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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOLOGIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO ENCARGADO
ESTRUCTURACION DE UN EDIFICIO DE 5 NIVELES
OBJETIVO:
1. Realizar estructural de la estructura.
2. Verificar el el análisis desplazamiento máximo.
3. Determinar los Momentos máximos de diseño para las vigas
4. Diseñar las vigas y la losa del segundo nivel, detallando la cantidad de acero a
emplear.
DATOS:
USO: CATEGORIA A
DATOS ASUMIDOS:
UBICACIÓN: TACNA
ALTURA ENTREPISOS: 3.40m
SOBRECARGA: Centro Educativo=250 Kg/m2
CARGAS:
Peso específico de elementos de concreto armado : 2400 Kg./m3 Peso propio de Losa (e=0.30m) : 420 Kg./m2 Peso por Tabiquería Repartida : 150 Kg./m2 Peso acabados : 100 Kg./m2 Azotea : 150Kg/m2. Sobrecarga : 250Kg/m2 Sobrecarga en azotea : 120Kg/m2
ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO EN CONCRETO ARMADO:
Acero Estructural fy = 4200kg/cm2 Acero Estructura Metálica fy = 2500kg/cm2 Concreto f’c = 280kg/cm2 Módulo de Elasticidad del concreto Ec = 15000√fc kg/cm2 Modulo de Elasticidad del Acero Es = 2.10 E+6 kg/cm2
JULIO CESAR AGUILAR CHANINI CONCRETO ARMADO II
0.30
0.70
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RECUBRIMIENTOS LIBRES:
Vigas r = 4.0 cm Columnas r = 3.5 cm Vigas chatas y losas r = 2.5 cm
NORMAS DE DISEÑO:
Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas. Norma Técnica de Edificación E.060 Concreto Armado. El Código A.C.I. 318-99
I. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS
Usaremos loas aligerada, tomando en cuenta que las viguetas serán paralelas al
tramo más corto posible, descansando sobre vigas principales. Para ello tomaremos
la luz mas critica:
LAB=5 .00m
LBC=7 .00m
LCD=5.00m
El espesor máximo permisible es de 0.30m armado en una sola dirección para
sobrecargas menores a 350kg/m2
t= lc25
=7 .0025
=0 .28≃0.30m
Entonces el espesor del aligerado será de 0.30m armado en un solo sentido.
II. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
1.1. Vigas principales
Las vigas principales se ubicaran sobre los ejes A, B, C, y D con luces
máximos de 7.00 m, el peralte de esta se determinara dentro del margen
de las siguientes condiciones:
h= lc10
=7 .0010
=0 .70m
h= lc12
=7 .0012
=0 .58≃0 .60m
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Elegimos el más crítico, ya que sobre estas vigas hay transmisión de cargas de
gravedad generadas por la losa. Por tanto h=0.70m
El fondo o base será determinado por las siguientes expresiones: Por tanto
establecemos b=0.30m
1.2. Vigas secundarias
Hay que tomar en consideración que esta viga no recibe transmisión de cargas
sin embargo tiene una luz máxima de 7.00m; podemos optar por un peralte de
0.60m pero por razones arquitectónicas definimos su peralte h=0.70m y
b=0.30m.
III. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
Al no tener la distribución arquitectónica en planta, para determinar la densidad de
muros en caso de usarse un sistema de albañilería y ventanas para poder trabajar
para poder elegir el sistema dual que es lo que por lo general se usa para
edificaciones de categoría esencial (A) especialmente en Centros Educativos. Por
tanto trabajaremos con el sistema estructural de pórticos.
3.1. Para soportar cargas de gravedad
Al no tener la estructuración definida para hacer el metrado de cargas,
asumiremos el valor referencial de 1tn/m2 por cada piso; para la columna
más crítica.
AREA DE INFLUENCIA:
A=(3 .50+3.50 )∗(2 .50+2 .50 )=35 .00m2
P=35m2∗1 tn /m2∗4 pisos+35m2∗0.7 tn /m2∗1 piso=164 .50 tn
ACOLUMNA=
P
0 .45∗f'C=164 .50∗1000
0 .35∗280=1678 .6cm2
Elección de secciones:
Como la sección exigida es de forma cuadrada:
La sección seria:
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b=0 .30 (h)=0 .30 (0.70 )=0 .21≃0 .25mhastab=0 .50 (h)=0 .50 (0.70 )=0 .35≃0 .40m
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d=46.23cm≈50 cmd2∗pi4
=1678.6cm2
Optamos por la sección circular de 50cm de diámetro, las cuales serán las
columnas principales ubicadas en el centro de la estructura.
