universidad de los andes memoria de diseño y cálculo

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Nombre del proyecto: edificio “torrenova” Memoria de Diseño y Cálculo Estructural ESTUDIO ESTRUCTURAL SEGÚN LAS NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE NSR10 BOGOTÁ D.C.— COLOMBIA NOVIEMBRE 2013 Diseño y cálculo: ING. AMINEANGEL SALAZAR VÁSQUEZ 201210227

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Page 1: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

 

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

 

Nombre del proyecto:

edificio “torrenova”

Memoria de Diseño y Cálculo Estructural

 

 ESTUDIO ESTRUCTURAL SEGÚN LAS NORMAS COLOMBIANAS  

DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN SISMO‐RESISTENTE  

NSR‐10 

BOGOTÁ D.C.— COLOMBIA 

NOVIEMBRE 2013 

Diseño y cálculo: 

ING. AMINEANGEL SALAZAR VÁSQUEZ 

201210227 

Page 2: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 i 

CONTENIDO 

1. CONCEPCIÓN Y GENERALIDADES ................................................................................................................... 1 

1.1. Descripción general del proyecto ........................................................................................................... 1 

1.2. Ubicación de la obra ................................................................................................................................ 1 

1.3. Descripción general del diseño y materiales ........................................................................................... 2 

1.3.1. Sistema estructural y de piso ........................................................................................................... 2 

1.3.2. Características de la cimentación .................................................................................................... 2 

1.3.3. Cargas típicas ................................................................................................................................... 2 

1.3.4. Combinaciones de carga .................................................................................................................. 4 

1.3.2. Especificaciones de los materiales ................................................................................................... 4 

1.3.3. Normativa aplicada .......................................................................................................................... 5 

2. DISEÑO PRELIMINAR DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ................................................................................. 5 

2.1. Diseño de la losa de piso ......................................................................................................................... 5 

2.2. Determinación de las cargas de servicio y sísmicas actuantes ............................................................... 5 

2.2. Predimensionamiento de vigas de carga ................................................................................................ 8 

2.3. Predimensionamiento de columnas ....................................................................................................... 9 

2.4. Predimensionamiento de muros estructurales ..................................................................................... 10 

3. ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO (LINEAL ELÁSTICO) ........................................................................... 11 

3.1. Modelación virtual del edificio .............................................................................................................. 11 

3.1.1. Descripción breve del procedimiento ............................................................................................ 11 

3.2. Verificación de derivas .......................................................................................................................... 12 

3.2.1. Verificación de derivas en SAP2000 ............................................................................................... 13 

3.2.2. Comparación con el método de McLead ....................................................................................... 13 

3.3. Verificación de fuerzas internas por carga vertical ............................................................................... 15 

3.3.1. Fuerzas internas por carga vertical según el Método de las Rótulas ............................................. 15 

3.3.2. Fuerzas internas por carga vertical de SAP2000 ............................................................................ 16 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 ii 

4. DISEÑO DE ELEMENTOS REPRESENTATIVOS ................................................................................................ 18 

4.1. Diseño de las viguetas de la losa de entrepiso ...................................................................................... 18 

4.2. Diseño de una viga de carga representativa ......................................................................................... 19 

4.3. Diseño de una columna representativa ................................................................................................ 20 

4.3. Diseño de un muro representativo ....................................................................................................... 21 

5. DESCRIPCIÓN Y DISEÑO DEL SISTEMA DE CIMENTACIÓN Y CONTENCIÓN PARA LA TORRE ........................ 22 

5.1. Diseño de pilotes ................................................................................................................................... 22 

5.2. Diseño de vigas de cimentacion ............................................................................................................ 24 

6. ANÁLISIS NO LINEAL ESTÁTICO ..................................................................................................................... 25 

6.1. Generalidades del análisis no lineal estático ........................................................................................ 25 

6.2. Evaluación de la flexibilidad de la estructura ........................................................................................ 25 

6.2.1. Comparación de resultados: modelo lineal elástico vs. No lineal estático .................................... 26 

6.2.1. Evaluación de las propiedades y curvas de comportamiento inelástico ....................................... 27 

6.2.2. Curva de capacidad de la estructura ............................................................................................. 29 

6.2.3. Estimación del “target displacement” para el sismo de diseño .................................................... 31 

6.3. Efectos SSI: Análisis no lineal estático para modelos de estructuras sobre resortes (FEMA 440, 

ASCE/SEI 41‐06) ............................................................................................................................................ 32 

6.3.1. Efectos cinemáticos ....................................................................................................................... 32 

6.3.2. Efectos del amortiguamiento de la fundación ............................................................................... 34 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 4: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 iii 

 

 

HOJA DE CONTROL 

    Se presenta una tabla de control donde se esbozan los principales rasgos y aspectos generales del edificio.  

DATOS DEL PROYECTO 

NOMBRE  TORRENOVA

TIPO  EDIFICIO EMPRESARIAL

USO DEL PROYECTO  OFICINAS (GRUPO I), EDIFICIO EMPRESARIAL

OBJETIVO Brindar un espacio estructuralmente seguro, ergonómico y confortable para los usuarios, ante eventos cotidianos y esporádicos (sismos y ondas de fuerte impacto) 

UBICACIÓN   Cali, Valle del Cauca

NIVEL DE AMENAZA SISMICA  Alta

NÚMERO DE PISOS  7 niveles de entrepiso, 1 altillo y 2 niveles de sótanos. 

ALTURA DE PISOS Piso 1: 3.45 mPiso 2 y sucesivos: 2.50 m Sótano 1 y 2: 2.40 m 

CARGAS VIVAS O MUERTAS DISTINTAS A LAS DADAS POR EL USO DEL EDIFICIO 

 No aplica 

NORMATIVA APLICADA NSR‐10 y Código Colombiano de Construcciones Sismo‐Resistentes (1984)1 

ESTUDIO DE SUELOS  Areas LTDA. (año 1996)

PERFIL Y CALIDAD DEL SUELO  Tipo D. Véase anexo: Estudio de Suelos

DATOS DEL PROPIETARIO 

NOMBRE  PROYECTOS Y DISEÑOS LTDA.

PAIS DE ORIGEN  Colombia

TELEFONOS DE CONTACTO  (+57) (1) 5300660

DIRECCIÓN FÍSICA  Carrera 19A #84‐14

 

 

 

                                                                 1 Se harán algunas consultas en este código, a pesar de estar en desuso, dado que el diseño arquitectónico del edificio data de años anteriores cuando aún se encontraba en vigencia esta norma. 

Page 5: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

1.  CON

1.1.  D

 

 

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NCEPCIÓN  Y

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Figura 1

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IDADES  

DEL  PROYE

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un edificio de

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Sísmica Alta. 

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forzado para u

ova”.  El  globo 

m  x  26.0 m]. 

Las alturas de 

o cuenta con u

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odos  los  nivel

as para oficina

bierta  tiene  u

como resguard

este  proyecto.

Todos  los  da

se expresan en

ento colombia

tra  situada  en

de  los  Andes 

está afectado p

Caribe,  Nazca

gura 1, junto c

 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 2 

1.3.  DESCRIPCIÓN  GENERAL  DEL  DISEÑO  Y  MATERIALES 

                           1.3.1.  SISTEMA  ESTRUCTURAL  Y  DE  PISO 

     El  sistema  de  piso  está  compuesto  por  un  sistema  de  viguetas  de  concreto  en  una  dirección  (losa 

aligerada de concreto unidireccional). El sistema estructural planteado es hiperestático. De acuerdo 

con el numeral A.3.2 del Reglamento NSR‐10, el  sistema de  resistencia  sísmica de  la edificación 

estará a  cargo de un  sistema  combinado, donde  la  resistencia a  las cargas  laterales vendrá dada por 

muros de concreto reforzado con capacidad especial de disipación de energía (DES) dispuestos en el centro y 

parte del perímetro de la estructura. La resistencia a las cargas verticales constará de pórticos de concreto 

armado  con  capacidad  especial  de  disipación  de  energía  (DES)  dispuestos  según  las  exigencias 

arquitectónicas del proyecto. 

