TALLER DE ESRUCTURAS

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE OBRAS CIVILES

CRITERIOS DE DISEO

TALLER DE ESTRUCTURAS

REVISINFECHAREVISOCOMENTARIOS

AMarzo/2004Fredy AglonyPara Comentarios

BMayo/2004Fredy AglonyPara Comentarios

CAgosto/2004Fredy AglonyPara Comentarios

1 DESARROLLO PLANOS DE ESTRUCTURAS Y MEMORIAS DE CLCULO

1.1 Introduccin.

Hoy en da, debido a la exigencias del mercado, se hace necesario implementar procedimientos de trabajo que permitan realizar un control exhaustivo a cada proyecto, con el fin de minimizar los potenciales errores.

Se fijan puntos de control en los que se chequea si la informacin generada se ha obtenido a partir de datos que corresponden al proyecto en estudio, se busca de esta manera evitar la propagacin de errores y corregirlos.

1.2 Antecedentes necesarios.

Para comenzar el estudio de un proyecto se necesita disponer de informacin base. Sin esta informacin es imposible realizar un diseo asertivo del proyecto, se incurre en diseos que pueden sub-dimensionar o sobre-dimensionar cada estructura y que a la larga se transforman en perdidas de tiempo innecesario.

Se necesita:

Planos de Arquitectura. Se debe contar con la ltima revisin de los planos de arquitectura, en donde quede claramente establecido la materialidad y geometra del proyecto. De existir indefiniciones se debe realizar un listado de consultas al ente emisor de los planos de arquitectura.

Informes de Mecnica de Suelos, este debe incluir:

Tensiones de contacto admisibles.

Empujes de suelo.

Mejoramientos de suelo.

Criterios de diseo, se deben incluir los criterios de diseo necesarios para disear:

Estructura metlica.

Albailera armada en ladrillos y bloques.

Albailera confinada en ladrillos y bloques.

Hormign armado.

Madera.

1.3 Memorias de Clculo

Previo al proceso de modelacin, clculo y diseo de cada estructura, hay que estudiar los antecedentes generales del proyecto y particulares asociados a la estructura en estudio. De este estudio se toma conocimiento de: geometra de la estructura, cargas muertas y vivas presentes, condiciones del terreno de fundacin, etc.

Posteriormente se debe generar las memorias de clculo que permita entregar informacin clara y precisa al proyectista. La memoria de clculo se debe realizar para cada estructura y debe incluir siguientes items.

Geometra de la estructura.

Cargas presentes.

Modelacin.

Resultados.

Detallamiento:

Plantas de estructura.

Detalles de vigas, cadenas, pilares y secciones tipo.

Planta de fundaciones.

Detalles de vigas de fundacin, fundaciones y secciones tipo.

Elevaciones, refuerzos en vigas, muros, machones y pilares de hormign armado.

Plantas de losas, armadura de tramo y suples.

Planta de techo, cerchas, vigas vistas, tijerales y conexiones.

Anexos con tablas: Input, Output, Desing y Planillas con clculos manuales, detalles adicionales.

Adicionalmente, si se requiere por el mandante, se pueden incluir las bases de diseo, que definan la calidad de los materiales, la normativa empleada, los criterios para el diseo, etc.

Antes de emitir las memorias de clculo se debe chequear que no existan cambios importantes en la geometra o estados de carga, que involucren algn cambio de la informacin contenida en sta.

1.4 Generacin de Planos

Una vez que el ingeniero calculista emite las memorias de clculo de la estructura en estudio, el proyectista debe chequear si falta informacin o existe informacin poco clara y exigir al ingeniero calculista que complete y aclare la informacin. Aprobada las memorias de clculo por el proyectista, ste debe proceder a generar la informacin de dibujo.

1.4.1 Informacin de dibujo:

Antes de emitir informacin para dibujo se debe:

Chequear que la geometra de la estructura se defina a partir de la ultima revisin de los planos de arquitectura.

Definir recubrimientos de vanos de puertas y ventanas.

Definir espesores de sobrelosa.

Cumplido los puntos anteriores se procede a distribuir la informacin recopilara a dibujo, solicitando la siguiente informacin:

Plantas de estructura.