3.2. Para soportar cargas sísmicas
Ubicación: TACNA, zona 3………Z=0.4
Uso: categoría esencial…………..U=1.5
Suelo: Grava Arena Densa……….S=1.0
Amplificación Sísmica:…………..C=2.5
Factor de Reducción:…………….R=8
Calculo del peso total del edificio:
Atotal=17∗17=286m 2.
P=286m 2.∗1 tnm 2
∗4 pisos+286m 2∗0.7 tnm 2
∗1 piso=1344.2 tn
Reemplazando en:
v=ZUCSR
P=0.4∗1.5∗2.5∗1.08
∗1344.2=252.04 tn
Para concreto de f c' =280 kg/cm2
En columnas de acuerdo al RNE φ=0 .75
σ col=φ∗0 .53∗√ f c' =6 .65kg /cm2
A= Vac6.65
=252.04∗10006.65
=37892.51cm 2
Elección de la sección:
Como todos las secciones son de la mismas dimensiones:
A/16=2327.7cm2 columnas de 48x48cm2
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VISTA EN PLANTA DE LA ESTRUCTURA PREDIMENSIONADA:
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ELEVACION LATERAL DE LA ESTRUCTURA:
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IV. METRADO DE CARGAS:
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1. METRADO DE COLUMNA:AREA TRIBUTARIA 1 : COLUMNA C-1
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ANCHO LARGOaligerado 420 2.2 2.2 2032.8V. Principal 504 2.275 1146.6V. Secundaria 504 2.275 1146.6columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 2.65 702.25
6680.65SOBRECARGA 120 2.65 2.65 842.7
842.7aligerado 420 2.2 2.2 2032.8V. Principal 504 2.275 1146.6V. Secundaria 504 2.275 1146.6columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 2.65 702.25tab. Repartida 150 2.65 2.65 1053.375
7734.025SOBRECARGA 250 2.65 2.65 1755.625
1755.625aligerado 420 2.2 2.2 2032.8V. Principal 504 2.275 1146.6V. Secundaria 504 2.275 1146.6columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 2.65 702.25tab. Repartida 150 2.65 2.65 1053.375
7734.025SOBRECARGA 250 2.65 2.65 1755.625
1755.625aligerado 420 2.2 2.2 2032.8V. Principal 504 2.275 1146.6V. Secundaria 504 2.275 1146.6columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 2.65 702.25tab. Repartida 150 2.65 2.65 1053.375
7734.025SOBRECARGA 250 2.65 2.65 1755.625
1755.625aligerado 420 2.2 2.2 2032.8V. Principal 504 2.275 1146.6V. Secundaria 504 2.275 1146.6columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 2.65 702.25tab. Repartida 150 2.65 2.65 1053.375
7734.025SOBRECARGA 250 2.65 2.65 1755.625
1755.625
45481.95
NIVEL ELEMENTOCARGA
UNITARIAAREA TRIB/LONG
1º
PESO MUERTO
PESO VIVA
PESO TOTAL C-2
3º
PESO MUERTO
PESO VIVA
2º
PESO MUERTO
PESO VIVA
PESO MUERTO
PESO VIVA
4º
PESO (Kg)
EJE-A-4
PESO MUERTO
PESO VIVA
5º
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AREA TRIBUTARIA 2:COLUMNA C-3
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ANCHO LARGOaligerado 420 5.7 5.7 13645.8V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 6 6 3600
24492.6SOBRECARGA 120 6 6 4320
4320aligerado 420 5.7 5.7 13645.8V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 6 6 3600tab. Repartida 150 6 6 5400
