trabajo analisis estructural ii

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INFORME GENERAL

DATOS A CONSIDERAR f c

ˈ=210kg /cm2

f yˈ =4200kg/cm2

DIMENSIONES GENERALESa) Apelido paterno: ZUÑIGA = 6 letras

→n=residuo 64=2→n=2→L1=4.5+2

2=5.5∴L1=5.5

b) Apellido materno: TOVAR = 5 letras

→n=residuo 54=1→n=1→L 1=4.5+ 1

2=5∴L2=5

ALUMNO: ZUÑIGA TOVAR JONAS EDER 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVILCONDICIONES DE USO

a) Nombres: JONAS EDER = 9 letras

→n=residuo 93=0TIPO DEUSO :VIVIENDA

Donde: h1 = 3.5 h2 = 3.0m

PREDIMENSIONAMIENTO LOSA ALIGERADA

Las luces de las losas aligeradas son de longitudes L1=5 m y L2=5.5 m

de acuerdo a los datos que se tienen, siguiendo el pre

dimensionamiento se utilizara una losa aligerada de concreto armado

reforzado en una direccion, con espesor “e” igual a 1/20 ‐ 1/25 de la luz

libre.

De acuerdo con la Norma E-060 para aligerados convencionales y sin

tabiques en la misma dirección del aligerado no será necesaria la

verificación de las deflexiones si cumple con los siguientes criterios:



-Se tiene sobrecarga de 200kg/m2

e= ¿25

=5.525

=0.2 2→e=0.25

VIGA

Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte “h”

del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre (LL), esta altura incluye el

espesor de losa de techo o piso.

El ancho de las vigas puede variar entre 0.3 a 0.5 de la altura. Sin

embargo la Norma Peruana E-060 de Concreto Armado indica que

para vigas que forman parte de pórticos o elementos sismorresistentes

estas deben tener un ancho mínimo de 25 cm. Por lo tanto:

h= ¿11

=5.511

=0.5→h=0.5

b=0.3∗h=0.15 v b=0.5∗h=0.25→b=0.25

COLUMNA

Para las columnas del primer nivel se utilizaran dimensiones tales que el

esfuerzo de compresion promedio, en condiciones de

servicio,incluyendo sobrecarga, no exceda de 0.45 f cˈ .para las columnas

del segundo nivel se consideraran las mismas dimensiones que las del

primer nivel

Para edificios con una densidad de placas adecuada, las columnas se

dimensionan estimando la carga axial que van a soportar, para

columnas rectangulares los efectos de esbeltez son más críticos en la

dirección de menor espesor, por lo que se recomienda utilizar

columnas con espesores mínimos de 25 cm.

Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, tal

que la rigidez lateral y la resistencia van a ser principalmente

controlados por los muros, las columnas de pueden dimensionar

suponiendo un área igual a :

area de columna= f∗P(servicio)0.45∗f c

ˈ



Para el mismo tipo de edificios, el predimensionamiento de las

columnas con menos carga axial, como es el caso de las exteriores y

esquineras se podrá hacer con un área igual a :

area de columna= f∗P(servicio)0.35∗f c

ˈ

Otra consideración para el predimensionamiento de columnas es

teniendo en cuenta las zonas de alto riesgo sísmico.

- Según ensayos experimentados en Japón:C

n= Pf c

ˈ∗D∗b

Donde: n= Índice de aplastamiento

Si;

n>1/3……………….Falla Frágil por aplastamiento debido a cargas

axiales

n<1/3……………….Falla Dúctil



Donde:

- AT: Área tributaria.

- C1: Columna Central

- C2: Columna Extrema de un pórtico principal interior

- C3: Columna Extrema de un pórtico secundario interior

- C4: Columna Extrema en esquina

Las columnas se predimensionan con:

D∗b= Pn∗f c

ˈ

Donde:

- D: Dimensión de la sección en la dirección del análisis sísmico de la

columna

- B: La otra dimensión de la sección de la columna

- P: Carga total que soporta la columna (ver tabla)



Donde:

- PG: Debido a carga de gravedad

- P: Debido a cargas de sismo

Nota: Se considera primeros pisos a los restantes de los 4 últimos pisos.

