concreto armado II

concreto armado IIINGENIERIA CIVIL

INGENIERIA CIVIL concreto armado II

Predimensionamiento2013Ingeniera Civil UNSCHUNSCH EstructuracinAlumno: De la Cruz Bonifacio, Jomar PachactecIng.Magist. Yachapa Condea, Rubn Amrico

ContenidoI.- Descripcin del proyecto3I. Ubicacin:3II.- Caractersticas Geomtricas:3III. Caractersticas de los Materiales:3II.- Estructuracin y Predimensionamiento72.1.- Criterios de Estructuracin72.2.- Predimensionamiento8Columnas8Vigas10Losa Aligerada12Columnas13

I.- Descripcin del proyectoI. Ubicacin:

Departamento: Ayacucho Provincia: Huamanga Distrito: Ayacucho

II.- Caractersticas Geomtricas:

Nmero de Pisos:: 4 pisos + azotea rea promedio de piso: 137.52 m2 Altura de Piso a Techo : h = 2.63 m Losa Maciza : t = 0.20 m Alfeizar y parapetos en la azotea : h = 1.00 m Garganta de escalera : t = 0.12 m Paso de la escalera : t = 0.18 m Contrapaso de la escalera : t = 0.28 m

III. Caractersticas de los Materiales:Concreto fc : 210 kg/cm2 (Para estimacin inicial) Modulo de Elasticidad de Conc.: 15000(fc) ^0.5 = 217370.6512 kg/cm2 Peso Esp. C.: 2.4 Ton/m3Acero fy : 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2Albailera fm : 1200 ton/m2 Em: 500fm = 22500 kg/cm2 Peso Esp. Alba. : 1.8 Ton/m3* La norma recomienda que el valor de fc mnimo del concreto es de 175 kg/cm2 para elementos de confinamiento (Art. 9.1.) para un anlisis de albailera confinada.

IV. Arquitectura:El proyecto est destinado a ser usada como oficinas y uso unifamiliar, contando con cuatro pisos y una azotea los cuales estn destinados de esta manera: Primer Piso: Unifamiliar Segundo piso: Oficinas Tercer Piso: Oficinas Cuarto Piso: Oficinas

Ilustracin 1 Fachada del Proyecto Revit ArchitectureLa edificacin cuenta con dos accesos de entrada y una vehicular, cuenta adems de una sola escalera comn que une todos los pisos, cada piso cuenta con los servicios necesarios, posee reas libres que funcionan como ventilacin e iluminacin

A continuacin mostramos un esquema de todos los pisos:

Ilustracin 2 Plano de Proyecto 1er piso

Ilustracin 3 Plano de Proyecto 2do piso

Ilustracin 4 Plano de Proyecto 3 y 4to piso

Ilustracin 5 Plano de Proyecto azotea

Ilustracin 6 Fachada del Proyecto

II.- Estructuracin y Predimensionamiento

2.1.- Criterios de EstructuracinEl proceso de estructuracin consiste en definir la ubicacin y caractersticas de los diferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma que se logre dotar a la estructura de buena rigidez, adems resulte fcil y confiable reproducir el comportamiento real de la estructura.

De las ilustraciones 1-4 podemos darnos cuenta que se trata de una estructura irregular, presenta varios vacios en sus lozas, lo que evita una perfecta resistencia al sismicidad que ofrecen las estructuras regulares.

Para lograr que la estructura se comporte adecuadamente se debe estructurar de tal forma que sea simple, simtrica, hiperesttica y lograr dotarle de la rigidez, resistencia y ductilidad adecuada.

Se tiene un edificio de concreto armado, de un solo bloque, conformado por muros de albailera columnas, vigas, losas aligeradas. El sistema sismorresistente en la direccin X y Y est conformado por prticos y muros de concreto armado.

Un criterio para ver si el edificio es regular es H/A > 4 para considerarse regular, sin embargo nuestro proyecto tiene 2.5 en esa relacin.

Ilustracin 7 Casos a evitar La relacin A/a es 0.59, esta condicin si la cumplimos.

La forma del edificio en elevacin para la relacin altura entre ancho es H/A = 1.77 cumpliendo lo requerido por se menor a 2.5

La separacin entre columnas est dada por la relacin:

Ilustracin 8 Separacin entre columnasLas columnas ms alejadas en nuestro proyecto es de 4.21 m y la altura comn de las columnas es 2.63 m siendo 2h=5.26 m.Podemos observar de la ilustracin 8 que cumplimos la condicin.