29892.6SOBRECARGA 250 6 6 9000
9000aligerado 420 5.7 5.7 13645.8V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 6 6 3600tab. Repartida 150 6 6 5400
29892.6SOBRECARGA 250 6 6 9000
9000aligerado 420 5.7 5.7 13645.8V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 6 6 3600tab. Repartida 150 6 6 5400
29892.6SOBRECARGA 250 6 6 9000
9000aligerado 420 5.7 5.7 13645.8V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 6 6 3600tab. Repartida 150 6 6 5400
29892.6SOBRECARGA 250 6 6 9000
9000
184383
EJE-B-3
NIVEL ELEMENTOCARGA
UNITARIA
3º
2º
PESO MUERTO
PESO VIVA
1º
PESO MUERTO
PESO VIVA
AREA TRIB/LONGPESO (Kg)
5ºPESO MUERTO
PESO VIVA
4º
PESO MUERTO
PESO VIVA
PESO TOTAL C-1
PESO MUERTO
PESO VIVA
AREA TRIBUTARIA 3: COLUMNA C-2
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ANCHO LARGOaligerado 420 2.2 6 5544V. Principal 504 5.55 2797.2V. Secundaria 504 5.55 2797.2columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 6 1590
14380.8SOBRECARGA 120 2.65 6 1908
1908aligerado 420 2.2 6 5544V. Principal 504 5.5 2772V. Secundaria 504 5.5 2772columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 6 1590tab. Repartida 150 2.65 6 2385
16715.4SOBRECARGA 250 2.65 6 3975
3975aligerado 420 2.2 6 5544V. Principal 504 5.5 2772V. Secundaria 504 5.5 2772columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 6 1590tab. Repartida 150 2.65 6 2385
16715.4SOBRECARGA 250 2.65 6 3975
3975aligerado 420 2.2 6 5544V. Principal 504 5.5 2772V. Secundaria 504 5.5 2772columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 6 1590tab. Repartida 150 2.65 6 2385
16715.4SOBRECARGA 250 2.65 6 3975
3975aligerado 420 2.2 6 5544V. Principal 504 5.5 2772V. Secundaria 504 5.5 2772columna 486 3.4 1652.4acabados 100 2.65 6 1590tab. Repartida 150 2.65 6 2385
16715.4SOBRECARGA 250 2.65 6 3975
3975
99050.4
2º
PESO MUERTO
PESO VIVA
1º
PESO MUERTO
PESO VIVA
4º
PESO MUERTO
PESO VIVA
EJE C-1
3º
PESO MUERTO
PESO VIVA
NIVEL ELEMENTOCARGA
UNITARIAAREA TRIB/LONG
PESO (Kg)
5ºPESO MUERTO
PESO VIVA
PESO TOTAL C-3
CUADRO RESUMEN DE METRADO EN COLUMNAS:
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5 4 3 2 1C-1 28812.60 38892.60 38892.60 38892.60 38892.60 184383.00C-2 7523.35 9489.65 9489.65 9489.65 9489.65 45481.95C-3 16288.80 20690.40 20690.40 20690.40 20690.40 99050.40
CUADRO RESUMEN DE PESO EN COLUMNAS
NIVEL PESO (kg)COLUMNA AREA TRIB.
PESO TOTAL(Kg)
VERIFICAMOS LAS SECCIONES PREDIMENSIONADAS:
F'c (Kg/cm2) FACTOR AREA BASEC-1 223275.60 280 0.45 1772.03 42.10 50 diam.C-2 54971.60 280 0.35 560.93 23.68 35x35C-3 119740.80 280 0.35 1221.84 34.95 35x35
COLUMNA PESO TOTAL(Kg)CALCULOS
SECCION
Por razones Arquitectónicos se elige la una sección igual para todos las columnas en todos las cinco plantas a diseñar, la que se va a tomar es de 45x45cm2 de sección para las columnas; se pudo verificar que la sección pre dimensionada para estas columnas era la correcta.