Teniendo en cuenta estos criterios en la estructura tenemos las columnas

interiores, las cuales considerando las áreas tributarias y elementos que ellas

soportaran obtenemos columnas de 030 x 0.30 m.Este pre dimensionamiento se obtuvo del siguiente análisis de la

aplicación de pre dimensionamiento de columnas de acuerdo a las zonas de

alto riesgo:

METRADO DE CARGASf c

ˈ=210 kg /cm2

Peso de la losa de e=0.25m es 350 kg /m2

Tabiquería móvil uniformemente repartida 200 kg /m2 en el primer nivel

El peso de los acabados de piso y techo será 100 kg /m2

s/c de 200 kg /cm2

ACCIONES SISMICASLa acción del sismo se representara como fuerzas horizontales equivalentes

que actúan en los niveles de techo, se supondrá fuerzas estáticas iguales a

10ton en el primer piso y de 12ton en el segundo nivel.

COMBINACION DE CARGASSe realizara las 11 combinaciones de carga de acuerdo a la norma vigente

(NTE E-060. Capítulo 9, parte 1; ítem 9.2)

Carga Muerta: D



Carga Viva: L (más 2 dameros complementarios L1 y L2)

Carga de Sismo: S

1.4 D + 1.7 L

1.4 D + 1.7 L1

1.4 D + 1.7 L2

1.25 (D + L) + S

1.25 (D + L1) + S

1.25 (D + L2) + S

1.25 (D + L) - S

1.25 (D + L1) - S

1.25 (D + L2) - S

0.9 D + S

0.9 D - S

VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS LATERALESVerificar los desplazamientos laterales a nivel global y a nivel da cada entrepiso

del pórtico, con los valores límites de la norma E-030 (Art 15, ítem 15.1), para

la combinación de cargas (0.9 D + S) o (0.9 D - S) y para la envolvente. En

caso de que los desplazamientos laterales excedan los valores límite que

establece la norma, deberá reestructurar planteando soluciones razonables

hasta que el desplazamiento lateral cumpla con lel máximo que exige la norma

peruana E-030.

VERIFICAMOS EL CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS

SismoX

desplazamientosaltura deriva max

PISO 2 1.138 250 0.00139 0.007 cumplePISO1 0.791 300 0.00264 0.007 cumple

0.9D+S


PISO 2 1.145 250 0.00140 0.007 cumple



PISO1 0.794 300 0.00265 0.007 cumple

0.9D-S



ENVOLVENTE



Mas adelante se muestran el análisis con el Sap2000 y la deformada de las

diferentes combinaciones de carga.

DESARROLLO DEL TRABAJO1) Predimensionamiento y metrado de cargas

COLUMNAS

ÁREALONGITUD H 5.000 m

27.500 m2LONGITUD V 5.500 m

PG

P. ALIGERADO 350. Kg/m2

600. Kg/m2TABIQUERIA

ACABADOS 100. Kg/m2P. VIGAS 100. Kg/m2

P. COLUMNAS 50. Kg/m2S/C VIVIENDAS 200. Kg/m2

TABIQUERIA MOVIL 200. Kg/m2 1000. Kg/m2

PTIPO-COLUMNA C1 - N<4

72600n 0.3P 1.10 PG

DIMENSIONES DE COLUMNA

1152.381 cm2 34.000 cm 0.3 X 0.3



VIGA

DIM. DE COLUMNA 0.3 X 0.3

VIGA PRINCIPALh (calculado) b

(calculado) h b bxh (1) calculado

bxh (2) calculado bxh (1)

0.400 m 0.200 m 0.450 m

0.250 m 0.25 X 0.4 0.25 X 0.4 0.25 X 0.5

VIGA SECUNDARIA 0.438 m 0.219 m 0.450 m

0.250 m 0.25 X 0.4 0.25 X 0.45 0.25 X 0.5

LOSAe (CALCULADO) e (ADOPTADO)

0.240 m 0.250 m

RESUMENCOLUMNA = 0.3 X 0.3

VIGA = 0.25 X 0.5LOSA = 0.25 m

METRADO DE CARGAS

CARGA MUERTA LOSA 0.35 2.75 2 1.93 ton/m

VIGA 2.4 0.5 0.25 0.3 ton/mACABADOS 0.1 2.75 2 0.55 ton/m

2.78 ton/m

CARGA VIVA S/C 0.2 5.5 1.1 ton/mTABIQUERIA MOVIL 0.1 5.5 0.55 ton/m

1.65 ton/m



El metrado de cargas lo realizamos en el portico principas

2) Análisis del pórtico con el programa Sap2000 o Etabs, para cada

combinacion de carga



Definimos propiedades del material

Concreto



Acero de refuerzo

Definimos sección



Viga

Modificamos las propiedades


UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVILDamos el valor de 10 para carga axial porque una viga no trabaja a carga axial,

también puede ser cualquier valor de 10 a 20 según lo recomendando por el

ingeniero San Bartolomé Ramos

El valor de 0.0001 para torsión porque despreciamos su efecto

El valor de masa 0 porque ya metramos las cargas por separado y no

queremos que el programa tome en cuenta

Columna



Generalmente par el acero de refuerzo de la columna se coloca en función del

área de la columna y de la cuantía mínima 1%.por lo tanto seria 0.001*30*30

que es igual a 9cm2 o 6 varillas de 5/8 pulg

Clik en reinforcement to be checked porque queremos que el programa

verifique la colocación del acero, y por ultimo no modificamos las propiedades


UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVILDefinimos patrones de carga

