizar el monitoreo del desplazamiento lateral, aumentando
gradualmente la carga lateral hasta el colapso de la estructura, teniendo en cuenta:
• Formación de un mecanismo plástico.
• Se considera la resistencia ultima de la estructura.
• Magnitudes de las rotaciones plásticas en los extremos de las vigas están en función
del desplazamiento objetivo.
• Zona critica para los efectos P-delta.
5.2. No linealidad del material
Con el fin de cuantificar la no linealidad del material es necesario realizar la caracterización de los diagramas
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de momento-curvatura de cada una de las secciones transversales para cada elemento, ya que el
comportamiento del acero estructural no es lineal, la rigidez de los elementos varia con la variación del
momento aplicado en cada elemento respectivamente.
El diagrama momento-curvatura muestra un estado inicial de la rigidez, la cual es constante hasta el instante
antes que la sección empiece a fluir y sus propiedades empiecen a cambiar, el cual en un principio empieza a
endurecerse y luego empieza a caer, hasta llegar a la falla.
Para tener una aproximación cercana del comportamiento no lineal de los materiales, los documentos ASCE
41-17 y FEMA 356 tienen requerimientos de rigidez, resistencia y ciertos límites de servicio para cada uno de
los elementos estructurales presentes en una edificación a rehabilitar, este a su vez presenta algunos
parámetros para la estimación y caracterización de las rotulas plásticas de cada uno de dichos elementos.
Las rotulas plásticas utilizadas en este trabajo fueron las que recomienda ASCE41-17 las cuales siguen la
siguiente constitutiva:
Ilustración 27 Constitutiva de rotulas plásticas (Figura 9.2 ASCE41-17).
La cual depende de las cargas a las que está sometido el elemento, el material de que este hecho, sus
características geométricas, entre otros.
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53
5.2.1. Asignación de rotulas plásticas en los vínculos
Las rotulas plásticas que se implementaron en los vínculos fueron las que corresponden a vínculos que
están controladas por cortante ya que así fueron diseñados, y se utilizó endurecimiento del 2% como
recomienda el ASCE41-17 para elementos que se encuentran controlados por corte.
Ilustración 28 Factores de rotulas plásticas y niveles de desempeño utilizados. Tabla 9-7.2 ASCE41-17.
Los vínculos son perfiles W16x67, como son elementos cortos, las deformaciones por cortante no son
despreciables, por ende, fueron consideradas para el cálculo de la rigidez inicial y post-fluencia.
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Tabla 39Parametros de geometría y resistencia de materiales.
Finalmente, la rótula plástica que se utilizó se caracterizó de la siguiente manera:
Ilustración 29 Rotula plástica incluida en los vínculos.
Las rotulas plásticas fueron incluidas en los extremos de los vínculos, los cuales se encuentran a las
distancias relativas de 0.05 y 0.95 respectivamente.
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5.3. No linealidad geométrica
Para considerar la no linealidad geométrica de los elementos se utilizó la formulación P-delta la cual es
válida para estructuras que tendrían deformaciones pequeñas, l cual toma en cuenta la no linealidad
geométrica tanto local de cada elemento y global de toda la estructura.
El software ETABS 21 con el que se hicieron estas modelaciones, tiene incorporado tomar en cuenta la
no linealidad geométrica para cada caso de carga, lo que se procedió a realizar primero un caso de carga
gravitacional en el cual se tome en cuenta el efecto para luego tomarlo también en cuenta cuando
incrementamos la carga lateral en el análisis no lineal estático.
El estado de carga gravitacional considerado para la carga gravitacional es del total de la carga muerta
sumado a un cuarto de la carga viva como se muestra en la siguiente ilustración.
Ilustración 30Carga gravitacional incluida la no linealidad geométrica.
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56
Para el estado de carga lateral se incluyeron tanto en los ejes ‘x’ y ‘y’ el estado de rigidez final del caso
de carga gravitacional no lineal para así tener una aproximación más clara de cómo se comportaría la
estructura y como afecta a este tomar dicha consideración, las cargas fueron realizadas con monitoreo
del desplazamiento tanto para el primer y segundo modo el cual corresponde a las dos direcciones en el
plano, el desplazamiento en cubierta hasta llegar al fallo de la misma y poder ver cuál es la secuencia
de rotulación y poder estimar el mecanismo de colapso de la estructura se modelo utilizando la no
linealidad geométrica en el análisis antes mencionado.