 

 

Figura 2. Sistema estructural seleccionado 

     Entre  los diversos sistemas estructurales, se escogió el combinado de muros de concreto reforzado DES 

con pórticos de  concreto DES, debido a que es permitido en  zonas de amenaza  sísmica alta,  su principal 

material  es  el  concreto  reforzado  (el  acero  tiene  un  mal  comportamiento  ante  el  fuego)  y  su 

conceptualización  permite minimizar  las  dimensiones  de  los  elementos  estructurales,  de  forma  que  se 

reduzcan los costos de construcción y manejo de materiales.  

     El  sistema  de  piso  está  a  cargo  de  un  sistema  de  viguetas  de  concreto,  con  un  espesor  de  0.10 m, 

separadas cada 0.80 m. La loseta de concreto tendrá 0.05 m de espesor y se vaciará monolíticamente. 

                           1.3.2.  CARACTERÍSTICAS  DE  LA  CIMENTACIÓN 

     La cimentación del edificio está conformada por pilotes pre‐excavados y  fundidos  in‐situ, que  trabajan 

por fricción. La profundidad de la punta de los pilotes es de por lo menos 30.0 m por debajo del nivel actual 

del rasante del suelo. Sobre los pilotes se utilizan cabezales que transfieren las cargas desde las columnas y 

muros  a  los  pilotes.  Todos  los  cabezales  son  conectados  entre  sí  por  medio  de  vigas  de  amarre  de 

dimensiones 50x80 cm. La cimentación fue diseñada siguiendo  las recomendaciones del estudio de suelos 

anexo efectuado por ÁREAS LTDA con fecha de agosto de 1996.  

                             1.3.3.  CARGAS  TÍPICAS 

     Las  cargas  típicas  mínimas  manejadas  en  este  proyecto  se  muestran  en  la  tabla  siguiente,  en 

cumplimiento con los lineamientos exigidos por la NSR‐10 en base a edificaciones donde las alturas de piso 

sean inferiores a 3 m: 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 3 

Tipo de Carga para Oficinas Valor [referido a m² de área en 

planta] 

Carga viva para entrepiso (oficinas) 2 kPa

Carga viva para corredores y escaleras  3 kPa 

Carga viva para restaurantes  N/A en este proyecto 

Carga viva para cubierta no visitable 2 kPa

Carga muerta para entrepiso (particiones fijas de mampostería no estructural) 

2 kPa 

Carga muerta para cubierta (elementos no estructurales) 

1.8 kPa 

 

Tabla 1. Cargas típicas. 

     La carga de granizo no se toma en cuenta en este proyecto dado que el sitio de ubicación está por debajo 

de los 2000 msnm y no se han reportado informes municipales que exijan su aplicación. 

               1.3.3.1. MOVIMIENTO SISMICO DE DISEÑO 

     Para efectos del cálculo de las fuerzas, se toman en cuenta los siguientes parámetros de acuerdo con lo establecido en la NSR‐10 y en el decreto de microzonificación sísmica de Cali:  

Aceleración Horizontal Pico Efectiva: Aa = 0.25 

Velocidad Horizontal Pico Efectiva: Av = 0.25 

Coeficiente de amplificación de la acel. para períodos cortos del espectro: Fa = 1.3 Coeficiente de amplificación de la acel. para períodos intermedios: Fv = 1.9 

Período corto   Tc = 1.20 s

Período largo   TL =2.00 s 

Coeficiente de Importancia:  I = 1.00 

Coeficiente de Disipación de Energía: R0 = 7.00 

 

 

Figura 3. Espectro de Diseño para Aceleración Espectral según Microzonificación Sísmica de Cali, 2005 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 4 

 

Figura 4. Factores del Espectro de Diseño 

     El proyecto estará ubicado en la zona 4D del Espectro de Diseño, por lo que la aceleración espectral Sa es 

0.625 g para un período fundamental aproximado de 0.66 s, obtenido de: 

∗ ∝ 0.048 ∗ 18.45 . 0.66  

                             1.3.4.  COMBINACIONES  DE  CARGA 

     Según NSR‐10,  se deben  realizar  combinaciones de  cargas muertas,  vivas, por  viento, nieve,  granizo  y 

sismo y tomar la relación más desfavorable para el diseño. 

     Las combinaciones posibles, se muestran a continuación: 

 

                           1.3.2.  ESPECIFICACIONES DE  LOS  MATERIALES 

     A  continuación  se  presentan  las  especificaciones  concernientes  a  los materiales  que  participan  en  el 

diseño de los elementos de la estructura del presente proyecto. 

‐ Concreto:  

o De Peso Normal (NW): 145 pcf (2400 kg/m³) 

o Resistencia a la compresión a los 28 días (f´c): 25 MPa 

o Módulo de elasticidad (Ec): 3.1x10^6 psi (21540 MPa) 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 5 

‐ Acero de refuerzo: 

o Diámetro de Barras: especificadas en el diseño. 

o ≥#3    fy= 4200kg/cm² (420 MPa) 

o <#3    fy= 2800kg/cm² (280 MPa) 

  1.3.3.  NORMATIVA  APLICADA 

     La consecución de este proyecto está enmarcada bajo  los dictámenes de  la Norma Colombiana NSR‐10. 

Se  harán  algunas  consultas  a  la  Norma  Sismorresistente  Colombiana  del  año  1984,  debido  a  que  se 

encontraba vigente al momento de realizar el diseño arquitectónico del edificio. La estructura aquí diseñada, 

es capaz de resistir los temblores pequeños sin daño, temblores moderados sin daño estructural, pero con 

algún daño en los elementos no estructurales, y un temblor fuerte sin colapso o pérdida de vidas humanas.  

 

2.  DISEÑO  PRELIMINAR  DE  ELEMENTOS  ESTRUCTURALES 

2.1.  DISEÑO  DE  LA  LOSA  DE PISO 

     El sistema de piso está compuesto por una losa de concreto apoyada sobre viguetas en una dirección, que 

a su vez descansan sobre vigas maestras (sistema de viguetas). La losa superior entre viguetas debe poseer 

un espesor mínimo dado por  las condiciones enmarcadas en  la tabla siguiente, tomando en cuenta que  la 

mayor  luz entre vigas maestras es de 6.65 m, que existe un voladizo de 2.45 m en  la cara del edificio con 

menor dimensión, que  la  luz  libre entre viguetas no debe exceder 0.80 m y se deben proveer riostras con 

una separación no mayor de 10 veces la altura total de la vigueta sin exceder 4 m. 

