unidad 4 - introducciÓn al estudio de edificaciones de concreto reforzado

8/18/2019 Unidad 4 - INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO REFORZADO

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE ARQUITECTURA

ESTRUCTURAS 3

UNIDAD 4

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE EDIFICACIONES DECONCRETO REFORZADO

– SISTEMAS DE MARCOS –


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INTRODUCCIÓN

I N T R O D U C

C I Ó N

002

Los Sistemas de Marcos se conforman por lo general de:

• Diafragmas:

o Rígidos (losas) o flexibles (techos livianos).

o Unidireccionales o Bidireccionales.

• Vigas:

o Primarias o secundarias.

• Columnas.

• Cimentaciones.

ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS DE MARCOS


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INTRODUCCIÓN

I N T R O D U C

C I Ó N

003

ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS DE MARCOS


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ELEMENTOS ESTRUCTURALES

E L E M E N T O S E S T R

U C T U R A L E S

004

Es una amplia placa plana, generalmente horizontal. Puede estar

apoyadas sobre vigas (coladas monolíticamente), muros o en elementos

de acero. Si están apoyadas en el suelo, se les conoce como losas de

fundación. Pueden ser de dos tipos: unidireccionales y bidireccionales,

según sus apoyos y la forma de distribuir las cargas hacia las vigas.

LOSAS


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LOSAS


U C T U R A L E S

005

Las losas se pueden dividir en macizas, nervadas y aligeradas.

• Losas Macizas. Tienen un espesor constante y son íntegramente

de concreto reforzado.


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LOSAS


U C T U R A L E S

006

• Losas Nervadas. Tienen nervios o viguetas cada cierta distancia

unidas por una loza maciza superior más delgada. Se requiere

de un encofrado especial.


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LOSAS


U C T U R A L E S

007

• Losas Nervadas. Tienen nervios o viguetas cada cierta distancia

unidas por una loza maciza superior más delgada. Se requiere

de un encofrado especial.


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LOSAS


U C T U R A L E S

008

• Losas Aligeradas. Son en esencia losas nervadas pero se

diferencian de estas por el hecho de que el espacio que existe

entre nervaduras o viguetas está ocupado por un elemento

hueco.


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LOSAS


U C T U R A L E S

009

• Losas Aligeradas. Son en esencia losas nervadas pero se

diferencian de estas por el hecho de que el espacio que existe

entre nervaduras o viguetas está ocupado por un elemento

hueco.


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LOSAS


U C T U R A L E S

010

Para marcos de acero estructural:


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

011

La direccionalidad de un diafragma se define con base en dos

factores:

• La condición de apoyos extremos.

• De la relación geométrica entre el lado corto B y el lado largo L

del panel de losa: Si L / B > 2 , el efecto es principalmente

unidireccional.


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

012

La direccionalidad de un diafragma se define con base en dos

factores:

• La condición de apoyos extremos.

• De la relación geométrica entre el lado corto (B) y el lado largo

(L) del panel de losa: Si L / B > 2 , el efecto es principalmente

unidireccional.


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

013

El área tributaria representa la porción del diafragma que resulta

soportada por otro sistema estructural (vigas, columnas, muros)

transfiriendo hacia estos las cargas que sobre ella se imponen.

Para diafragmas unidireccionales se forma partiendo a la mitad la

distancia comprendida entre apoyos.


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

014

Para diafragmas bidireccionales se calcula trazando líneas

bisectrices desde los vértices de intersección de sus apoyos.


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

015

Cálculo de área tributaria de un solo diafragma:


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DIAFRAGMAS


U C T U R A L E S

016

Cálculo de área tributaria para un sistema de piso:


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VIGAS


U C T U R A L E S

017

Son los elementos que reciben las cargas procedentes de los

diafragmas y las transmiten hacia las columnas. Constituyen junto con

las columnas los elementos resistentes a los diferentes esfuerzos

producidos por las fuerzas laterales (sismo, viento, etc.).

Son elementos prismáticos sometidos a cargas perpendiculares a su

eje longitudinal.

Características geométricas importantes: área de la sección

transversal, longitud del claro, momentos de inercia.

Su comportamiento depende de la condición de apoyos.


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VIGAS

E L E M E N T O S E S T R U C T U R A L E S

018


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VIGAS


019

Se dividen en vigas principales (o primarias) y vigas secundarias.


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VIGAS


020

Las vigas se refuerzan tanto en su sentido longitudinal (Acero) y en susentido transversal (Estribos).


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COLUMNAS


021

Son elementos verticales que reciben las cargas procedentes de las

vigas y ocasionales directamente de los diafragmas con el fin de

transmitirlas hacia la cimentación.

Las columnas se construyen de diferentes secciones transversales,

siendo común el uso de columnas circulares, cuadradas o

rectangulares.

