predimensionamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓNFacultad de Ingeniería

Escuela de Formación Profesional de Ingeniería Civil

Análisis Estructural II - VII Semestre - Análisis Estructural del Palacio de Ticlacayan

PREDIMENSIONAMIENTO

1º Predimensionamiento de Columnas.

DONDE:

b = Dimension Menor

D = Dimension Mayor

P = Carga total que soporta la columna

n = Valor que depende de la posicion de la columna

f'c = Resistencia del concreto a la compresion

VALORES DE "n"

TIPO UBICACIÓN CARGA

n = 0,30

n = 0,25

C2 y C3n = 0,25

C4n = 0,20

n>1/3 Falla Frágiln<1/3 Falla Dúctil

C1 Para los Primeros

pisos

Columna Interior

P = 1,10PG

C1 para los últimos pisos

superiores

Columna Interior

P = 1,25PG

Columnas Externas de

Pórticos Interiores

P = 1,25PG

Columna de Esquina

P = 1,50PG

c1 c1

c1c1

c4

c4 c4

c4c3 c3

c3 c3

c2

c2 c2

c2




a)Para hallar "P", se realiza el metrado de cargas (Carga Muerta y Carga Viva), teniendo en cuenta los siguientes valores.

Los siguientes pesos unitarios nos permiten determinar algunas cargas permanentes de uso frecuente.




b) Predimensionamiento de Columna.

Datos de Carga:

19.14 m²

100 Kg/m² CM = 28710 Kg

100 Kg/m²

100 Kg/m²

Nº Pisos = 5

Sobrecarga Carga Viva

Auditorio 400 Kg/m² CV = 7656.00 Kg

Datos de Columna:

P =

n = 0.3

4200 Kg/cm² 36366 Kg

210 Kg/cm²

Finalmente reemplazando en la siguiente expresión, obtendremos las dimensiones de la columna.

b x D = 634.96 cm²

14.22 cm

AT =

PVIGA =PACAB =

PPROP =

1,10PG

fy = PG =

f'C =

Pero bxD representa el Área de la sección, es este caso al ser una columna circular determinaremos el radio mínimo necesario para esta sección.

Rmin =

El área en el plano de arquitectura es de 2827 cm2, con un radio de 30 cm, lo cual es correcto. (Solo será necesario comprobar por rigideces en el diseño).

6.27

3.06

AT=19.14m2

VP 101 (30x60)VP 101 (30x60)

VP

106

(25

x50)

VP

106

(25

x50)




2º Predimensionamiento de Vigas.a) Por Fórmulas.

Datos de Carga:

100 Kg/m²

100 Kg/m²

100 Kg/m²

Nº Pisos = 5

Sobrecarga Carga Viva

400 Kg/m²

Datos de Diseño:

4200 Kg/cm²

4200 Kg/cm²

7.40 m

El momento flector último de una sección cualquiera puede expresarse como sigue:

Para una sección rectangular con acero solo en tracción, de acuerdo al ACI 381-05 se tiene, que el Momento Último es:

PVIGA =PACAB =

PPROP =

Lugares de Asamblea con

asientos Móviles

fy =

fy =

Ln =

VP 101 (30x60)

VP

105

(25

x50)

VP

105

(25

x50)

VP

106

(25

x50)

VP

106

(25

x50)

8.03

3.06

B=3.06m

Donde: Wu : carga por unidad de área. Ln : Longitud Libre B : Dimensión Transversal Tributaria α :Cociente de Momento. (Depende de la Ubicación de la sección y de las

restricciones en el apoyo de acuerdo al Método de los Coeficientes del ACI).




Considerando la sección de momento positivo máximo, asumimos y reemplazamos en las expresiones anteriores, obteniendo:

0.092 Kg/cm² Finalmente: h = 0.56 m

b = 0.25 m

b) Corrección por Igualdad de Cuantía.

Datos:

h 0.56 m 0.512 mRedondeando

h 0.55 m

b 0.25 m b 0.30 m

0.30 m

c) Corrección por Igualdad de Rigideces.