Continuidad de los apoyos Espesor mínimo

Ambos apoyos continuos Luz/21

Voladizo  Luz/8

 

Luz libre máxima entre vigas maestras 6.65 m 

Luz libre entre viguetas  0.80 m 

Primera y última vigueta desde el centro de la viga 0.50 m 

Número de viguetas o nervios 8.00

Luz libre entre riostras o nervios de amarre (equidistantes) 3.50 m 

Número de riostras en la luz de 6.65 m 2.00

Espesor en el voladizo de 2.45 m 0.30 m 

Espesor mínimo de la losa a utilizar 0.35 m 

  

       2.2.  DETERMINACIÓN  DE  LAS  CARGAS  DE  SERVICIO  Y  SÍSMICAS  ACTUANTES 

     En  la  siguiente  tabla  se  presenta  un  resumen  de  las  cargas  actuantes  en  la  estructura.  Como  aún  se 

desconocen las dimensiones de los elementos estructurales, se incrementó la carga muerta en un 5% como 

consideración  aproximada  del  peso  propio  inicial,  por  lo  tanto,  estas  carga  estarán  sometidas  a 

modificaciones posteriores. 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 6 

 

Tabla 2. Resumen de cargas actuantes 

     Con base en  las solicitaciones presentadas en  la tabla anterior, se procede a  la obtención de  las cargas 

actuantes sobre las vigas, provenientes de las cargas de la losa de piso sobre las viguetas. 

 

Tabla 3. Cargas actuantes sobre las vigas 

     Utilizando el método de  la  fuerza horizontal equivalente para  calcular  las  cargas  sísmicas horizontales 

actuantes sobre la estructura, se obtiene: 

 

Tabla 4. Cargas sísmicas 

Valor Valor Valor

kgf/m ² 

salvo 

indicacion 

contraria

kip/ft ² Parqueadero

Loseta de concreto 120 0.0245 120

Viguetas 96 0.0196 96

Bloques para vacíos (poliestireno) 2.4 0.0005 2.4

Acabado 100 0.0204 100

Friso 30 0.0061 30

Particiones fijas 100 0.0204 0

Fachada 200 0

Ventana 45 0

Escalera 300 0.675 kip 300

Ascensor 11 kN 2.47 kip 0

Carga viva de entrepiso 200 0.041 250

Carga viva de cubierta no visitable 200 0.041 0

Cargas inmersas

Viva

Tipo de carga de servicio

Muerta

Sistema de piso

Otras cargas

Longitud 

unitaria

Ancho 

aferente

Carga  muerta 

actuante

Carga  viva actuante 

(entrepiso)

Reacción por 

carga muerta

Reacción por carga 

viva (entrepiso)

m m kgf/m kgf/m kgf kgf

3.05 470.82 400 1181.71 1003.95

3.575 470.82 400 2257.15 1917.62

4.3 470.82 400 1906 1619.23

5.775 470.82 400 2729.96 2319.2

1.00 7.00 470.82 400 1647.87 1400.00

1.00 7.00 470.82 400 1647.87 1400.00

554.7285

Parqueadero 365.82

Reacciones de viguetas sobre vigas cargueras (servicio). Long: indicada; Ancho aferente: indicado

En zona de 

ascensores 

y escaleras

821.82

1.00

Wx hx hx^k Wx*hx^k Cvx Vs Fx=Fy Fx=Fy

kgf metros metros kgf*m kgf kgf kN

Cubierta 675261 20.95 33 22327165 0 770397 7558

Piso 7 675261 18.45 29 19291579 0 665655 6530

Piso 6 675261 15.95 24 16317241 0 563025 5523

Piso 5 675261 13.45 20 13412279 0 462790 4540

Piso 4 675261 10.95 16 10587616 0 365325 3584

Piso 3 675261 8.45 12 7858817 0 271168 2660

Piso 2 675261 5.95 8 5250087 0 181154 1777

Primer piso 675261 3.450 4 2805201 0 96793 950

Base 5402092 97849984.50 3376307.2 3376307.2 33122

Nivel

3376307.2

Carga sísmica obtenida según A.4.3.2 (NSR‐10)

Page 11: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

     Las c

respect

obtenid

con las 

un poco

efectos

evaluar

estruct

principi

     Los r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O EDIFICIO TORsidad de los An

cargas obtenid

to a  lo plantea

das para cada 

Fuerzas Sísmi

o menores. Sin

s de diafragma

rse por medio 

ura, que  repre

ios de la mecán

resultados arro

 

 

 

 

 

 

 

 

RRENOVA des • Bogotá, 

das hasta el m

ado por  la NSR

nivel de entrep

cas arrojadas p

n embargo, es

 rígido y distri

de un análisis

esente adecua

nica estructura

ojados por SAP

T

Colombia 

omento perm

R‐10. Se proce

piso del edifici

por SAP2000, 

stas diferencia

ibución de ma

s  realizado uti

damente  las c

al. 

P2000 se muest

Tabla 5. Fuerzas sí

iten determina

ede a  realizar 

o utilizando el

encontrando q

s no son tan r

sas, además d

lizando un mo

características 

tran en la Tabl

ísmicas derivadas

Ing. A

ar  las combina

una  compara

l método de la

que los resulta

relevantes deb

de que el efect

odelo matemá

del sistema e

a 6. 

s de SAP2000 

Amineangel S

aciones más d

ción entre  las 

a Fuerza Horizo

ados del softw

bido a que SAP

to de  las fuerz

ático  linealmen

estructural, cum

Salazar Vásqu

desfavorables c

  fuerzas  sísmi

ontal Equivalen

are tienden a 

P2000  incluye 

zas sísmicas de

nte elástico de

mpliendo con 

 

 

 

uez 

con 

cas 

nte 

ser 

los 

ebe 

e  la 

los 

Page 12: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

         2.2

‐ Movim

 

     Utiliz

se proc

de acer

tramos 

MuPo

f´c

h 5

b 3

d h

Fy

As

A

b

min

max

if m

O EDIFICIO TORsidad de los An

2.  PREDIME

mientos de carg

zando los valo

cede al predim

ro de refuerzo

en estudio. 

os 41686.77k

25MPa

50cm

35cm

h 3cm 0.47

420MPa

MuPos

0.9 0.85 Fy d

As

b d0.016

0.0033

0.0190

in max

RRENOVA des • Bogotá, 

NSIONAMIE

ga viva en la vi

res más desfav

ensionamiento

 estimada de a

 

 

kgf m 4.088

7m

27.071cm2

x "OK" "No cu

Colombia 

ENTO  DE  VIG

iga del Eje F 

vorables para

o de las seccio

acuerdo a  la a

 

 

 

 

 

 

108

N mm

umple" "OK

GAS  DE  CAR

la viga tanto e

ones de las vig

acción de mom

 

 

K"

Ing. A

RGA 

 

 

 

en el centro de

as cargueras y

mentos positivo

Amineangel S

e las luces com

y a la obtenció

os y negativos

Salazar Vásqu

mo en los apoy

ón de una cuan

 a  lo  largo de 

uez 

yos, 

ntía 

los 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 9 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

Secciones de vigas para introducir al modelo computacional: 0.35 * 0.50 m 

 2.3.  PREDIMENSIONAMIENTO  DE COLUMNAS  

     Utilizando una carga axial aproximada, de acuerdo al área aferente a cada columna, se procede a un 

predimensionamiento de las secciones como sigue: 

 

 

 

 

 

Determinación de refuerzo a compresión

Como los momentos máximos positivos y negativos son muy parecidos, el acero obtenido se tomará como válido para ambos refuerzos longitudinales.

Se utilizarán dos capas de acero de refuerzo longitudinal.