Ilustración 31 Estado de carga no lineal incluyendo no linealidad geométrica
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5.4. Flexibilidad de la cimentación
Para la flexibilidad de la cimentación se utilizaron las ecuaciones propuestas por ASCE 41-17 las cuales
se realizaron resortes lineales que simulan la rigidez del suelo incluida la cimentación, como el edificio
fue cimentado mediante cimentación superficial se podía realizar dicho método.
El método consiste en la idealización matemática que el suelo y el cimiento son un resorte que simula
la rigidez de la interacción del suelo con la estructura, dicha idealización es en los sentidos laterales,
rotacionales y también en el sentido lateral como indica en la ilustración 33.
Ilustración 32 En la izquierda se visualiza las cargas llegando a la zapata, en la derecha la idealización que propone el
método.
Existen varias ecuaciones empíricas que estiman la rigidez de la estructura, las utilizadas en este
proyecto fueron las siguientes:
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Ilustración 33 Tomada de ASCE 2017-41, rigidez del suelo y cimentación concentrada en un punto.
Las rigideces de los resortes que simulan el suelo y la cimentación de la estructura deben ser corregida
por embebimiento, la rigidez varía de acuerdo con la altura de desplante a la cual se encuentra la zapata,
para la cual se utilizaron los siguientes factores:
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Ilustración 34 Factores de embebimiento según ASCE 41-17.
Los datos requeridos que se necesitan para la estimación son:
Los valores geotécnicos son parámetros los cuales se encuentran en el estudio geotécnico que se utilizó
en el presente estudio, la reducción del módulo de corte se lo estimo de acuerdo con las recomendaciones
de NSR-10 que para el caso que se tiene seria G/G0=0.42.
gamma 2.028 ton/m3
E 1000 kg/cm2
miu 0.35
G 1555.556 ton/m2
V 1192 m/s
L 18 m
B 1.5 m
h 0.4 m
d 0.4 m
D 0.6 m
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Para la estructura que se evaluó los valores de las rigideces para cada resorte se muestran en la
siguiente tabla:
Como simplificar la interacción suelo estructura mediante resortes es una simplificación que deja de
lado algunos parámetros tiene un nivel alto de incertidumbre, por esa razón la norma ASCE 41-17 da
pautas que se debe usar un rango de 2 veces la rigidez que se obtuvieron por medio de los cálculos y de
0.5 veces la misma, como se muestra en la ilustración 36:
k x,t 25876.04 ton/m beta x 1.28 K x,t 33203.81 ton/m 33.20 ton/mm
k y,t 32098.26 ton/m beta y 1.54 K y,t 49402.7 ton/m 49.40 ton/mm
k z,t 38745.9 ton/m beta z 11.09 K z,t 429848.2 ton/m 429.85 ton/mm
k x,r 39576.92 ton/m-rad beta xx 1.7779769 K x,r 70366.86 ton/m-rad 70.37 ton/mm
k y,r 1477269 ton/m-rad beta yy 1.21442625 K y,r 1794034 ton/m-rad 1794.03 ton/mm
k z,r 1228505 ton/m-rad beta zz 1.95547974 K z,r 2402316 ton/m-rad 2402.32 ton/mm
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61
Ilustración 35 ASCE 41-17
Para el presente estudio se eligió la opción más desfavorable ya que es incierta la magnitud de la
rigidez del cimiento sobre el suelo.
5.5. Curvas de capacidad de carga
Se realizaron tres idealizaciones de curvas de pushover para cada dirección tomando en cuenta en una solo
la no linealidad del material, en el segundo tomando no linealidad del material y no linealidad geométrica,
y la tercera tomando en cuenta, la no linealidad del material, no linealidad geométrica y la flexibilidad de la
cimentación para así tener una mejor aproximación de cómo se comportaría la estructura real.
Con dichas curvas se puede identificar cual sería la sobre resistencia que tiene la estructura respecto a la
fuerza de diseño y poder compararlas de acuerdo con las que se presentan en NSR-10.
Las curvas de pushover el cual nos muestra un historial de desplazamiento en la cubierta contra cortante
basal el cual da una estimación de la máxima resistencia lateral que soporta una estructura para los dos
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principales modos que deben ser traslacionales, la curva muestra los niveles de desempeño los cuales la
norma ASCE 41-17 define de acuerdo con la rotulación de cada una de las rotulas plásticas, los cuales son
ocupación inmediata, seguridad de vida y prevención de colapso.