Detalles de vigas, cadenas, pilares y secciones tipo.

Planta de fundaciones.

Detalles de vigas de fundacin, fundaciones y secciones tipo.

Planta de techo, cerchas, vigas vistas, tijerales y conexiones.

Plantas de losas, armadura de tramo y suples.

Elevaciones, refuerzos en vigas, muros, machones y pilares de hormign armado.

1.4.2 Revisin de planos:

La revisin de los planos estructurales de una casa se debe realizar de acuerdo a la siguiente pauta:

A. La revisin debe ser iniciada con las plantas de estructuras de cada nivel. stas se deben comparar con la ltima revisin de las platas de arquitectura. Verificando que concuerden las dimensiones y ubicacin de puertas y ventanas, descontando adecuadamente los estucos. Normalmente se consideran estucos de 2.5 cm. Se debe incluir en estos planos de estructuras todos los detalles de pilares, cadenas vigas indicados en las plantas, adems se deben incluir detalles, secciones tipo y secciones especiales. Las plantas de estructuras que lleven losa de hormign armado deben indicar los niveles de piso, de acuerdo a lo indicado en las plantas de arquitectura, stos pueden variar de 3 a 8 cm, dependiendo si llevan o no sistemas de calefaccin por losa radiante u otro tipo.

B. La revisin debe continuar con la planta de fundaciones, se deben revisar numeracin y distanciamiento de los ejes. Se deben indicar los niveles de los radieres de acuerdo a lo indicado en la planta de arquitectura del 1er piso, descontando adecuadamente los espesores de sobrelosa, stos pueden variar de 3 a 8 cm. La planta de fundaciones debe incluir adems, las notas generales, detalles y secciones tipo, ests ltimas deben indicar claramente las dimensiones y armadura de refuerzo de: fundaciones corridas, sobrecimientos, fundaciones aisladas y vigas de fundacin. Cuando la casa se emplace sobre terrenos de fundacin malos se debe especificar un detalle con mejoramiento de suelo.

C. Revisadas las plantas de estructuras y fundacin se deben chequear las elevaciones estructurales. Se debe seguir el siguiente orden de revisin:

Por cada elevacin chequear numeracin y distanciamiento de ejes.

Comparar elevaciones y plantas chequeando la ubicacin de los vanos de puertas y ventanas.

Chequear las alturas de puertas y ventanas respetando los indicado en elevaciones y cortes de arquitectura. Se deben descontar los espesores de sobrelosa o radier y estucos cara inferior de vigas. Las vigas tienen normalmente estucos de 2 cm.

Chequear niveles, comparndolos con los indicados en las plantas de estructura.

Confrontar perpendicularmente las elevaciones estructurales para detectar diferencias de niveles y geometra.

Revisar armadura de vigas, pilares, cadenas, machones y muros de hormign armado. La armadura indicada en las elevaciones debe ser la misma indicada en la secciones tipo de las plantas de estructuras, salvo que algn elemento requiera de refuerzos adicionales. La armadura en encuentros de muros slo se debe indicar en una de las elevaciones.

D. Planta de losas, la revisin de las losas se debe realizar de acuerdo a la siguiente pauta:

Verificacin de la geometra de la planta.

Revisin de armadura de tramo, se deben chequear dimetros, espaciamiento, largos de fierros y dobleces.

Revisin de armadura de apoyo, se deben chequear dimetros, espaciamiento, largos de fierros y dobleces.

Chequear refuerzos de losa.

E. Chequeo de planos de techo. La techumbre se puede materializar en madera, en estructura metlica o de manera mixta.

Los puntos ms importantes a revisar son los siguientes:

I. Revisar que la solucin estructural de la techumbre y las escudaras empleadas estn de acuerdo a lo indicado en la memoria de calculo.

II. Debe existir una cantidad de cerchas y vigas que garantice que la informacin contenida en los planos de techo este completa y que no conduzca a dudas. Se deben proyectar las elevaciones de cada una de las cerchas y vigas que se indiquen en la planta de techo.