1era capa: 5 barras de 7/8" @ 2.75 cm

2da capa: 2 barras de 7/8" @ 17 cm

La sección elegida es de:

As1 maxb d

a1

As1 Fy

0.85 f´c( ) b0.176m

M n 0.90 As1 Fy da1

2

4.51 108

N mm

if M n MuPos "Simplemente armada" "Doblemente armada" "Simplemente armada"

A78 3.88cm2

A1p 5.07cm2

As

A786.977

As

A1p5.34

Pu 188028.91kgf

Ag

2 Pu

f´c1.475 10

3 cm

2

Ag 38.408cm

bc 40cm

hc 60cm

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 10 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Secciones de columnas a introducir al modelo computacional: 0.40 * 0.60 m 

         2.4.  PREDIMENSIONAMIENTO  DE  MUROS  ESTRUCTURALES 

     De acuerdo a lo exigido por NSR‐10, el espesor de un muro estructural tipo DES, no debe ser menor que 

el mayor valor obtenido a partir de las siguientes restricciones: 

 

 

 

 

Por razones constructivas, se aproxima el valor de bw al entero más cercano, quedando en 0.18 m. 

Espesor de muros a introducir al modelo computacional: 0.18 m. 

 

 

Chequeos

Área inicial de refuerzo

6 barras 3/4" Colocar 10 barras para cubrir el espaciamiento mínimo exigido

hn 3.45m

if bc

hn

10 bc 250mm bc

hn

8 bc

hn

9 bc

hc

3 "Cumple" "No cumple"

"No cumple"

if hc

hn

10 hc 250mm hc

hn

8 hc

hn

9

hc

bc2.5 "Cumple" "No cumple"

"Cumple"

0.01Ag 14.751cm2

db 19.05mm

Ab34 2.85cm2

4 2.85cm2 11.4 cm

2

if db 16mm "OK" "No cumple" "OK"

Ast max 0.01Ag 4 Ab34 14.751cm2

w 3.35m

hn 3.45m

bw max 150mmhn

20

w

25

0.173m

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 11 

3.  ANÁLISIS  ESTRUCTURAL  DEL  EDIFICIO  (LINEAL ELÁSTICO) 

3.1.  MODELACIÓN  VIRTUAL  DEL  EDIFICIO 

Se recurre a la modelación estructural del edificio en el software SAP2000. Una vez introducida la geometría 

junto  con  las  generalidades  de  los materiales  y  secciones  de  los  elementos  estructurales  principales,  se 

aplicará  esta  herramienta  especialmente  como  apoyo  en  la  generación  de  la  respuesta  sísmica  de  la 

estructura,  en  la  verificación  de  las  capacidades de  los  elementos  y  sus  desplazamientos.  Lo  anterior  se 

comparará con  los  resultados de algunos métodos aproximados para chequear  fuerzas  internas por carga 

vertical,  horizontal  y  desplazamientos  (Método  de  las  rótulas, Método  del  portal  y Método  de McLead, 

respectivamente).   

3.1.1.  DESCRIPCIÓN  BREVE  DEL  PROCEDIMIENTO  

Para hacer el chequeo de derivas no se aplica totalmente el método directo, por lo que el factor R dado por 

el sistema estructural seleccionado, no se tomará en cuenta para la determinación del cortante sísmico en la 

base del edificio. 

En la figura siguiente se presenta esquemáticamente el modelo idealizado en el software: 

 

 

Figura 5. Geometría en planta 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 12 

 

Figura 6. Vista 3D del edificio en SAP2000 

 

3.2.  VERIFICACIÓN  DE  DERIVAS 

Según lo especificado en el numeral A.6.4 de la NSR‐10, el límite de derivas para una edificación debe ser del 

1%.  En  base  a  esto  y  teniendo  en  cuenta  todos  las  combinaciones  de  carga  para  un  análisis  lineal,  se 

redefinen algunas de las secciones de la estructura inicial, obteniendo lo que se resume en la Tabla 7. 

Los  resultados presentados en  la  Tabla 7  representan  sólo una  fracción del  total dado que  se  tienen 18 

combinaciones de carga y más de 7000 nodos a los que se aplica. 

 

 

 

 

 

 

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 13 

3.2.1.  VERIFICACIÓN  DE  DERIVAS  EN  SAP2000 

 

Tabla 5. Derivas obtenidas de SAP2000 

Los valores de la tabla han sido truncados por razones de presentación y espacio 

Las máximas derivas de piso obtenidas son menores a 1%, cumpliendo de esta forma con  lo estipulado en 

NSR‐10. Con esto, la mampostería no incurre en grandes daños ante la ocurrencia de un sismo. 

3.2.2.  COMPARACIÓN  CON  EL  MÉTODO  DE  MCLEAD  

     Con el método de McLead se obtienen las derivas aproximadas de una estructura compuesta por pórticos 

y muros de concreto reforzado. 

     Iniciando con las propiedades de los elementos, las rigideces de piso y las fuerzas laterales actuantes, se 

procede  a  aplicar  el  método.  Los  resultados  pueden  no  ser  iguales  a  los  obtenidos  por  medio  de  la 

modelación computacional debido a que se trata de un método empírico aproximado, sin embargo, debería 

presentarse cierta similitud entre ambos. 

TABLA:  Desplazamientos nodales ‐ Generalized

GenDispl TipoDesp Combo de carga Caso de Combo Desplazamiento

m

DERIVA_1X Translation CMUERTA LinStatic 0.000325 0.01%

DERIVA_1X Translation CVIVA LinStatic 0.000177 0.01%

DERIVA_1X Translation SISMOX LinStatic 0.031998 0.93%

DERIVA_1X Translation SISMOY LinStatic 0.001808 0.05%

DERIVA_1X Translation MUERTA FACHADA LinStatic ‐0.000001579 0.00%

DERIVA_1X Translation VIVA ESCALERAS LinStatic ‐0.00000137 0.00%

DERIVA_1X Translation COMB3_1 Combination 0.033108 0.96%

DERIVA_1X Translation COMB3_2 Combination 0.032023 0.93%

DERIVA_1X Translation COMB3_3 Combination 0.011975 0.35%

DERIVA_1X Translation COMB3_4 Combination 0.008358 0.24%

DERIVA_1X Translation COMB3_5 Combination ‐0.030888 ‐0.90%

DERIVA_1X Translation COMB3_6 Combination ‐0.031973 ‐0.93%

DERIVA_1X Translation COMB3_7 Combination ‐0.007224 ‐0.21%

DERIVA_1X Translation COMB3_8 Combination ‐0.01084 ‐0.31%

DERIVA_1X Translation UDCON1 Combination 0.000453 0.01%

DERIVA_1X Translation UDCON2 Combination 0.000669 0.02%

DERIVA_1X Translation UDCON3 Combination 0.032562 0.94%

DERIVA_1X Translation UDCON4 Combination ‐0.031434 ‐0.91%

DERIVA_1X Translation UDCON5 Combination 0.002372 0.07%

Chequeo de derivas

Δ/h máx presentado

0.98%

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 14 

 

Tabla 6. Propiedades de los elementos estructurales 

 

Tabla 7. Factores de Kc y Kv del Método de Wilbur 

Desplazamientos según las rigideces del Método de Wilbur [unidades: kN, m] 

 

Tabla 8. Desplazamientos y rigideces según el Método de Wilbur 

 

Tabla 9. Resultados del método de McLead para chequeo de derivas 

Como puede observarse en  la región resaltada en  la Tabla anterior,  las derivas del primer piso están en el 

orden del 1%. Debido a que se trata de un método aproximado, pueden tender a ser un poco diferentes a 

las obtenidas mediante SAP2000, sin embargo, la diferencia se encuentra dentro de rangos aceptables. 