Para la dirección x los resultados obtenidos fueron:
Ilustración 36 Curva de capacidad en dirección x
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Ilustración 37 Curva de capacidad en dirección y.
En la dirección x se puede visualizar que la sobre resistencia de la estructura en dicha dirección es del orden
de Ω = 4 y en la dirección y Ω = 3.65, el R que se eligió en el diseño fue del orden de 6 como establece la
NSR-10, se puede ver que la diferencia entre las curvas no varía mucho, eso quiere decir que tanto el suelo
como la estructura tienen la rigidez suficiente para que dichos efectos no sean tan importantes como en
estructuras que sean o estén sobre suelos más flexibles.
La curva de capacidad nos da una idea de cuál sería el desplazamiento al cual llegaría la estructura en caso
de que sea exigido hasta el sismo de diseño.
5.6. Secuencia de rotulación de la estructura
La secuencia de rotulación de la estructura se la obtuvo para poder estimar el mecanismo de colapso de
la estructura, y poder estimar el nivel de desempeño al cual se podría encontrar la estructura, los niveles
de desempeño que considera la norma son IO, LS y CP.
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Para el nivel de desempeño IO se requiere que no exista daño estructural grave, siempre que sea
reparable la estructura para que esta se pueda volver a ocupar luego de las debidas reparaciones.
Para el nivel de desempeño LS la estructura estaría muy dañada y el objetivo serio salvar la vida de los
ocupantes y sería deseable poder reparar la estructura, pero deja de ser prioridad.
Para el nivel de desempeño CP lo que se busca es que la estructura no colapse, se dañe siempre y cuando
no colapse.
Según las disposiciones de FEMA 440, se comparó la secuencia de plastificación de cada una de las
rotulas, en concordancia con la curva de capacidad contra deformación para una mejor apreciación del
comportamiento plástico de la estructura.
En las ilustraciones 39 y 40 se observan las secuencias de rotulación tanto para la dirección x como para
la dirección y, se puede constatar que la curva de capacidad realiza un cambio de pendiente cuando las
primeras rotulas entran en plantificación, y las ultimas en plastificarse, justo antes de entrar al rango de
rigidez negativa.
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Rótulas IO:
Ilustración 38 Secuencia de rotulación según FEMA 440 para la dirección x.
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66
Rótulas LS
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Rótulas CP
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Ilustración 39 Secuencia de rotulación según FEMA 440 para la dirección y.
Rótulas IO:
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Rótulas LS
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71
Rótulas CP
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72
5.7. Desplazamiento objetivo
El desplazamiento objetivo es el desplazamiento máximo que se puede obtener en la cubierta del edificio
para el sismo de diseño que se encuentra idealizado en el espectro de diseño según NSR-10 luego de
haber realizado un análisis no lineal estático sometiendo la estructura a carga gravitacional y luego a
carga lateral tomando en cuenta la degradación de rigidez de la estructura sea por no linealidad
geométrica, no linealidad del material o por flexibilidad de la cimentación. Se lo obtiene idealizando la
curva de capacidad como si se tratase de un modelo bilineal que tenga la misma área bajo la curva que
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73
la curva real del modelo estructural, la norma ASCE 41-17 corrige el desplazamiento objetivo con tres
factores de modificación los cuales son c0, c1 yc2.
Los coeficientes de modificación de la respuesta del desplazamiento objetivo modelan la relación entre
desplazamientos en cubierta elásticos con desplazamientos en cubierta inelásticos, la multiplicidad de
grados de libertad de la estructura y la perdida de rigidez entre cada ciclo ya que la estructura está
modelando un sistema que vibra contra el tiempo cuando esta se la está analizando estáticamente.
Se debe realizar una simulación bilineal de la curva de pushover que disipe la misma cantidad de energía
que la curva original, y con dicha idealización se debe calcular la rigidez post fluencia con la cual se
encuentra el periodo natural no lineal el cual toma en consideración la perdida de rigidez luego que la
estructura entro en fluencia.
Para calcular dicho periodo se utiliza la ecuación:
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Los coeficientes c1 y c2 antes mencionados se calculan con las siguientes ecuaciones:
Para el coeficiente c0 se lo determina con la siguiente tabla aproximadamente
Para la estructura actual se eligió el valor señalado ya que es el que más se le asemeja según las
consideraciones que toma la norma ASCE 41-17.