III. Se deben detallar.

a. En madera:

Uniones a media madera, detalles de cubrejuntas, soluciones de los anclajes a vigas y muros, detalles de refuerzos con pletinas en vigas vistas, etc.

b. En estructura metlica:

Uniones apernadas de costaneras a cerchas, uniones soldadas entre ngulos a canales, anclajes de cerchas a muros, insertos para fijar pilares, etc.

IV. La pendiente de la cuerda superior de las cerchas, debe estar de acuerdo a lo indicado en los cortes y elevaciones de arquitectura.

F. Revisar el contenido de la vieta de cada plano, sta debe incluir:

Nombre y nmero del proyecto y numero de plano. El nombre y nmero de cada proyecto se debe tomar del listado oficial de proyectos del ao en curso o bien de los planos de arquitectura. El siguiente es el formato de que debe ser empleado:

E-YYXXX-ZZ

Donde:

E, indica que corresponde a plano de estructuras;

YY, corresponde a los dos ltimos dgitos de ao de elaboracin del proyecto;

XXX, corresponde al numero de proyecto; y

ZZ, corresponde al nmero del plano.

Nmero del plano. El siguiente ordenamiento indica como debe ser numerado cada plano:

Planta de fundaciones, Plano N1.

Planta de estructuras 1er Piso, Plano N2.

Planta de estructuras 1er Piso, Plano N3.

Plantas de losas 1er y 2do Piso, Plano N4.

Elevaciones , Plano N5.

Elevaciones 2/4, Plano N6.

Elevaciones , Plano N7.

Elevaciones 4/4, Plano N8.

Planta de techo , Plano N9.

Planta de Techo 2/2, Plano N10.

La numeracin mostrada corresponde a una casa de dos piso y puede quedar sujeta a cambios, dependiendo del tamao de sta, se pueden agregar o eliminar planos.

Contenido de cada plano, cada vieta debe decir expresamente el contenido del plano, no se acepta informacin que obligue a leer completamente la lamina para saber cual es su contenido.

Revisin de planos, Debe existir un lugar en la vieta en el cual se indique claramente la letra o el numero de la revisin. Se aceptan las siguientes revisiones de planos:

i. Revisin A: Emitido para revisin y comentarios.

ii. Revisin B: Emitido para aprobacin.

iii. Revisin 0: Emitido para Construccin.

iv. Revisin 1: Modificaciones indicadas.

La revisin B se puede eliminar si no es necesaria. La revisin 1 se emplea cuando arquitectura emite un nueva revisin que incorpora cambios.

Cada revisin debe identificar al coordinador del proyecto, la persona que aprueba el proyecto y la fecha de emisin de la revisin.

Identificacin clara de los responsables de la elaboracin del proyecto, estos son:

Dibujante;

Calculista;

Revisor; y

Quien aprueba.

Fecha y escalas, se debe indicar la fecha de inicio del desarrollo del proyecto de estructuras. Adems la vieta debe incluir las escalas empleadas.

1.4.3 Espesores de lnea:

Cada oficina de proyecto tiene estandarizado los espesores de lnea que deben ser empleados para proyectar cada estructura. Se presentan a continuacin los espesores de lnea que se deben emplear en el Taller de Estructuras:

Color 1 (Rojo): 0.12 mm.

Color 2 (Amarillo): 0.30 mm.

Color 3 (Verde): 0.15 mm.

Color 4 (Cyan): 0.50 mm.

Color 5 (Azul): 0.10 mm.

Color 6 (Magenta): 0.18 mm.

Color 7 (Negro): 0.25 mm.

Color 8 (Gris): 0.15 mm.

Cada color de lnea se debe emplear con la siguiente distribucin:

Color 1: lnea de ejes en plantas, lnea auxiliar en detalles y achurado muros de albailera en planta de estructuras y fundaciones.

Color 2: muros en plantas de estructuras, fundaciones en planta de fundaciones, enfierradura en plantas de losas, texto de pilares tipo en planta de estructuras y titulo de secciones tipo.

Color 3 : lneas de acotado, armadura de muros en planta de estructuras y fundaciones, achurado en emplantillados, muros en planta de losa y lneas de proyeccin.