 

Inercia de columna 0.0072 m4

Inercia de viga 0.00364583 m4

E 20000000 kN/m²

Inercia del muro 0.93988438 m4

Area del muro 1.005 m²

As 0.8375 m²

G 8333333.33 kN/m²

Piso Kc Kv

1 0.00417391 0.00132395

2 0.00576 0.00132395

3 0.00576 0.00132395

4 0.00576 0.00132395

5 0.00576 0.00132395

6 0.00576 0.00132395

7 0.00576 0.00132395

Piso  R Cortante Desplazamientos

1 40531.32464 25563.9757 0.630721447

2 42329.19123 19033.9036 0.449663767

3 54675.14851 13510.6251 0.247107241

4 54675.14851 8970.65723 0.164071932

5 54675.14851 5386.81907 0.098524087

6 54675.14851 2726.66147 0.049870216

7 41338.15543 949.541851 0.022970107

Kp 1/Kp Km Fuerza P Desplazamiento Deriva Piso 1

6865.92775 0.000145647 8770.97931 229.3111512 0.033398422 0.013359369

METODO DE MCLEAD

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DISEÑOUnivers

 

3.3.  V

3.3.1.

Tomand

a la apl

Se  loca

ejes aco

Tramo 

En el el cua

L1

L2

WD

VTC1

O EDIFICIO TORsidad de los An

ERIFICACIÓ

 FUERZAS  IN

do una viga de

icación del mé

lizan  los punto

otados. [Luz Tr

1‐3 = Tramo 4

tramo centralal viene dado

9.50m

7.00m

32.9kN

m

WD 0.6L12

RRENOVA des • Bogotá, 

N  DE  FUERZ

NTERNAS  PO

el pórtico most

étodo de las rót

F

os de  inflexión

ramo 1‐3, Tram

Figura

‐5

 

 

l se tienen dopor:

1

93.765kN

Colombia 

ZAS  INTERN

OR  CARGA  V

trado en la Figu

tulas para la ve

Figura 7. Pórtic

Figura 8. Viga típic

n de  la viga sa

mo 4‐5: 9.5 m; 

a 9. Posición de la

os cortantes o

AS  POR  CAR

VERTICAL  SE

ura 10 sometid

erificación de f

o sometido a carg

ca considerada pa

biendo que  las

Luz Tramo 3‐4

s rótulas en los pu

obtenidos com

Ing. A

RGA  VERTIC

EGÚN  EL MÉ

do a la acción d

fuerzas interna

 

ga vertical 

ara el análisis 

s  luces son re

: 7.00 m] 

untos de inflexión

mo reacción a

Amineangel S

CAL 

ÉTODO  DE  L

de cargas verti

as en la estruct

 

lativamente si

 

a la carga dist

Salazar Vásqu

LAS  RÓTULA

cales, se proce

tura. 

milares entre 

tribuida actua

uez 

15 

AS 

ede 

los 

ante,

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 16 

 

 

 

 

 

 

 

Tramo 3‐4 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.2.  FUERZAS  INTERNAS POR  CARGA  VERTICAL  DE  SAP2000 

Para  el  caso de  carga muerta  sin mayorar  se obtienen  los  siguientes diagramas de  cortante  y momento 

flector en SAP2000: 

MCL

WD 0.6L1 2

8133.615kN m

M13

WD 0.18L1 22

WD 0.60 L1 0.18L1

2 208.44kN m

M31

WD 0.22L1 22

WD 0.60 L1 0.22L1

2 267.824kN m

Cortantes

Cortantes

V13 WD 0.18 L1 VTC1 150.024kN

V31 WD 0.22 L1 VTC1 162.526kN

VTC2

WD 0.56L2

264.484kN

M34

WD 0.22L2 22

WD 0.56 L2 0.22L2

2 138.318kN m

MCL34

WD 0.56L1 2

8116.394kN m

M43

WD 0.22L2 22

WD 0.56 L2 0.22L2

2 138.318kN m

V34 WD 0.22 L2 VTC2 115.15kN

V43 WD 0.22 L2 VTC2 115.15kN

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 17 

 

Figura 10. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector SAP2000 Tramo 1‐3 

 

Figura 11. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector SAP2000 Tramo 3‐4 

Nótese  la equivalencia entre  los resultados obtenidos con el método de  las rótulas para carga vertical con 

los arrojados por SAP2000, tanto para el tramo 1‐3 como para el 3‐4. 

Tramo 1‐3 = Tramo 4‐5

Método Momento Flector Eje 1 [kN*m] 

Momento Flector Eje 3 [kN*m] 

Cortante en Eje 1 [kN] 

Cortante en Eje 3 [kN] 

Rótulas  208.44  267.82 150.02 162.53

SAP2000  209.50  253.43 147.45 156.70

Tabla 10. Comparación de fuerzas internas por carga vertical 

Se verifica con esto la veracidad de los resultados. 

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 18 

4.  DISEÑO  DE  ELEMENTOS  REPRESENTATIVOS 

4.1.  DISEÑO  DE  LAS  VIGUETAS  DE  LA  LOSA  DE ENTREPISO 

Se  seleccionó el  tramo de  viga  entre  los  ejes 3‐4 del plano  arquitectónico para diseñar  las  viguetas, por 

representar un vano crítico. 

Viguetas actuando en el Tramo 3‐4 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Apoyo Eje 3 

Aplicando el mismo procedimiento para el apoyo del eje 3, se obtiene: 

Acero para un nervio

Acero para un nervio

MuVig 5333.77kgf m

bv 1000mm

hv 300mm

dv hv 3cm 270 mm

esp 0.35m

KMuVig

f´c bv dv 2 0.90.032

q 0.85 0.7225 1.7K 0.033

Ju 1 0.59q 0.981

Aspos

MuVig

2Fy Ju dv2.351 cm

2

min ba dv 1.96 cm2

min

ba dv

2 0.98 cm

2

AsTemp 0.0018ba esp 1.386cm2

AsVig max Aspos

AsTemp

2 min

ba dv

2

2.351cm2

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 19 

 

 

De esta manera se deciden colocar: 1 varilla # 6 como refuerzo a momento positivo 1 varilla # 5 como refuerzo a momento negativo.  

4.2.  DISEÑO  DE  UNA  VIGA  DE  CARGA  REPRESENTATIVA 

 Continuando con los resultados del predimensionamiento de vigas cargueras presentados en el numeral 3.3, se  calculan  las  cuantías  requeridas para  la viga  carguera del  tramo 4‐5  tomando  las dimensiones de viga definitivas:  Dimensiones de Vigas cargueras: 0.40 * 0.55 m 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Refuerzo negativo: 

  

 

Disposición del acero longitudinal: 

Capa inferior (momento positivo): 4#7 

AsAp max Asneg

AsTemp

2 min

ba dv

2

1.421cm2

n1.7 f´c

Fy0.101

0.90

p1.7 f´c MuPos

b d2 Fy

20.000614

posn n

24p

20.095

negn n

24p

26.483 10

3

min pos neg 6.483 103

if max "OK" "La cuantía supera la máxima permitida" "OK"

As b d 13.226cm2

aAs Fy

0.85 f´c( ) b0.065m

AsNeg prima b d 28 cm2

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 20 

Capa superior (momento negativo): 5#7 + 2#8     Estribos: #4182  

4.3.  DISEÑO  DE  UNA  COLUMNA  REPRESENTATIVA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se utilizarán: 10 # 6 ‐ Estribos # 4  

 

 

 

 

La sección elegida es de:

Área inicial de refuerzo

Revisión por cortante

bc 50cm

hc 60cm

dc 60cm 4cm 0.56m

ifhc

bc3 bc 250mm "Cumple" "Dimensiones inadecuadas"