Realizamos el dibujo respectivo

Asignamos carga distribuida

Carga Muerta: DEAD



Carga viva: LIVE

Carga Viva: L1



Carga Viva: L2

Carga de Sismo piso 1: 10ton



Carga de Sismo piso 2: 12ton

Defino las 11 combinaciones de carga y la envolvente



Asignamos brazo rígido

Y hacemos correr el programa

DEFORMADA DE CADA COMBINACION



MOMENTOS FLECTORES PARA CADA COMBINACION



FUERZAS CORTANTES PARA CADA COMBINACION



3) Obtencion de la envolvente de momentos flectores del pórtico



4) Obtencion de la envolvente de fuerzas cortantes del pórtico



CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS

SISMOX



Sismo

desplazamient

os altura deriva Máx.

PISO 2 1.138 250 0.00139 0.007 cumple

PISO1 0.791 300 0.00264 0.007 cumple

0.9D + S



0.9D+S

desplazamiento

s altura deriva max

PISO 2 1.145 250 0.00140 0.007 cumple

PISO1 0.794 300 0.00265 0.007 cumple

0.9D – S



0.9D-S

desplazamiento

s altura deriva max

PISO 2 1.142 250 0.00138 0.007 cumple

PISO1 0.796 300 0.00265 0.007 cumple

Envolvente

ENVOLVENT

E

desplazamiento

s altura deriva max

PISO 2 1.158 250 0.00137 0.007 cumple

PISO1 0.816 300 0.00272 0.007 cumple



5) Diseño de las vigas del primer nivel por flexion y corte del portico



6) Diseño de una de las columnas interiores del primer nivel del

portico.

Para el diseño de las columnas usamos el diagrama de interaccion

del programa Sap2000 y los copiamos a nuestra hoja de calculo y

verificamos si el momento y la fuerzas están dentro del diagrama de

inetarccion.



7) Diseño de la zapata de la columna elegida por el item f



ZAPATA Z-3DISEÑAR UNA ZAPATA

CARGA MUERTA PD 40.00 TonCARGA VIVA PL 20.79 TonCAPACIDAD PORTANTE σt 2.4 Kg/cm2PESO ESPECIFICO SUELO γm 2.1 Ton/m3PROFUNDIDAD DE DESPLANTE Df 1.5 mPROFUNDIAD AL NTN hf 1.80 m columnaRESISTENCIA DEL CONCRETO f'c 210 Kg/cm2 210FLUENCIA DEL ACERO DE REFUERZO fy 4200 Kg/cm2SOBRECARGA PRIMER PISO S/C 1 Piso 400 Kg/m2

1. DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA0.49

TIPO INTERIOR < 4 PISOS n 0.30 0.30Ps 1.10 P

Area de columna 0.1061 m2 0.300.0900

USAR 0.30 x 0.30 mt1 t2

2. ESFUERZO NETOσn= 19.82 Tn/m3

3. AREA DE ZAPATA

Az= 3.07 m2 Comprobacion

T= 1.801 m0.00

S= 1.731 m0.00

USAR 2.00 x 2.00 mT S

4. REACCION NETA Lv= 0.85 mPu= 91.34 Ton

Wnu= 22.84 Tn/m2


σn=σt−γprom .hf −s/c

AZAP= Pσn


5. DIMENSIONAMIENTO DE ALTURA

A. POR PUNZONAMIENTO …..1

...1.1262.9

Tomamos ...1.2

el menor 172…1.3

338.1

okTanteo

d= 0.40 mCortante Resistente φVc= 146.24 dmin=0.50mCortante Actuante Vu= 80.15

USAR d 0.40 mh= 0.50 m

B. VERIFICACION POR CORTE

Cortante Actuante Vdu= 20.55 TonCortante Resistente φVc= 52.23 Ton OK

6. DISEÑO POR FLEXIONMmax= 16.50 Ton m ρmin= 0.0018

w= 1.6487 As min= 14.40 cm2ρ= 0.08243As 659.47 cm2

As= 10.91

A. ACERO DIRECCION LONGITUDINALAs 14.40 cm2

Con Ø 5/8" 1.99# varillas= 7.24 8

S= 26.14 cm 0.25 m


Vu∅

=Vc

Vu=Pu−Wu(m)(n)

Vc=0.27(2+ 4βc

)√ f ' c bod

Vc=1.06√ f ' c bod

Vc=0.27(2+ αsdbo

)√ f ' c bod

Vdu<∅Vc ….