Color 4 : margen interior formato.

Color 6 : Smbolo secciones y smbolo niveles.

Color 7 : Texto en general y margen exterior.

El tipos de lnea en general es continua, pero existen caso en los cuales de debe emplear lnea de otro estilo. La lnea de proyeccin debe ser segmentada (Dashed2) y la lnea de eje debe ser segmentada-punteada (Center2). El texto empleado en los planos debe ser ROMANS.

2 CRITERIOS DE DISEO

2.1 Criterios de Diseo para Losas:

Definicin del espesor de losas:

Para determinar el espesor de las losas de hormign armado se emplear la siguiente relacin:

e losa = K * lx /35 + r` (cm).

Donde:

lx: Luz menor de la losa.

K: factor que depende del tipo de losa.

r`: recubrimiento de la losa.

ly: luz mayor de la losa.

Tipo de losa= ly / lx

1.01.11.21.31.41.5

11.001.001.001.001.001.00

20.800.800.800.800.800.80

2b0.800.880.910.930.940.95

30.600.600.600.600.600.60

3b0.600.660.720.780.840.86

40.660.700.720.740.750.76

50.580.580.580.590.590.59

5b0.580.610.660.700.740.75

60.530.550.560.560.570.58

Referencia:

Henri Zwecker. Vigas Continuas. Prticos y Placas. Editorial Gustavo Gili, S.A.

Alternativamente al mtodo anteriormente expuesto y cuando sea necesario, se puede emplear el mtodo que establece Cdigo ACI318

Cdigo ACI318-99:

La definicin del espesor de losas depende de la relacin entre la luz menor Lx y la luz mayor Ly:

Si Ly/Lx ( 2, la losa se debe armar en las dos direcciones. Losa Cruzada

Si Ly/Lx ( 2, la losa se debe armar en direccin menor. Losa Simple

La definicin de los espesores de losa se realizar segn lo establecido por el Cdigo ACI318-99:

Losa Simple. Tabla 9.5(a):

Losa Cruzada. Tabla 9.5 (c)

2.2 Criterios de diseo para hormign.

(Cdigo ACI318-99).

Corte:

Los muros de hormign armado deben cumplir con la relacin:

vu ( vcDonde:

,

A corte = bw * d

vc = 0.53* (fc)0.5Ademas:

vs min = 3.5 kg/cm2

vc max = 0.93 fc kg/cm2

Donde:

vu: Tensin de corte ltima dela seccin, Kg/cm2.

vc: Tensin nominal de corte del hormign, Kg/cm2.

Vu: Corte ltimo mayorado de la seccin, Kg.

bw: Ancho de la seccin, cm.

d : Distancia entre la fibra extrema comprimida y el centroide de la armadura longitudinal en traccin, cm.

f`c: Resistencia especificada de la seccin, Kg/cm2.

Flexin:

Cdigo ACI318-99.

Interaccin:

Cdigo ACI318-99.2.3 Criterios de diseo de muros de albailera confinada

(NCh2123Of.97).

Las dimensiones lmites para un pao de albailera deben ser:

rea mxima de un pao de albailera: 12.5mt2

Dimensin horizontal mxima entre un pao de albailera: 6.0 mt.

Esfuerzo de corte admisible:

En corte ssmico que tome cada muro de en su plano debe ser inferior a:

Donde:

Va: Corte admisible de la albailera

m =Resistencia bsica de corte,

(o = tensin media de compresin producida por el esfuerzo axial que acta sobre la seccin.

Am = rea bruta de la seccin transversal del muro, incluido los pilares. No se debe usar la seccin transformada.

En ningn caso el valor de Va ser mayor que 0.35 * (m* Am.

Esfuerzo de compresin admisible

El esfuerzo axial de compresin admisible en un muro se debe calcular con la expresin:

Na = 0.4 fm` * (e * Am

Donde:

(e= factor de reduccin por esbeltez, definido por la expresin

(e= 1-(h/(40*t))3

En que:

v t = Espesor del muro.

h =Menor valor entre la distancia entre los pilares de confinamiento y la distancia entre las cadenas de confinamiento.