"Cumple"

if bc

hn

10 bc 250mm bc

hn

8 bc

hn

9 bc

hc

3 "Cumple" "No cumple"

"Cumple"

if hc

hn

10 hc 250mm hc

hn

8 hc

hn

9

hc

bc2.5 "Cumple" "No cumple"

"Cumple"

0.01Ag 14.751cm2

db 19.05mm

Ab34 2.85cm2

4 Ab34 11.4 cm2

if db 16mm "OK" "No cumple" "OK"

Ast max 0.01Ag 4 Ab34 14.751cm2

hn 3.45m

Vu 2MuCol

hn 59.223 kN

de1

2in 0.013m

s min 16 db 48 de bc 0.305m

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 21 

 

 

 

 

 

 

  

   

4.3.  DISEÑO  DE  UN  MURO  REPRESENTATIVO 

Tomando el muro del primer piso entre los Ejes C‐E para el diseño, se obtiene: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vum 96793kgf 949215.07N

V cm 0.7525 1 MPa

6

bw w 942187.5N

Resistencia de diseño a cortante:

Para cumplir con los requisitos de deriva, el espesor del muro se adoptará como:

Separación máxima del refuerzo en muros de concreto reforzado

Como el muro tiene más de 25 cm de espesor, se deben proveer dos cortinas de refuerzo longitudinal paralelo a las caras del muro.

Av

de2

41.267cm

2

V c 0.7525 1 MPa

6

bc dc 1.75 105

N

V s 0.752Av Fy dc

s 1.466 10

5 N

V n V c V s 321.626kN

if V n Vu "OK" "Revisar reforzamiento" "OK"

w 3.35m

hn 3.45m

bm max 150mmhn

20

w

25

0.173m

bw 0.45m

sm min 3 bw 300mm 30cm

vmin 0.0025

Asmin vmin bw w 37.688cm2

vmax 0.06

Asmax vmax bw w 904.5cm2

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 22 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se utilizarán: 40 # 8 a c/lado de 3.35 m @ 6 cm 6 # 8 a c/lado de 45 m @ 4 cm Estribos # 4 @ 25 cm 

 

5.  DESCRIPCIÓN  Y  DISEÑO  DEL  SISTEMA  DE  CIMENTACIÓN  Y  CONTENCIÓN  PARA  LA  

TORRE 

 

     De  acuerdo  a  los  resultados  y  recomendaciones  realizadas  en  el  estudio  de  suelos  del  terreno,  se  ha 

optado por utilizar pilotes pre‐excavados y  fundidos  in‐situ hasta profundidades  cercanas a  los 40 m por 

debajo del nivel rasante de suelo, a causa de que la porción de suelo superior tiende a ser de baja calidad y 

consolidación. 

 

5.1.  DISEÑO  DE  PILOTES  

     Las columnas se apoyarán sobre un cabezal que amarre convenientemente  las pilas requeridas en cada 

caso. Este tendrá las siguientes características (tomado de Estudio de Suelos, Ver Anexos) 

Espesor: t ≥ 1.00 m Sobre‐ancho lateral: a ≥ 0.15 m Espaciamiento entre pilas: s ≥ 2.5dpila 

Refuerzo vertical

h

Vum V cm

0.90 Fy bw w0.000012

V sm 0.75h Fy bw w 5856.31N

V nm V cm V sm 948043.81N

if V nm 0.905

6 25 1 MPa bw w "OK" "Revisar reforzamiento"

"OK"

if V nm Vum "OK" "Aumentar h" "Aumentar h"

hn 0.000015

V sn 0.75hn Fy bw w 7122.94N

V nn V cm V sn 949310.44N

if V nn 0.905

6 25 1 MPa bw w "OK" "Revisar reforzamiento"

"OK"

if V nn Vum "OK" "Aumentar h" "OK"

Asm

Asmin Asmax

2471.094cm

2

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 23 

Penetración de la pila en la zapata: p ≥ 0.10 m  

   

    

   

    

  

 

   

  

  

  

    

   

 

    

     

Pact 412.8tonf

Np 4

   Tomando en cuenta que la carga actuante en la columna 3B, es mucho mayor que la resistente por un pilote, se debe recurrir al diseño de ellos como grupo. Por lo tanto, se harán evaluaciones comenzando con 4 pilotes de 0.60 m de diámetro debido a que la carga es de aproximadamente 4 veces la carga admisible por una pila. 

Propiedades del cabezal

Propiedades del grupo de pilotes

qf 5.4tonf

m2

qp 9.7tonf

m2

dp 0.60m Lp 40m Wc 2400kgf

m3

Pp Wc

dp2

4 Lp 29.92tonf

Qf qf 2 dp

2 Lp 3m 376.614tonf

Qp qp

dp2

4 2.743tonf

tcab 1m

acabezal 2 0.15 m dp 2

bcabezal acabezal

Wcabezal 2400kgf

m3

acabezal bcabezal tcab 23.81tonf

FS 2.5

Pa

Qp Qf

FSPp 121.822tonf

spilote 2.5dp 1.5m

m 2

n 2

E 1 atandp

spilote

n 1 m m 1 n

90 m n 0.996

PadmGrupo Np

Qp E Qf

FS

Pp

Wcabezal 460.931tonf

if Pact PadmGrupo "OK" "Colocar más pilotes" "OK"

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 24 

Para la columna 3B se utilizará un cabezal tetrapilote, es decir, un grupo de 4 pilotes de 0.60 m de diámetro cada uno, distanciados eje a eje entre sí, 1.5 m.  

5.2.  DISEÑO  DE  VIGAS DE  CIMENTACION 

     Las dimensiones de  las  vigas de  amarre  en  la  cimentación  vendrán dadas por  el mayor  valor  entre  la 

mayor distancia entre columnas dividida entre 20 o la dimensión de la columna mayor, cuidando de que sea 

menor que el espesor del cabezal que amarrará. 

   

  

     

      

Las vigas de amarre serán de 0.50*0.80 m y se debe colocar acero negativo y positivo: Acero positivo: 1 de 6 barras # 5 @ 6 cm Acero negativo: 1 de 6 barras # 5 @ 6 cm                 

Área de acero de refuerzo

Área mínima de concreto requerida por la viga de amarre

Asva

0.10 Pact

Fy8.744cm

2

Agva

Asva

0.0081092.99cm

2

L 9.5m

bva maxL

20bc

0.5m

hva bva 10cm 0.6m

Agva2 bva hva 3 103

cm2

Agva max Agva2 Agva 3000cm2

As.va max 0.008Agva Asva 24cm2

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 25 

6.  ANÁLISIS  NO  LINEAL ESTÁTICO  

6.1.  GENERALIDADES  DEL  ANÁLISIS NO  LINEAL  ESTÁTICO 

     La verificación no  lineal de  la estructura se realizará a partir del modelo computacional utilizado para el 

diseño  lineal  elástico  en  los  numerales  anteriores  siguiendo  los  lineamientos  del  capítulo  3,  4  y  6  del 

ASCE/SEI 41‐06. 

6.2.  EVALUACIÓN  DE  LA  FLEXIBILIDAD  DE  LA  ESTRUCTURA    

 

      Para poder simular el comportamiento de la estructura y su cimentación sobre el suelo, se deben utilizar 

programas  computacionales que  sean capaces de modelar  la  rigidez de  los elementos de  cimentación en 

contacto con el suelo circundante y la rigidez del suelo propiamente dicho. Para los fines de este proyecto se 

utilizó el programa AllPile, del cual  se obtienen curvas de Fuerza vertical vs. Asentamiento, Momento vs. 