Una solucin a la forma irregular de la planta fue agregar vigas de liga, porque debido a la arquitectura no es posible poner muros de corte y porque la separacin por junta ssmica no es recomendable.

Ilustracin 9 Aplicacin de Vigas de liga Las vigas chatas se colocaran en los costados de la edificacin en los que predomina la albailera haciendo trabajar los muros en nuestra edificacin y para compensar esta rigidez se direccionar las columnas en direccin contraa tratando de equilibrar las rigideces en ambas direcciones.2.2.- PredimensionamientoColumnasEl criterio tomado es obtener la mayor rigidez posible, ante la posibilidad de ataques del sismo.

Direccin de las columnas segn sus dimensiones CASO 1CASO 2Ilustracin 10 Direccin de las columnas

Para este ejemplo notamos que b > a , por lo que la direccin a tomar ser la del caso 1, para que el momento de inercia sea mayor a la del caso siguiente.

Para tal caso nuestro proyecto, adoptando la recomendacin, ubica las columnas de acuerdo al criterio.

Ilustracin 11 Aplicacin de este criterio en el proyecto Al trabajar con el momento de inercia yy la rigidez de la columna ser mayor ya que es en funcin del momento de inercia; debido a que la rigidez de la columna viene dada por:

Si el sismo ataca de izquierda a derecha o viceversa de la columna recibir al sismo como se muestra en la figura. En este caso su eje de rotacin es el eje yy y como en este caso la base es menor que la altura el momento de inercia es mayor.

Ilustracin 12 ataque de sismo en la direccin prevista VigasSe requiere que las vigas se coloquen buscando que esta repose sobre su menor longitud.

Ilustracin 13 Ejemplo de cmo colocar las vigas En la ilustracin 9 se deducir a simple vista que el momento de inercia en a es mayor que en b por consiguiente su rigidez es mayor y colocada de esta manera resiste mas

Por este ejemplo apostaremos por poner vigas del tipo a del ejemplo mostrado en nuestro proyecto.

Primer mtodo El peralte (h) ancho (b) mnimo de la viga se obtendr de la siguiente relacin (criterio clsico):

Donde (Ln) es la luz de la vigaPara ambos casos debe cumplirse que

Adems que la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismorresistentes

Como ejemplo para nuestro proyecto (predimensionamiento se adjunta en planos), el ancho adoptado ser de 0.25 m para uniformizar, el peralte para dos casos de nuestro proyecto lo calculamos as en caso de las vigas ms criticas.

Eje G-GLuz= 3.42 entonces

Eje F-FLuz= 3.83 entonces

Segundo mtodoPara predimensionar vigas consideraremos como luz libre, la luz entre vigas y tendremos en cuenta la sobrecarga que soportar. Al igual que las losas, la seccin de las vigas las estimaremos preliminarmente en base al proyecto.

Para predimensionar tendremos en cuenta que el peralte "h" ser igual a:

Eje G-GLuz= 3.42 entonces

Eje F-FLuz= 3.83 entonces

Para predimensionar tendremos en cuenta que el peralte "h" ser igual a:

Para ; tenemos estos parmetros dependientes de la sobrecarga:Cuadro 1S/C (Kg/m2)

20013

25012

50011

75010

10009

Entonces volviendo a nuestro proyecto vemos que su uso es exclusivo para oficinas desde el segundo nivel al cuarto, del reglamento nacional de edificaciones la S/C es de 250 Kg/m2 llegando a 400 kg/m2 en corredores

Aplicamos este criterio en nuestro proyectoEje G-GLuz= 3.42 entonces

Eje F-FLuz= 3.83 entonces , pero por el momento consideraremos 35 cm de peralte.

Losa Aligerada Para edificios residenciales o de oficina las cargas andarn por el orden de los 500 kg/m2 que se considera poco y por ello se usa aligerada. En las construcciones encontraras losas aligeradas de hasta ms 6 mt (con nervios intermedios) y si es muy grande a luz se utilizan aligeradas en dos sentidos.

Las losas macizas se utilizan cuando las cargas son mayores, + 1000 kg/m2, como por ejemplo en techo de los cuartos de maquinas de los ascensores ya que de ah se cuelga el ascensor, y de uso industrial.

El espesor de la losa estar en funcin de la separacin entre apoyos. Si la losa es aligerada, las viguetas se armarn en la direccin en que la separacin entre apoyos sea menor.