Flexo-compresin para solicitaciones contenidas en el plano del muro:

El momento de flexin admisible en un muro se debe calcular con las siguientes expresiones:

Moa = 0.9 * As *fs x d

Donde:

As = rea de armadura longitudinal de cada pilar colocado en los extremos del muro.

d = Distancia entre los centroides de los pilares colocados en ambos extremos del muros

fs = Tensin admisible de la armadura de refuerzo la que se tomar igual a 0.5* fy

fy = Tensin de fluencia nominal de la armadura de refuerzo.

Flexin compuesta:

Cuando existe esfuerzo axial de compresin sobre el muro, el momento de flexin admisible de la seccin se debe calcular con las siguientes expresiones:

Ma = Moa + 0.2 * N * d

Si N Na/3

Ma = (1.5 * Moa + 0.1 * Na * d) * (1 N / Na) Si N > Na/3

Donde:

N = Esfuerzo axial de compresin que acta sobre el muro.

d = Altura til de la seccin transversal del muro. Se define como la distancia entre el centro de gravedad de la armadura longitudinal del pilar ubicado el borde traccionado del muro y la fibra extrema de la zona comprimida.

Flexo-compresin para solicitaciones producidas por acciones perpendiculares al plano del muro:

Los muros del piso k deben verificarse como placas simplemente apoyadas en los pilares y cadenas, para una aceleracin ssmica horizontal igual a Fk+1/Pk+1, de modo que la tensin de traccin que resulta por efecto del momento de flexin y el esfuerzo axial de compresin admisible sea igual o menor que el 50% de la resistencia a la traccin por flexin Fbt.

El desplazamiento transversal mximo de las cadenas ubicadas en los pisos flexibles y a media altura de los entrepisos altos, producidos por las cargas que actan perpendicularmente al plano de los muros sobre los cuales se ubican las cadenas, debe ser menor o igual a la altura de entrepiso o que la altura entre cadenas sucesivas, multiplicada por 0.002..

2.4 Criterios de diseo y clculo de fundaciones.

Se deben disear las fundaciones corridas y aisladas ante cargas de servicio, verificando:

Tensiones de contacto para condicin de carga esttica y condicin de carga esttica combinada con sismo; y

Volcamiento, aceptando una compresin mnima de 80%.

Capacidad de Carga del Suelo de Fundacin

La Capacidad de Carga de fundaciones continuas, colocadas sobre suelos cohesivos o no cohesivos, se obtiene por medio de la ecuacin (Terzaghi):

MAX = c * Nc + * h * Nq + 0.5 * b * * Ncon, L = (, largo de la fundacin corrida.

Donde:

MAX: Es la tensin mxima que el suelo de fundacin es capaz de soportar, por unidad de longitud, L=1mt.

b: ancho de la fundacin

h: altura de la parte enterrada de la fundacin.

c: cohesin del suelo de fundacin.

: peso unitario del suelo.

Nc, Nq y N corresponden a los parmetros de capacidad de carga de Terzaghi.Esta ecuacin permite determinar la tensin mxima que puede soportar el suelo, en funcin de la geometra de la zapata.

Esta tensin admisible se compara con las tensiones de trabajo, que se obtiene a partir de la ecuacin de Navier.

Tensiones de Trabajo del Suelo de Fundacin

Las tensiones de trabajo se obtienen a partir de las cargas de servicio, es decir, por tensiones admisibles

.

Se pueden presentar dos situaciones, dependiendo de la excentricidad resultante, estas son:

Excentricidad dentro del Ncleo Central:

, y

Excentricidad fuera del Ncleo Central:

, y

,

Donde:

1 = Corresponde a la tensin mxima que llega al sello de fundacin producto de las cargas externas aplicadas.

= Corresponde a la tensin mnima que llega al sello de fundacin producto de las cargas externas aplicadas

NG = Carga vertical que llega al centro geomtrico de la fundacin a nivel del sello de fundacin

e = Excentricidad generada por el momento que llega al centro geomtrico del sello de fundacin, e = MG/NG.

b = Ancho basal de la fundacin.

L = Longitud de la fundacin.