Datos:

h 0.56 m 0.527 mRedondeando

h 0.55 m

b 0.25 m b 0.30 m

0.30 m

WU =

h0

b0

h0

b0

Donde: b : Ancho del bloque comprimido. ρ : % de refuerzo de acero (cuantía) d : Peralte efectivo.

α = 16

φ = 0.9

f’c = 210 Kg/cm2

fy = 4200 Kg/cm2

ρ = 0.007 (7%)

d = h/1.1

b = B/20

bmin = 0.25




Por lo tanto se la seccion de la viga quedará como se muestra en la figura.

3º Predimensionamiento de Muros de Sótano.

Datos de EMS:

φ = 17º

0.80 Kg/cm²

1750.00 Kg/m3

H = 3.50 m

a) Cálculo de Empuje.

qu =

g =

.55

.30

En la figura se Observa que la estructura está soportando cargas Verticales y Horizontales, las cargas verticales generalmente son transmitidas por pilares de la estructura o también por algún forjado, mientras que las cargas horizontales son producidas por el empuje de tierras.

Al estar impedido el corrimiento del muro en coronación y cimiento, su deformabilidad es muy reducida y nos encontramos en un caso de empuje al reposo. Suponemos que el muro se encofra a dos caras y una vez construidos tanto el muro como el forjado, se procede a la ejecución del relleno con material granular. Para el caso de relleno granular de densidad 1750=الkg/m3 y sobrecarga q=250kg/m2 sobre el relleno, la distribución de presiones se indica a continuación. Con una precisión aceptable, se sustituye la ley de presiones por una distribución rectangular para el caso de un sótano y birrectángula para el caso de dos sótanos.




En nuestro Caso Tenemos un solo sótano y por lo tanto, usamos el caso b.

k' = 0.7076

En el caso b tenemos como una carga Distribuida:

Datos de EMS:

φ = 17 Kg/m²

250.00 Kg/m²

1750.00 Kg/m3 3022.5 Kg/m²

H = 3.50 m

Donde φ es el ángulo de rozamiento del relleno.

q =

g =

Al estar impedido el corrimiento del muro en coronación y cimiento, su deformabilidad es muy reducida y nos encontramos en un caso de empuje al reposo. Suponemos que el muro se encofra a dos caras y una vez construidos tanto el muro como el forjado, se procede a la ejecución del relleno con material granular. Para el caso de relleno granular de densidad 1750=الkg/m3 y sobrecarga q=250kg/m2 sobre el relleno, la distribución de presiones se indica a continuación. Con una precisión aceptable, se sustituye la ley de presiones por una distribución rectangular para el caso de un sótano y birrectángula para el caso de dos sótanos.

k´ = 1 – sen (17º) k´ = 0.7076




b) Esquema de Funcionamiento.

El esquema de funcionamiento de los muros de sótano es diferente al de los muros de contención. Si se considera el caso de la figura mostrada a continuación, frente a las acciones del terreno Er, la carga de la estructura sobre el muro N, el peso propio de la elevación Nm, el peso propio del cimiento Nc, y el peso del terreno, soleras y pavimento que gravitan sobre el cimiento Nt, el equilibrio del muro se consigue mediante la fuerza que ejerce el forjado sobre el muro T1, mediante el rozamiento del suelo de cimentación sobre la base del cimiento T2 y mediante una tensión uniforme δt repartida bajo el cimiento, todo los esfuerzos se consideran por metro lineal de Muro.

Calculando Er = 10,578.61 kg

Calculando (Peso ladr. aprox.). N = 450 kg

Alzado (0.25x2.70x2400) Nm = 1620kg

Veredas y/o aceras (2.50x0.40x1800) Nt = 1800kg

Zapatas (aprox.) Nc = 3840kg




c) Dimensionamiento del Muro.

18512.6 Kg-m

d 19.00 m

b 30.00 m

c) Dimensionamiento de la Zapata.

1.83 m

-1.80 m

1.85 m

Por lo tanto quedará:

B = 1.85 m

MO =

B1 =

B2 =

B3 =

Resolviendo con cuantían de p = 0.004 tenemos: d = 35 cm y Comprobando con Cuantía Máxima Tenemos:

Resolviendo la ecuación de segundo orden obtenemos:




4º Predimensionamiento de Losas.

a) Especificaciones Codificadas para Losas.