La idealización bilineal para la curva de capacidad en la dirección x fue:
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Los resultados para la dirección x fueron:
La idealización bilineal para la curva de capacidad en la dirección y fue:
Ki 68.07 Kn/mm
ke 68.07 Kn/mm
Ti 1.23 s
Te 1.23 s
Sa 0.29 g
c0 1.50
W 75188.44 Kn
Vx 17956.00 Kn
CM 0.90
u strength 1.09
u max 3.50
alpha 130.00
c1 1.00
c2 1.00
dt 163.61 mm
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Los resultados para la dirección y fueron:
En ambas direcciones el desplazamiento objetivo fue parecido para la dirección x, el desplazamiento
objetivo fue de 153.61 mm y para la dirección y fue de 201.33 mm lo cual es coherente ya que el
espectro de diseño y el periodo para el cual se lo diseña es parecido.
Ki 42.16 Kn/mm
ke 42.16 Kn/mm
Ti 1.50 s
Te 1.50 s
Sa 0.24 g
c0 1.50
W 75188.44 Kn
Vx 15155.55 Kn
CM 0.90
u strength 1.07
u max 2.756
alpha 130.00
c1 1.00
c2 1.00
dt 201.33 mm
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5.7.1. Viabilidad del método
Para que el método sea válido por sí solo, según ASCE 41-17, se deben cumplir dos condiciones:
• μstrength ≤ μmax
• El cortante basal para la respuesta del primer modo de vibración, debe ser menor al 130%
comparándolo con la respuesta de todos los modos utilizados.
Se realizo anteriormente los cálculos de μstrength 𝑦 μmax para ambas direcciones y dicha condición
se encuentra satisfecha.
Para la segunda condición se realizó el cálculo de los cortantes basales en cada uno de los pisos, en
las dos direcciones:
Para la dirección x:
No se cumple la condición ya que, para los tres últimos pisos, se excede el porcentaje de diferencia
entra ambos en más del límite.
Piso Vx (modo 2) (kN) Vx (modo 15) (kN) %
10 2311.37 3813.19 165%
9 4438.72 6429.10 145%
8 6364.98 8116.17 128%
7 8056.90 9172.01 114%
6 9507.71 10021.33 105%
5 10699.62 10894.27 102%
4 11624.61 11930.54 103%
3 12302.53 13106.38 107%
2 12737.80 14231.07 112%
1 12944.06 14997.97 116%
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78
5.8. Verificación de las solicitaciones de carga en el punto de comportamiento
Se debe verificar el comportamiento de la estructura en el punto de comportamiento en el cual, la
estructura presenta las solicitaciones esperadas en el sismo de diseño, para esto se revisaron cada uno
de los elementos que componen estructuralmente el edificio y se tuvieron los siguientes resultados:
5.8.1. Verificación de las vigas
Se realizó la revisión de las vigas que conforman los pórticos arriostrados excéntricamente y se revisó
que estos cumplen tanto para momento, como para corte, esto era de preverse ya que estas vigas fueron
diseñadas por el criterio de la máxima capacidad del vínculo y, por ende, estos aún se encuentran en el
rango elástico.
En la tabla 42 se muestra las cargas actuantes y resistentes de la viga de uno de los pórticos arriostrados
excéntricamente y se puede observar que la resistencia en cada uno de los pisos es mayor a las cargas
actuantes.
Piso Vy (modo 1) (kN) Vy (modo 15) (kN) %
10 2274.42 4108.15 181%
9 4310.76 6578.22 153%
8 6106.87 7956.05 130%
7 7641.94 8730.48 114%
6 8915.44 9404.17 105%
5 9923.80 10253.18 103%
4 10677.53 11378.78 107%
3 11203.47 12724.22 114%
2 11520.55 14030.76 122%
1 11660.10 14960.60 128%
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Tabla 40 Verificación en el punto de comportamiento de las vigas por piso de un pórtico arriostrado excéntricamente.
5.8.2. Verificación de las columnas en el punto de comportamiento
Se realizó la revisión de las columnas que conforman los pórticos arriostrados excéntricamente y se
revisó que estos cumplen tanto para la interacción momento- carga axial, como para corte, esto era de
preverse ya que al igual que vigas, las columnas también fueron diseñadas por el criterio de la máxima
capacidad del vínculo y por ende, estos aún se encuentran en el rango elástico, por lo cual estos
elementos estructurales no han sufrido daño y son aptos para soportar las cargas laterales por algún
evento sísmico.