USAR 8 Ø 5/8" @ 0.25 m

B. ACERO DIRECCION TRANSVERSALAs 14.40 cm2

Con Ø 5/8" 1.99# varillas= 7.24 8

S= 26.14 cm 0.25

USAR 8 Ø 5/8" @ 0.25 m

GRAFICOS



8) Analisis del portico para carga permanente D, con el programa

Sap2000 o Etabs, con modificacion de las inercias de las vigas en

aproximadamente ±25% comparacion de resultados con el analisis

anterior.+25%

-25%



SIN MODIFICAR



COMPARACION DE RESULTADOS

Los valores de momentos y cortantes sin modificar comparados con los valores

con modificación de inercias en un ±25% son mínimos la diferencia se

encuentra en los desplazamientos horizontales siempre y cuando se

modifiquen las inercias en las columnas mas no en la vigas



9) Analisis del portico para cargas de sismo S, con el programa Sap o

Etabs, con modificacion de los apoyos (articulados fijos en ligar de

empotramiento). Comparacion de resultados con el analisis anteriorMODIFICADO

DEFORMADA

DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE

VEREIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS CON APOYO FIJO



SismoX

desplazamiento

s altura deriva max

PISO 2 3.456 250 0.00180 0.007 cumple

PISO1 3.006 300 0.01002 0.007

NO

CUMPLE

SIN MODIFICAR



SISMOX

SismoX

desplazamient

os altura deriva Máx.

PISO 2 1.138 250 0.00139 0.007 cumple

PISO1 0.791 300 0.00264 0.007 cumple

COMPARACION DE RESULTADOS

CUADRO COMPARTIVO DE DERIVASAPOYO FIJO APOYO EMPOTRADO

0.00180 SI<0.007 PISO 2 0.001388 SI<0.0070.01002 NO<0.007 PISO1 0.00263667 SI<0.007

10) Comentarios finales

Los desplazamientos laterales se verifican con los casos de sismo más no con

las combinaciones

Comentario del ítem 8):

Al modificar las inercias de las vigas en un ±25% y compararlos con el análisis

realizado en el ítem 2), la diferencia en lo que respecta a los desplazamientos y


UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERIA CIVILmomentos es mínimo; pero si realizamos a modificación de inercias de las

columnas la diferencia es notoria en cuanto a desplazamientos y momentos, en

el caso de desplazamientos si reducimos en un 25% el desplazamiento lateral

es mayor y si aumentamos la inercia en un 25% el desplazamiento lateral es

menor esto debido a que la inercia está relacionado con la rigidez, en un

análisis sísmico para fuerzas laterales las columnas y placas son las que

aportan mayor rigidez a la estructura

Comentario del ítem 9)

Al modificar el tipo de apoyo perfectamente empotrado a articulado fijo la

diferencia en lo que respecta los desplazamientos es notoria y por lo tanto la

deriva también se hace notoria el cual no cumple con las deriva 7/1000

establecida según el RNE E-030

Es necesario puntualizar que para el uso de los programas de análisis

estructural lo más importante es tener los conocimientos teórico y práctico

para poder utilizar con el debido criterio los comandos que se nos ofrece

por que basta con el mínimo error en introducir datos para tener grandes

errores.

Debido a las combinaciones de cargas aprendimos las diferentes

interacciones de las cargas, dimensiones y demás efectos que causa, las

variaciones mínimas en el análisis estructural de un pórtico.



Siguiendo adecuadamente los criterios de estructuración, los requisitos de

la Norma de Diseño Sismoresistentes y de la Norma de Concreto Armado

vemos que se puede manipular ampliamente en dimensiones y sobre todo

en el uso de acero de refuerzo en nuestros elementos.

Las estructura que se analizó nos ofreció un mejor panorama sobre el

diseño estructuras aporticadas cuando ocurre la acción del sismo.

Al hacer este tipo de análisis nos damos cuenta que es prioridad verificar

los análisis en los puntos críticos luego puedes homogenizar ya sea

dimensiones u otros con el debido criterio, pero también tener en cuenta

de no sobre dimensionar la estructura.


trabajo analisis estructural ii

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