Al igual que las vigas, las

columnas se refuerzan tanto en

su sentido longitudinal (Acero)

y en su sentido transversal

(Estribos).


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COLUMNAS


022

Debido a que siempre existe una excentricidad en la aplicación de

las cargas axiales sobre la sección transversal y la transmisión de

momentos de las vigas hacia las columnas, esta trabajará bajo

efectos de flexocompresión.


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COLUMNAS


023

Debido a que siempre existe una excentricidad en la aplicación de

las cargas axiales sobre la sección transversal y la transmisión de

momentos de las vigas hacia las columnas, esta trabajará bajo

efectos de flexocompresión.


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COLUMNAS


024

Para columnas cortas:

• Si la excentricidad es relativamente

pequeña, la columna fallara por

aplastamiento del concreto.

• Si la excentricidad es grande, la columna

fallara por fluencia del acero a tensión en

la zona mas alejada de la carga.

Para columnas esbeltas el

efecto de pandeo puede

llegar a ser crítico.


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CIMENTACIONES


025

La cimentación, o subestructura, constituye un elemento de

transición entre la superestructura (diafragmas, vigas, columnas, etc.)

y el terreno sobre el cual se apoya. Su función es lograr que las fuerzas

que se presentan en la base de la estructura se transmitan

adecuadamente al suelo.

Se clasifican en función de la profundidad de desplante o

profundidad del estrato a los que transmite la mayor parte de las

cargas que provienen de la estructura.

Pueden ser cimentaciones superficiales o cimentaciones profundas.


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CIMENTACIONES


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Las cimentaciones superficiales pueden ser:

• Zapatas: aisladas (bajo una sola columna), combinadas (bajo

dos o más columnas), corridas (bajo un muro).

• Losas de cimentación.


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CIMENTACIONES


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Las cimentaciones superficiales pueden ser:

• Zapatas: aisladas (bajo una sola columna), combinadas (bajo

dos o más columnas), corridas (bajo un muro).

• Losas de cimentación.


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CIMENTACIONES


028

Las cimentaciones profundas pueden ser:

• Pilotes y Pilas (de punta y de fricción).


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CIMENTACIONES


029

Acciones sobre las cimentaciones.


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PREDIMENSIONAMIENTO

P R E D I M E N S I O N

A M I E N T O

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LOSAS


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VIGAS

P R E D I M E N S I O N A M I E N T O

031

Si no se presentan restricciones de tipo arquitectónico, el

predimensionamiento de vigas se hará con base en los siguientes

requerimientos:

PARÁMETRO REQUERIMIENTO

Relación luz libre () – peralte (ℎ): ℎ =

10 ~

14

Relación base () – peralte (ℎ): 0.3 ≤

ℎ≤ 0.75

Base mínima: ≥ 25


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COLUMNAS


032

Para estimar el tamaño de una columna puede despreciar el

momento y suponer un esfuerzo axial promedio o Pu/Ag de entre 0.4′

a 0.6′ . Este valor aproximado puede ser dividido por la carga

estimada de la columna para obtener su área estimada. Si los

momentos son grandes, pueden usarse valores menores del esfuerzo

medio (0.4′ a 0.5

′); si los momentos son pequeños, pueden usarse

valores mayores (0.55′ a 0.6

′).


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COLUMNAS


033

Para el cálculo de Pu/Ag se emplea el concepto de área tributaria

para columnas.


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COLUMNAS


034

En zonas sísmicas las columnas deberán dimensionarse mediante

alguna estimación de las solicitaciones de momentos generadas por

el sismo. Si el sistema es íntegramente formado por marcos (sin muros

de carga) es desaconsejable diseñar estructuras mayores de 4 niveles.

Se pueden requerir columnas con un área entre 1000 a 2000 .

De manera empírica.

NÚMERO DE NIVELES DIMENSIONES

1 a 2 25 ~ 35

3 40 ~ 45

4 50 ~ 55


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BAJADO DE CARGAS

B A J A D O

D E C A R G A S

¿QUÉ ES EL BAJADO DE CARGAS?Es el cálculo de todas las cargas de carácter gravitacional que

afectan a la superestructura.

Se aplican las cargas ya sea por volumen (pesos volumétricos), área

(cargas superficiales) o longitud (cargas lineales) tanto sobre los

elementos estructurales (sistemas de diafragmas - losas de entrepiso,

techos -, vigas y columnas) como sobre los no estructurales (paredes -

divisorias, de relleno -, ventanería, etc. Su cálculo se realiza por medio

de pesos índices (ver Unidad 3).

El objetivo es presentar modelos de cargas gravitacionales de los

ejes principales de una estructura para realizar el proceso de análisis

estructural.

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