En la tabla 43 se muestra las cargas actuantes y resistentes de una columna de uno de los pórticos
arriostrados excéntricamente y se puede observar que la resistencia en cada uno de los pisos es mayor
a las cargas actuantes y la interacción entre ellas también es menor a la máxima permitida.
Story Beam Pu Vu Mu Pr Vr Mr Pu/Pr Vu/Vr Mu/Mr
Story10 Vigas 0 38.1882 -10.0608 2045.08 814.025 515.6389 0% 5% 2%
Story9 Vigas 0 -16.4203 70.2407 2045.08 814.025 515.6389 0% 2% 14%
Story8 Vigas 0 -46.0954 152.6054 2045.08 814.025 515.6389 0% 6% 30%
Story7 Vigas 0 -82.0554 233.7436 2673.31 826.57 649.6667 0% 10% 36%
Story6 Vigas 0 -127.5495 309.1828 2673.31 826.57 649.6667 0% 15% 48%
Story5 Vigas 0 -157.3918 364.2549 2673.31 826.57 649.6667 0% 19% 56%
Story4 Vigas 0 -181.2464 418.8648 3059.2 1176.338 741.4583 0% 15% 56%
Story3 Vigas 0 -207.3981 458.2194 3059.2 1176.338 741.4583 0% 18% 62%
Story2 Vigas 0 -225.5834 516.7352 3923.33 1190.088 918.0018 0% 19% 56%
Story1 Vigas 0 -244.5528 551.8815 3923.33 1190.088 918.0018 0% 21% 60%
Story Column Pu Vu1 Mu1 Vu2 Mu2 Pr Vr Mr Pu/Pr Vu1/Vr Mu1/Mr Vu2/Vr Mu2/Mr
Story10 Columna -146.10 -11.32 26.45 -13.63 28.55 3589.3 775.33 187.61 4% 1% 14% 2% 15%
Story9 Columna -480.40 -13.11 31.27 -16.14 34.34 3589.3 775.33 187.61 13% 2% 17% 2% 18%
Story8 Columna -897.75 -17.07 47.14 -19.31 48.41 3589.3 775.33 187.61 25% 2% 25% 2% 26%
Story7 Columna -1321.21 -20.98 41.05 -22.70 46.87 3589.3 775.33 187.61 37% 3% 22% 3% 25%
Story6 Columna -1767.76 -24.66 51.69 -27.87 58.57 5036.86 822.03 337.13 35% 3% 15% 3% 17%
Story5 Columna -2205.57 -30.11 38.42 -33.81 41.56 5036.86 822.03 337.13 44% 4% 11% 4% 12%
Story4 Columna -2628.86 -31.38 41.54 -34.49 44.68 5036.86 822.03 337.13 52% 4% 12% 4% 13%
Story3 Columna -3073.17 -30.48 45.82 -35.65 47.68 7411.71 1265.27 574.53 41% 2% 8% 3% 8%
Story2 Columna -3501.65 -38.10 39.79 -41.40 40.57 7411.71 1265.27 574.53 47% 3% 7% 3% 7%
Story1 Columna -3964.08 -23.28 36.46 -26.63 38.45 7411.71 1265.27 574.53 53% 2% 6% 2% 7%
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Tabla 41 Verificación en el punto de comportamiento de una columna de un pórtico arriostrado excéntricamente.
5.8.3. Verificación de las riostras en el punto de comportamiento
Se realizó la revisión de las riostras que conforman los pórticos arriostrados excéntricamente y se revisó
que estos cumplen tanto para la carga axial a las que son sometidas, esto era de preverse también ya que
al igual que vigas y las columnas, las riostras, también fueron diseñadas por el criterio de la máxima
capacidad del vínculo y por ende, estos aún se encuentran en el rango elástico, por lo cual estos
elementos estructurales no han sufrido ningún daño y a su vez son aptos para soportar las cargas laterales
por algún evento sísmico.
En la tabla 44 se puede observar que las cargas actuantes y resistentes de las riostras de uno de los
pórticos arriostrados excéntricamente y se puede observar que la resistencia en cada uno de los pisos es
mayor a las cargas actuantes, se puede también observar que las riostras necesitan menos resistencia en
los pisos superiores, en comparación con los pisos inferiores.
Interaccion
30%
44%
70%
79%
63%
64%
74%
55%
59%
65%
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81
Tabla 42 Verificación en el punto de comportamiento de las riostras de un pórtico arriostrado excéntricamente.