Ilustracin 14 Ejemplo de forma de direccionar las losa En la ilustracin 10, la losa aligerada se armar con las viguetas en la direccin de los ejes 1-1; 2-2 , aplicando la regla mencionada en el prrafo anterior.

Ilustracin 15 Aplicacin del criterio en el proyecto

El espesor de la loza cuando actan sobrecargas menores a 300kg/m2 se puede utilizar la relacin:

Para el caso de losas macizas en 2 sentidos y apoyadas sobre sus cuatro lados se decide utilizar la siguiente relacin:

Con los valores obtenidos se decide uniformizar el sistema de techos a un espesor de 0.20 m para losas aligeradas y macizas. Es preciso destacar que en el caso de la losa maciza con un lado libre (ubicada entre los ejes E y F) ser necesario analizar las deflexiones.

* Adems de uniformizar esta regla, podemos saber que es costumbre poner (en Ayacucho) losas aligeradas de 20 cm, debido a la fcil obtencin de las unidades de albaileras para estas dimensiones.

Columnas Se disean para dos casos:Caso1 considerando las cargas de gravedad.La frmula que se usa es:

Donde:P: Carga que soporta la columnaAg: rea de la columnan: Valor de la tabla 2

Tabla 2Tipo C1(para los primero pisos)ColumnainteriorP= 1.10PGn= 0.30

Tipo C1(para los 4 ltimos pisos superiores)Columna InteriorP= 1.10PGn= 0.25

Tipo C2 , C3Columnas Extremas de prticos interioresP= 1.25PGn= 0.25

Tipo C4Columnas de esquinaP= 1.50PGn= 0.20

Donde:C1: Columna centralC2: Columna extrema de un prtico principal interiorC3: Columna extrema de un prtico secundario interiorC4: Columna en esquina

Aplicacin:Columna C2 (exterior) eje D-D superiorrea Tributaria:

Para el metrado de cargas consideramos:P aligerado: 300 Kg/m2Acabado: 100 Kg/m2Tabiquera: 1800 Kg/m3 Peso de vigas : 2400 Kg/m3 un equivalente de 100 Kg/m2Peso de columnas: 2400 Kg/m3 un equivalente de 60 Kg/m2

Y una sobrecarga de 250Kg/m2

La carga calculada es P=13174.3 Kg (carga por piso) obtenida por un metrado aproximado, donde la carga de la columna la podemos tantear

Reemplazando los valores en la frmula:

rea predimensionada para este caso es 25x40

Caso2 considerando las fuerzas ssmicas.La frmula a tener en cuenta es:

Donde:

Para:Z= Factor de zonaU= Factor de usoC= Coef. De amplificacin SsmicaS= Factor de sueloPe= Peso de la edificacinH1= Altura del primer nivelNc= Numero de columnas = Factor para el desplazamiento permisible (distorsin permisible)Ec= Modulo de elasticidad del concreto

Pero esta comprobacin la realizaremos cuando realicemos el metrado de cargas para tener la carga por piso.

Tomando en cuenta este mtodo lo aplicamos a nuestra edificacin:Z = 0.3 Zona 2 (Ayacucho Huamanga)U = 1 Uso de oficinasC : Coef. De amplificacin Ssmica Para suelos intermedios Tp = 0.6Ahora:

Siendo

para edificios de concreto armadoCon esto

C=2.5S= 1.2 para suelos intermedios

Pe: Aproximado de peso de edificacin

Luego:

Para el caso de columnas emplearemos Vs. Segn la ecuacin:

=1/200

Ahora predimensionamos para unas columnas rectangular:

luego la columna adoptada es de 25x40

Conclusiones La estructuracin sirve principalmente para facilitar el diseo posterior ya que nos aseguraremos que las rigideces se parezcan en ambos sentidos del sismo. Algunos criterios de predimensionamiento cambian de versiones respecto a varios autores, sera recomendable usa aquellos que toman factores ssmicos o que sean de estudios recientes y confiables El predimensionamiento de zonas criticas determinar las dimensiones de las dems zonas en nuestra edificacin para que nuestra estructura se acerque a la simetra. Por lo dems se han adoptado las recomendaciones de los autores del diseo estructural, aunque en algunos casos se han cambiado las condiciones de las frmulas planteadas a nuestra realidad preuana mediante el RNE.2 De la cruz Bonifacio, Jomar Pachacutec