Factores de Seguridad

Existen dos factores de seguridad para la realizacin de las verificaciones de las tensiones de contacto: uno para las tensiones que se obtienen a partir de la combinacin de carga que incluye las cargas estticas y las cargas ssmicas; y otro para las tensiones obtenidas de la combinacin que solo incluye las cargas estticas:

Estos factores de seguridad son:

FS ESTTICO + SISMO = 2

FS ESTTICO = 3

Verificaciones

Tensiones: Se realiza una verificacin para cada estado de carga:

Con sismo:

Sin sismo:

Porcentaje de Compresin: Se realiza de manera distinta, dependiendo de la condicin de excentricidad:

Excentricidad dentro del Ncleo Central:

%COMPRESIN = 100%

Excentricidad fuera del Ncleo Central:

2.5 Criterios de diseo y clculo de empujes en muros subterrneos.

Caso esttico:

La componente esttica del empuje de tierra se debe evaluar para la condicin de reposo:

Empuje de suelo en reposo Ko:

Ko = 1 Sen (Donde:

( = ngulo de friccin interna del suelo.:

Caso ssmico:

La evaluacin de empujes de tierra que se indica a continuacin considera suelos con superficie horizontal, actuando sobre muros perimetrales verticales arriostrados por losas de piso.

La componente ssmica del empuje de tierras puede evaluarse empleando la siguiente expresin:

s = Cr * * H * Ao / g

Donde:

s = Presin ssmica uniformemente distribuida en toda la altura H del muro.

H = Altura del muro en contacto con el suelo.

= Peso hmedo del suelo o del relleno colocado contra el muro.

Ao =Aceleracin efectiva mxima del suelo que se determina de la tabla 6.2 de acuerdo con la zonificacin ssmica del pas (NCh433.Of96).

Cr = Es un coeficiente igual a 0.45 para suelos duros, densos o compactos; igual a 0.70 para suelos sueltos o blandos, e igual a 0.58 para rellenos sueltos depositados entre el muro y el talud de una excavacin practicada en suelo denso o compacto.

NOTA: Los muros de contencin deben ser verificados para condicin de suelo en reposo (Ko) y condicin de empuje activo (Ka) mas empuje ssmico. Donde coeficiente de empuje activo se calculo con la relacin:

Ka = (1-sen )/(1 + sen )

2.6 Estados de carga

Dependiendo de las caractersticas de cada proyecto se pueden presentar los siguientes estados de carga:

Peso propio, PP.

Sobrecarga de uso, SC.

Sobrecarga de techo, SCt.

Nieve, N.

Viento, V.

Sismo, S.

2.7 Combinaciones de carga.

Tensiones admisibles

Validas para el diseo y verificacin de: albailera, deformaciones y fundaciones.

Peso propio + Sobrecarga de uso.

Peso propio + Sobrecarga de uso + Sismo.

Peso propio + Sobrecarga de uso - Sismo.

ACI318-99

Vlidas para el diseo y verificacin elementos de hormign

1.4 x Peso propio + 17 x Sobrecarga de uso

1.05 x Peso propio + 1.275 x Sobrecarga de uso + 1.4 x Sismo

1.05 x Peso propio + 1.275 x Sobrecarga de uso - 1.4 x Sismo

LRFD99

Vlidas para el diseo y verificacin de elementos de acero estructural.

1.4 x PP.

1.2 x PP + 1.6 x SC + 0.5 x SCt

1.2 x PP + 1.6 x SC + 0.5 x N.

1.2 x PP + 1.6 x SCt + 0.5 x SC

1.2 x PP + 1.6 x N + 0.5 x SC

1.2 x PP + 1.6 x SCt + 0.8 x V

1.2 x PP + 1.6 x N + 0.8 x V

1.4 x PP + 1.4 x SC + 1.4 x S

1.4 x PP + 1.4 x SC - 1.4 x S

0.9 x PP + 1.4 x S *

0.9 x PP - 1.4 x S *

0.9 x PP + 1.3 x V *

0.9 x PP - 1.3 x V *

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ASIGNATURA: TALLER DE ESTRUCTURAS PROFESOR: FREDY AGLONY D.

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