5.8.4. Verificación de los diafragmas en el punto de comportamiento
Se hizo una verificación de las cargas actuantes y resistentes de los diafragmas rígidos en cada uno de
los pisos de la estructura y se constató que las fuerzas producidos en el diafragma podían ser resistidas
por el mismo, por ende, no hubo necesidad de hacer un rediseño de este.
En la tabla 45 se puede observar las fuerzas a las que está sometido y su índice de capacidad contra
demanda y se puede observar que el diafragma cumple con las condiciones de diseño y resistencia para
soportar el sismo de diseño.
Story Column Pu Pr Pu/Pr
Story10 Riostras -146.10 2814.07 5%
Story9 Riostras -480.40 2814.07 17%
Story8 Riostras -897.75 2814.07 32%
Story7 Riostras -1321.21 2814.07 47%
Story6 Riostras -1767.76 3284.37 54%
Story5 Riostras -2205.57 3284.37 67%
Story4 Riostras -2628.86 3284.37 80%
Story3 Riostras -3073.17 4114.07 75%
Story2 Riostras -3501.65 4114.07 85%
Story1 Riostras -3964.08 4114.07 96%
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82
Tabla 43 Verificación en el punto de comportamiento de los diafragmas.
5.8.5. Verificación de la cimentación en el punto de comportamiento
Se hizo la revisión de la cimentación para las cargas que bajan por cada uno de los elementos
estructurales y no se necesitó reforzar la cimentación de la estructura, ya que la estructura está dentro
de los esfuerzos, momentos y fuerzas cortantes, se encuentran dentro de los límites permisibles.
Según ASCE 41-17, se debe hacer la revisión con el esfuerzo último que se espera que sea el admisible
aumentado por un factor de 3, en la figura 41 se detalla los esfuerzos en el suelo y se puede observar
que estos cumplen con los esfuerzos máximos en el suelo.
Piso Ty (Ton) Tx (Ton) Vy (ton) Vx (ton) Ty/Tn Tx/Tn Vy/Vn Vx/Vn
1 21.32 57.09 23.26 23.26 10% 55% 38% 62%
2 20.86 55.85 22.75 22.75 9% 54% 37% 61%
3 21.32 57.09 23.26 23.26 10% 55% 38% 62%
4 21.32 57.09 23.26 23.26 10% 55% 38% 62%
5 21.87 58.55 23.85 23.85 10% 56% 39% 64%
6 21.87 58.55 23.85 23.85 10% 56% 39% 64%
7 22.33 59.80 24.36 24.36 10% 57% 40% 65%
8 23.91 64.02 26.08 26.08 11% 61% 43% 70%
9 26.25 70.29 28.64 28.64 12% 67% 47% 76%
10 28.60 76.57 31.20 31.20 13% 73% 51% 83%
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83
Ilustración 40Esfuerzos de capacidad ultima en las vigas de cimentación y las zapatas aisladas.
Se realizó la verificación en las vigas de amarre que cumplan con las solicitaciones de momento y
cortante y dichos elementos estructurales cumplieron con todos los requisitos de resistencia de
materiales y geométricos.
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84
Ilustración 41 Diagrama de momentos en las vigas de amarre.
6. Presupuesto de la estructura
Para la estructura a analizar se obtuvieron los costos de esta, con los costos que se encuentran en el
mercado colombiano tomando en cuenta la mano de obra, insumos, alquiler de maquinaria y los costos
que vienen asociados a la industria de la construcción civil
En la tabla 46 se hace una descripción de cada uno de los costos directos, los cuales están asociados con
cada uno de los rubros necesarios para poder construir dicho proyecto.
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85
Tabla 44 Costo de la estructura y cimentación.
Los costos indirectos que tienen las empresas constructoras se muestran en la tabla 47 y 48
respectivamente, los cuales discriminan el costo de la estructura, con cimentación y sin cimentación,
también muestran el costo por metro cuadrado que tiene la estructura.