Deflexiones Máximas en Losas:

Las losas son elementos estructurales bidimensionales, en los que la tercera dimensión es pequeña comparada con las otras d os dimensiones básicas. Las cargas que actúan sobre las losas son esencialmente perpendiculares al plano principal de las mismas , por lo que su comportamiento está dominado por la flexión.

El Reglamento Nacional de Construcciones y el ACI definen deflexiones máximas calculadas para losas macizas y nervadas que varían desde Ln/180 hasta Ln/480, dependiendo del uso de la losa.

Para el caso de losas rectangulares apoyadas sobre vigas de mayor peralte cuya relación lado largo / lado corto sea menor que 2, el cálculo de las deflexiones se realiza con tres ecuaciones propuestas por los códigos.

La ecuación básica define una altura mínima genérica para la losa:




Los resultados de la ecuación anterior no deben ser menores que la siguiente expresión:

Donde:

H : peralte o espesor de la losa maciza o altura de inercia equivalente en la losa nervada

Ln : claro libre en la dirección larga del panel, medido de cara a cara de las columnas en losas sin vigas, y de cara a cara de las vigas en losas sustentadas sobre vigas

Fy : esfuerzo de fluencia del acero en Kg/cm2

m : promedio de los valores de a para las cuatro vigas en los bordes del panel, donde

a : relación entre E . I de la sección de la viga y E . I del ancho de la losa limitada lateralmente por las líneas de centro de los paneles adyacentes a cada lado de la viga (donde las hubiera)

b : relación de forma del panel = panel largo libre / panel corto libre

b s : relación entre la longitud de los bordes continuos del panel y el perímetro del panel (1 para un panel interior, ½ para un panel esquinero)




Así mismo, el valor obtenido con la ecuación básica no necesita ser mayor que la siguiente expresión:

Además de las expresiones anteriores, el Reglamento Nacional de Construcciones establece que la altura de las losas no debe ser menor que los siguientes valores:

Losas sin vigas o ábacos................................................. 12 cm Losas sin vigas pero con ábacos que cubran al menos Un sexto de la luz centro a centro y se proyecten por Debajo de la losa al menos h/4........................................ 10 cm Losas que tengan vigas en los cuatro bordes, con un Valor de a m por lo menos igual a 2.0............................... 9 cm

El Reglamento Nacional de Construcciones y el ACI también especifican un peralte mínimo de las losas armadas en una sola dirección para limitar las deflexiones a valores razonables, cuando no se calculan deflexiones. La siguiente tabla puede ser usada también para losas bidireccionales sobre vigas de mayor peralte cuya relación lado largo / lado corto sea mayor que 2 (trabajan fundamentalmente en la dirección corta), arrojando resultados conservadores.




b) Cálculo para Losa Maciza.

En el plano tenemos como libremente apoyadas, con un máximo.

3.00 m H = 0.15 m

c) Cálculo para Losa Aligerada.

En el plano tenemos para losas apoyadas en Vigas principales con un máximo.

H = 0.19 m

3.00 m

Redondeando:

H = 0.20 m

5º Predimensionamiento de Escaleras.

a) Cálculo para Escaleras Circulares de Acceso a SUM.

Con ambos extremos continuos con un máximo.

4.80 m H = 0.17 m

Redondeando:

H = 0.15 m

Ln =

Ln =

Ln =

Las Escaleras se diseñan de igual manera que una Losa Maciza en una dirección y por lo Tanto Su dimensionamiento es de la misma Manera en todos los casos Ver Plano.




b) Cálculo para Escaleras Recta de Acceso a SUM.

H = 0.15 m

c) Cálculo para Escaleras Circulares en Pisos.

Con ambos extremos continuos con un máximo.

4.80 m H = 0.17 m

Redondeando:

H = 0.15 m

Ln =

Apoyados en los laterales de Muro de Cabeza y por lo Tanto el Acero principal seria en sentido Transversal y por lo tanto consideramos el espesor mínimo que es 12cm por lo que el espesor seria




Resolviendo la ecuación de segundo orden obtenemos:

predimensionamiento

Documents