Deflexión y Cortante vs. Desplazamiento de los pilotes. El hecho de que no se tome en cuenta la rigidez de la 

cimentación y las características del suelo subyacente en el análisis sísmico de la edificación puede conducir 

a variaciones apreciables entre la respuesta sísmica estimada y la respuesta real de la estructura. De allí su 

importancia. 

 

Figura 12. Resultado AllPile: Curva Fuerza vertical vs. Asentamiento 

 

Figura 13. Resultado AllPile: Curva 1: Momento vs. Deflexión en cubierta. Curva 2: Pendiente 

Page 30: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

Estos re

las base

6.2.1.

ESTÁT

El  perío

resorte

excitaci

La estru

O EDIFICIO TORsidad de los An

esultados se in

es empotradas

  COMPARA

TICO 

odo  fundamen

s.  Esto  se  deb

ión en su base,

Período fun

Período fun

uctura flexible 

RRENOVA des • Bogotá, 

troducen al m

s. 

Figura 14. Es

Figura 15

ACIÓN   DE   R

ntal  de  la  estr

be  a  que  la  es

, debido en pa

ndamental de 

ndamental de 

aún cumple co

Colombia 

odelo computa

structura sobre ba

5. Curva ingresada

RESULTADOS

ructura  aumen

structura  es m

rte significativ

estructura con

estructura apo

on los lineamie

acional de SAP

ase flexible (resort

a a SAP2000 en las

S:   MODELO

nta  como  es 

más  flexible  y 

a a su rotación

n base empotra

oyada sobre re

entos para deri

Ing. A

P2000 como re

tes) Modelo de SA

s direcciones U1 y

O   LINEAL   EL

de  esperarse 

tiene mayor  d

n por efecto de

ada

esortes no linea

ivas de NSR‐10

Amineangel S

esortes no linea

 

AP2000 

 

y U2 

LÁSTICO   VS

al  apoyar  la 

desplazamient

e cabeceo. 

T1 = 

ales T1 = 

0, siendo meno

Salazar Vásqu

ales sustituyen

S.   NO   LINE

estructura  sob

to  ante  cualqu

0.74 s 

0.85 s 

or al 1%. 

uez 

26 

ndo 

AL  

bre 

uier 

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 27 

6.2.1.   EVALUACIÓN   DE   LAS   PROPIEDADES   Y   CURVAS   DE   COMPORTAMIENTO 

INELÁSTICO 

     Según  ASCE/SEI  41‐06  se  deben  definir  rótulas  plásticas  en  los  elementos  para  evaluar  su 

comportamiento dentro de la estructura ante la incidencia de fuerzas laterales. 

6.2.1.1. DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS PARA VIGAS DE CARGA 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bal0.85 0.85 f´c

fy

6300kgf

cm2

6300kgf

cm2

fy

0.029

Acero negativo

´Asneg

b d0.011

aneg

Asneg fy

0.85 f´c b10.269cm

MnNeg Asneg fy daneg

2

448.393kN m

MprNeg Asneg fs daneg

2

560.492kN m

VeMas

MprNeg Mpr

Lv

Wu Lv

2 395.656kN

VeMenos

MprNeg Mpr

Lv

Wu Lv

2 128.756 kN

Vsismo

Mpr MprNeg

Lv133.45 kN

if Vsismo 0.5VeMas "Calcular Vc" "No calcular Vc" "Calcular Vc"

Vc 0.171MPa f´c

1MPa b d 183.509kN

Vs

Ae fy d

s610.519kN

Vn Vc Vs 794.028kN

VeMas

b df´c 1 MPa

1MPa

0.367

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 28 

 

Estos  resultados  se  ubican  dentro  de  la  tabla  6‐7  de  ASCE/SEI  41‐06  para  obtener  las  capacidades  de 

rotación plástica e introducirlas en el modelo computacional. 

 

Figura 16. Tabla 6‐7 ASCE/SEI 41‐06: Criterios de aceptación para análisis no lineal de vigas de concreto reforzado 

6.2.1.2. DEFINICIÓN DE RÓTULAS PLÁSTICAS PARA COLUMNAS 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

´

bal0

Acero negativo

c

Asc

bc hc9.501 10

3

ac

Asc fy

0.85 f´c b12.575cm

Mnc Asc fy dac

2

535.254kN m

Mprc Asc fs dac

2

669.068kN m

VeMasc

2Mprc

Ln

Wu Ln

2 702.759kN

VeMenosc

2Mprc

Ln

Wu Ln

2 571.656kN

Vsismoc

2Mprc

Ln637.208kN

if Vsismo 0.5VeMas "Calcular Vc" "No calcular Vc" "Calcular Vc"

Vsc

Aec fy d

s1.085 10

3 kN

Vnc Vsc 1.085 103

kN

0.75

Vnc 814.026kN

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 29 

 

Estos  resultados  se  ubican  dentro  de  la  tabla  6‐8  de  ASCE/SEI  41‐06  para  obtener  las  capacidades  de 

rotación plástica e introducirlas en el modelo computacional. 

 

Figura 17. Referencia del diagrama Rotación Plástica vs. Momento de SAP2000 de una rótula plástica de una viga 

6.2.2.  CURVA  DE  CAPACIDAD  DE  LA ESTRUCTURA  

     Tomando  en  cuenta  la  formulación  P‐Delta  como  un  efecto  de  geometría  no  lineal  en  el modelo,  se 

aplican fuerzas laterales en la dirección X proporcionales al modo fundamental en cada dirección en planta 

hasta obtener la curva de capacidad del edificio conocida como “Pushover”, la cual surge como resultado de 

un análisis no lineal estático de plastificación progresiva.   

 

 Figura 18. Curva Pushover para Desplazamientos en la dirección X y Desplazamiento objetivo 

VeMasc

bc hcf´c 1 MPa

1MPa

0.443

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 30 

 

 

Figura 19. Diagramación de la formación de Rótulas Plásticas a 0.90 m de desplazamiento en cubierta en sentido X 

     Según NSR‐10, el análisis no  lineal estático de plastificación progresiva debe continuarse como mínimo 

hasta 1.50X el desplazamiento objetivo. En este  caso,  la  curva podría  finalizarse a un desplazamiento en 

cubierta igual a 0.40 m, sin embargo, hasta ese punto aún no se presentan elementos rotulados con pérdida 

de su capacidad, por  lo que se decidió continuar el análisis hasta 0.90 m. Cumplido ese desplazamiento se 

observan rótulas plásticas en las vigas que superan el nivel de comportamiento CP (Prevención del Colapso), 

por  lo  que  se  espera  que  la  estructura  haya  fallado  significativamente  en  muchos  de  sus  elementos, 

especialmente vigas de carga, de manera que no se considere segura para sus ocupantes y sea probable que 

induzca un mecanismo de  colapso  aunque no  se observe  en  la  curva,  si  se  considera  la  inestabilidad de 

ciertos elementos dentro de  la estructura  junto  con  la disminución de  la  rigidez  causada por  los efectos 

geométricos no‐lineales P‐Delta y la capacidad inelástica limitada.. 

     Las vigas, en general, cuentan con una capacidad resistente a momento de aproximadamente 750 kN*m, 

de forma que al superarse esta capacidad, como es el caso del último paso del análisis Pushover donde el 

momento en ciertos elementos supera  los 1000 kN*m, se encuentren en niveles de comportamiento que 

pueden  ir  desde  cero  daños  o  de  ocupación  inmediata  (IO)  hasta  inducción  de mecanismos  de  colapso 

cuando el elemento pierde totalmente su rigidez o estabilidad. En este caso se crea un mecanismo de rótula 

convencional en el elemento que es incapaz de tomar momento. 