Articulo Descripcion Cantidad Cantidad Valor Unitario Valor Total
1
Excavacion Zapatas m3 306 42,533.00$ 13,015,098.00$
Excavacion Vigas m3 217 42,533.00$ 9,229,661.00$
Excavacion Riostras m3 129 42,533.00$ 5,486,757.00$
2
Concreto 35 mpa m3 27 424,890.00$ 11,472,030.00$
Acero de refuerzo kg 1175 2,827.00$ 3,321,725.00$
3
Concreto 35 mpa m3 105 420,394.00$ 44,141,370.00$
Acero de refuerzo kg 7486 2,827.00$ 21,162,922.00$
4
Concreto 35 mpa m3 77 420,394.00$ 32,370,338.00$
Acero de refuerzo kg 4735 2,827.00$ 13,385,845.00$
153,585,746.00$
Articulo Descripcion Unidad Cantidad Valor Unitario Valor Total
1
Acero estructural kg 167589 8726.82 1,462,519,036.98$
2
Acero estructural kg 83828 8726.82 731,551,866.96$
3
Acero estructural kg 62826 8726.82 548,271,193.32$
4
Acero estructural kg 4713.645 8726.82 41,135,131.46$
5
Concreto 21 mpa m3 805 284,710.00$ 229,191,550.00$
Acero de refuerzo kg 37530 2,827.00$ 106,097,310.00$
Steel Deck m2 7128 73,569.75$ 524,405,178.00$
6
Pintura Intumecente m2 7128 31,414.62$ 223,923,411.36$
3,867,094,678.08$
Total Estructura+ Cimentacion 4,020,680,424.08$
Total Estructura
Estructura
Vigas
Columnas
Riostras
Proteccion contra fuego
Sistema de piso
Conexiones
Cimentacion
Excavaciones
Zapatas
Riostras
Total cimentacion
Vigas de Cimentacion
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86
Tabla 45 Costos directos con cimentación
Tabla 46 Costos indirectos sin cimentación
7. Conclusiones
• La estructura tiene un comportamiento dúctil, lo cual es importante en los eventos sísmicos, ya que,
por esa propiedad del material, la estructura disipa energía sin que se produzca colapso del edificio.
TOTAL COSTOS DIRECTOS 4,020,680,424.08$
Administración 10% $402,068,042.41
Imprevistos 3% $120,620,412.72
Utilidad 6% $241,240,825.44
TOTAL COSTO BÁSICO
IVA-Sobre Utilidad 19% $45,835,756.83
TOTAL FINAL 4,830,445,461.49$
Con Cimentación
$/m2 1,708,682.51$
TOTAL COSTOS DIRECTOS 3,867,094,678.08$
Administración 10% $386,709,467.81
Imprevistos 3% $116,012,840.34
Utilidad 6% $232,025,680.68
TOTAL COSTO BÁSICO
IVA-Sobre Utilidad 19% $44,084,879.33
TOTAL FINAL 4,645,927,546.24$
Sin Cimentación
$/m2 1,643,412.64$
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• Debido a las altas exigencias del control de derivas elásticas de la NSR-10, el edificio tiene una alta
sobre resistencia a cargas laterales en comparativa con las cargas que se esperan por un evento
sísmico.
• Se requiere complementar el análisis no lineal estático, con un análisis lineal cronológico.
• La estructura es capaz de soportar las cargas en el punto de comportamiento ya que el criterio de
diseño fue por capacidad de los elementos.
• En las dos direcciones, tanto para x como para y, el nivel de comportamiento se encuentra antes del
límite del desempeño IO (ocupación inmediata).
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Anexo
Riostra A
Riostra A
Riostra A
Riostra A
Riostra A
Riostra A Riostra A Riostra A
Riostra A Riostra A Riostra A
Riostra A
Viga Cimentacion A
Viga Cimentacion B
Viga
de
Cim
enta
cion
C
Viga
de
Cim
enta
cion
C
Zapata A Zapata AZapata A
Zapata A Zapata A Zapata A
Columna A Columna A Columna A Columna A Columna A
Columna AColumna AColumna AColumna AColumna A
Columna A
Columna A
Columna A
Columna A
Columna A
Columna A
Columna A
Columna A Columna A
Columna A
Rio
stra
AR
iost
ra A
Rio
stra
B
Rio
stra
B
Rio
stra
B
Rio
stra
A
Rio
stra
A
Rio
stra
A
Rio
stra
A
CIMENTACIÓNMEDIDAS EN METROSEsc. 1:60
1 2 3 4 5
A
B
C
D
JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
F'c= 3 Ksi
Fy= 50 Ksi
Fu= 65 Ksi
ØSTUD= 3/4"
Fu perno= 65 Ksi
16.90
22.00
8.38
12.21
PLANTA ESTRUCTURAL PISO 1
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
1 2 3 4
6000 mm 8000 mm 8000 mm
22000 mm
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
6
7
W
8
x
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(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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JOEL BARREIRO
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(EL. 18000 MM)
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(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
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(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
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(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
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PLANTA ESTRUCTURAL PISO 3
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
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(EL. 30000 MM)
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(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
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(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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(EL. 18000 MM)
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(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
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(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
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(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
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PLANTA ESTRUCTURAL PISO 5
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
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(EL. 30000 MM)
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(EL. 27000 MM)
STORY8