 

 

  

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 31 

6.2.3.  ESTIMACIÓN  DEL  “TARGET  DISPLACEMENT”  PARA  EL  SISMO  DE  DISEÑO 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Desplazamiento objetivo  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Te T1

V1

1

Vy

y

T1 0.85s

V1 1627.12kN

1 0.0238m

Vy 8081.356kN

y 0.1212m

Tc 1.20s

Te T1

V1

1

Vy

y

0.861s

T C0 C1 SaTe

2

2

g

C0

mi i mi i

2

C11

Rd1

Rd 1 Tc

Te

Rd

Sa M g

Vy5.065

C11

Rd1

Rd 1 Tc

Te

1.316

C0 1.4029

T C0 C1 SaTe

2

2

g 0.214m

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 32 

     Los  resultados  arrojados  por  SAP2000  utilizando  el  procedimiento  de  ASCE/SEI  41‐06  muestran  un 

desplazamiento  objetivo  de  0.261  m,  el  cual  difiere  ligeramente  de  0.214  m,  obtenido  manualmente 

aplicando  los  lineamientos  del  Apéndice  A.3  de  la  NSR‐10.  Se  debe  tomar  en  cuenta  que  este  último 

procedimiento tiene varias  limitaciones, una de ellas es que solo toma en cuenta  las fuerzas derivadas del 

primer modo de  vibración  y que  suprime un  factor de  inelasticidad utilizado por ASCE/SEI  41‐06, por  lo 

tanto, para modos superiores y para comparaciones entre ambos procedimientos la respuesta puede variar 

significativamente. 

 

Figura 20. Curva bilineal para la obtención del desplazamiento objetivo 

 

6.3.  EFECTOS  SSI:  ANÁLISIS  NO  LINEAL  ESTÁTICO  PARA  MODELOS  DE  ESTRUCTURAS  

SOBRE  RESORTES  (FEMA  440,  ASCE/SEI  41‐06)   

 

     Al considerar  la flexibilidad de  la cimentación se producen muchos efectos de  interacción dinámica que 

modifican  la respuesta de  la estructura antes distintas excitaciones en su base. La  inclusión del efecto del 

amortiguamiento  estructura‐cimentación‐suelo  induce una mayor disipación de  energía del  sistema  y  las 

respuestas en la estructura pueden diferir enormemente.  

6.3.1.  EFECTOS  CINEMÁTICOS 

 

 

 

 

be Lx Ly 83.058 ft

RRSbsa 11

14100

be

T

1.20

0.895

Page 37: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

 

RRSbs

RRSe

RRS

ifhre

O EDIFICIO TORsidad de los An

Figura 2

sa 11

141

cos2

T 0.6

RRSbsa RRS

Vs T

educido20

RRENOVA des • Bogotá, 

Tabla 11. Va

21. Espectro de pse

T

s

0.000 0.895

0.150 0.895

0.500 0.967

1.000 0.986

1.200 0.989

1.250 0.989

1.350 0.990

1.450 0.991

1.550 0.992

1.650 0.992

1.750 0.993

1.850 0.993

1.950 0.994

2.000 0.994

RRSbs

 

1

100

83.058

T

1s

e

65 Vs

0.95

Se 0.933

0 "Considerar

Colombia 

ariación del espec

eudo‐aceleración 

5 0.453

5 0.453

7 0.897

6 0.974

9 0.982

9 0.983

0 0.986

1 0.988

2 0.989

2 0.990

3 0.991

3 0.992

4 0.993

4 0.993

sa RRSe

 

1.20

0.98

52

r SSI" "No co

 

 

 

 

 

tro considerando 

para FFM y FIM s

(Sa

0.405 0

0.405 0

0.867 0

0.960 0

0.971 0

0.973 0

0.976 0

0.979 0

0.981 0

0.983 0

0.984 0

0.986 0

0.987 0

0.987 0

RRS

 8

nsiderar SSI"

Ing. A

 los efectos cinem

sin amortiguamien

a)FFM (Sa) FFM

g m/s ²

0.300 2.943

0.630 6.180

0.630 6.180

0.630 6.180

0.630 6.180

0.456 4.473

0.422 4.140

0.393 3.855

0.368 3.610

0.345 3.384

0.326 3.198

0.308 3.021

0.292 2.865

0.270 2.649

"Consider

Amineangel S

 

máticos 

 

nto suelo‐estructu

M (Sa)FIM 

m/s ²

1.193

2.506

5.361

5.933

5.998

4.350

4.040

3.773

3.541

3.326

3.148

2.978

2.827

2.615

 rar SSI"

Salazar Vásqu

ura 

uez 

33 

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DISEÑO EDIFICIO TORRENOVA  Ing. Amineangel Salazar Vásquez Universidad de los Andes • Bogotá, Colombia 

 34 

     El  espectro  de  pseudo‐aceleración  de  ambas  entradas  hace  evidente  el  efecto  cinemático  en  la 

disminución de aceleraciones de la FIM para las altas frecuencias, períodos cortos. 

6.3.2.  EFECTOS  DEL  AMORTIGUAMIENTO  DE LA  FUNDACIÓN 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Determinar el amortiguamiento por radiación del sistema suelo‐fundación: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hreducido 0.70 hn 12.915m

Mreducida 0.70 M 4637506.69kg

kfixed

4 2 Mreducida

T2

334.33MN

m

rx

Lx Ly

14.283m

Kx

8G rx

2 4541497875.57

kg

s2

K

kfixed hreducido2

Tflex

T

2

1kfixed

Kx

226897.66 MN m

r

33 1 ( ) K

8 G9.588m

Rteff

TflexEff

Teff

Rteff 11

asumido

Tflex

T

2

1

0.5

1.077

f a1 Rteff 1 a2 Rteff 1 2

ce 1.5e

rx 1 1.504

a1 ce e

4.71.6 hreducido

r

19.164

Page 39: UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Memoria de Diseño y Cálculo

DISEÑOUnivers

 

     El es

es, com

Esto se 

reducie

genera.

a2

f

0

B5

if B (

Safina

O EDIFICIO TORsidad de los An

spectro de pse

mo era de espe

debe al efecto

endo  el  espect

 

ce 25 lnhr

a1 Rteff

f5

Rteff3

4

5.6 ln 0

1 "Se gene

al

SaFIM

B

RRENOVA des • Bogotá, 

 

 

Figur

udo‐aceleració

erarse, mucho 

o del amortigu

tro  de  diseño,

 

 

reducido

r

1

1 a2 Rtef

5.401

1.022

ra reducción d

Colombia 

 

 

 

 

ra 22. Espectro de

ón del FIM que

menor que el 

uamiento por r

,  de  forma  qu

16

12.86

ff 1 2 1.3

del espectro"

 

 

e pseudo‐acelerac

e incluye el am

obtenido para

radiación del s

ue  se  logre  rep

 

 

66

398

"No existe re

Ing. A

 

 

ción comparativo

mortiguamient

a la respuesta 

uelo que debe

presentar  la  d

educción")

Amineangel S

o del sistema 

en superficie 

e ser incluido d

disipación  de  e

"Se genera re

Salazar Vásqu

 

suelo‐estructu

sin la estructu

de forma artific

energía  que  e

educción del e

uez 

35 

ura, 

ura. 

cial 

sto 

 espectro"