(EL. 24000 MM)
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(EL. 21000 MM)
STORY6
(EL. 18000 MM)
STORY5
(EL. 15000 MM)
STORY4
(EL. 12000 MM)
STORY3
(EL. 9000 MM)
STORY2
(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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(EL. 30000 MM)
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(EL. 21000 MM)
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(EL. 18000 MM)
STORY5
(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
STORY3
(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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W18X31 (5,3,5)
JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
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22.00
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12.21
PLANTA ESTRUCTURAL PISO 7
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
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(EL. 30000 MM)
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(EL. 27000 MM)
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(EL. 24000 MM)
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(EL. 21000 MM)
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(EL. 18000 MM)
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(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
STORY3
(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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(EL. 18000 MM)
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(EL. 15000 MM)
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(EL. 12000 MM)
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(EL. 9000 MM)
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(EL. 6000 MM)
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(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
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JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
F'c= 3 Ksi
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22.00
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12.21
PLANTA ESTRUCTURAL PISO 9
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
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7
STORY10
(EL. 30000 MM)
STORY9
(EL. 27000 MM)
STORY8
(EL. 24000 MM)
STORY7
(EL. 21000 MM)
STORY6
(EL. 18000 MM)
STORY5
(EL. 15000 MM)
STORY4
(EL. 12000 MM)
STORY3
(EL. 9000 MM)
STORY2
(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
Porticos 1 y 4
A B C D E F G
2000 mm 8000 mm 8000 mm 8000 mm 8000 mm 2000 mm
36000 mm
W21x44 W21x44 W16x67 W21x44 W21x44W16x67
W21x44 W21x44 W16x67 W21x44 W21x44W16x67
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PISO10
(EL. 30000 MM)
PISO9
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(EL. 24000 MM)
PISO7
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(EL. 6000 MM)
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(EL. 3000 MM)
AA B C D E F G
12
34
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A B C D E F G
12
34
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36000 mm
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W10X33 (4)
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31 (9)
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31 (9)
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31 (10)
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31 (12)
W16X
31 (10)
W16X
31 (9)
W16X
31 (12)
W16X
31 (10)
W16X
31 (10)
W16X
31 (10)
W16X
31 (6,3,6)
W10X33 (4)
W10X33 (4)
JOEL BARREIRO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
w21x44
Malla de 5.5 c/15cm
DETALLAMIENTO DEL TABLERO
ESCALA 1:10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES:
F'c= 3 Ksi
Fy= 50 Ksi
Fu= 65 Ksi
ØSTUD= 3/4"
Fu perno= 65 Ksi
16.90
22.00
8.38
12.21
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W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
W14x68
PLANTA ESTRUCTURAL PISO 10
DISEÑO DE LOSA Y VIGAS
1 2 3 4
6000 mm 8000 mm 8000 mm
22000 mm
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
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W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
W21x44W16x67 W16x67
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8
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STORY10
(EL. 30000 MM)
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(EL. 27000 MM)
STORY8
(EL. 24000 MM)
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(EL. 21000 MM)
STORY6
(EL. 18000 MM)
STORY5
(EL. 15000 MM)
STORY4
(EL. 12000 MM)
STORY3
(EL. 9000 MM)
STORY2
(EL. 6000 MM)
STORY1
(EL. 3000 MM)
Porticos B y FPorticos B y F
Porticos 1 y 4
A B C D E F G
2000 mm 8000 mm 8000 mm 8000 mm 8000 mm 2000 mm
36000 mm
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8
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PISO10
(EL. 30000 MM)
PISO9
(EL. 27000 MM)
PISO8
(EL. 24000 MM)
PISO7
(EL. 21000 MM)
PISO6
(EL. 18000 MM)
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PISO10
(EL. 30000 MM)
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6No.86 No.8
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6No.8
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20No.8
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10No.710 No.7
12No.7
10No.7
Est. No3 C/0.15-0.30-0.15
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Viga A
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No6 c/10cm
No6 c/10cm
No6 c/10cm
0.5
0.5
16No. 22
Est. No4
c/0.1/0.25/0.1
Columna de base de concreto