2. METRADO DE CARGAS UNITARIAS EN VIGAS:
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0.3 0.7 1 2400 5042.35 1 420 9872.65 1 100 265
Wd 1756 kg/m2.650 1 120 318
Wl 318 kg/mWu 2999 kg/mWu=1.4Wd+1.7Wl
AZOTEA (VIGA EN EJE A-D)
PESO PROPIO DE LA VIGAPESO PROPIO DE LA LOSAPESO DE ACABADO
SOBRECARGA
CARGA ULTIMA
PARA LOS DEMAS NIVELES EL METRADO DE CARGAS UNTARIAS ES UNO SOLO:
0.3 0.7 1 2400 5042.35 1 420 9872.65 1 100 2652.65 1 150 397.5
Wd 2153.5 kg/m2.650 1 250 662.5
Wl 662.5 kg/mWu 4141.15 kg/m
EN PISOS INTERIORES (VIGA EN EJE A-D)
PESO PROPIO DE LA VIGAPESO PROPIO DE LA LOSAPESO DE ACABADOPESO TABIQUERIA REP.
SOBRECARGA
CARGA ULTIMA Wu=1.4Wd+1.7Wl
METRADO EN EJE B Y C
0.3 0.7 1 2400 5045.7 1 420 2394
6 1 100 600Wd 3498 kg/m
6.000 1 120 720Wl 720 kg/m
Wu 6121.2 kg/m
SOBRECARGA
CARGA ULTIMA Wu=1.4Wd+1.7Wl
AZOTEA (VIGA EN EJE B-C)
PESO PROPIO DE LA VIGAPESO PROPIO DE LA LOSAPESO DE ACABADO
PARA LOS DEMAS NIVELES INTERIORES ES DE LA MISMA MANERA Y LOS MISMOS VALORES:
0.3 0.7 1 2400 5045.7 1 420 2394
6 1 100 6006 1 150 900
Wd 4398 kg/m6.000 1 250 1500
Wl 1500 kg/mWu 8707.2 kg/m
EN PISOS INTERIORES (VIGA EN EJE B-C)
CARGA ULTIMA Wu=1.4Wd+1.7Wl
PESO DE ACABADOPESO TABIQUERIA REP.
SOBRECARGA
PESO PROPIO DE LA VIGAPESO PROPIO DE LA LOSA
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3. METRADO DE LOSA TIPICA:
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METRADO DE CARGA PARA LA AZOTEA CON S/C=120kg/m
0.3 0.7 0 2400 00.4 1 420 1680.4 1 100 40
Wd 208 kg/m0.400 1 120 48
Wl 48 kg/mWu 372.8 kg/m
0.4 1 420 1680.4 1 150 600.4 1 100 40
Wd 268 kg/m0.400 1 250 100
Wl 100 kg/mWu 545.2 kg/m
PESO PROPIO DE LA LOSAPESO DE TABIQUERIA REP.PESO DE ACABADO
SOBRECARGA
CARGA ULTIMA Wu=1.4Wd+1.7Wl
PESO DE ACABADO
SOBRECARGA
CARGA ULTIMA
PESO PROPIO DE LA VIGAPESO PROPIO DE LA LOSA
Wu=1.4Wd+1.7Wl
LOSA DE LA AZOTEA
LOSA TIPICO DE CADA PISO
CALCULO DE ESFUERZOS ULTIMOS CALCULADOS POR PROGRAMAS:
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CONCLUSIONES:
1. Se realizó un análisis estructural aplicando programas satisfactorios que
determinan deformaciones, desplazamientos y las envolventes, de la cual
se obtuvo un desplazamiento de 6,6mm. Y esto no excede el límite de
7mm.por acción de fuerzas de gravedad.
2. Se verifico las dimensiones pre dimensionadas de columnas en la cual se
obtuvo el mismo resultado de sección, se mantuvo la dimensión para todos
las columnas por motivos arquitectónicos.
3. En la mayoría de las vigas diseñadas se adoptó la cuantía minina ya que la
cuantía calculada o necesaria no alcanzaba esta mínima cuantía
especificada.
4. En las zapatas, los criterios usados , el refuerzo usados son al parecer
sobredimensionados.
5. En las columnas, el punto de diseño de la columna circular C-3 se ubica casi
al borde del diagrama de interacción, por lo cual la solución sería
incrementar la sección a 55cm. O aumentar la cantidad de acero para
reducir los esfuerzos aplicados en dicha columna.
BIBLIOGRAFIA:
DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO ANTONIO BLASCO BLANCO.
DISEÑO EN CONCRETO ARMADO ROBERTO MORALES MORALES
DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO TEODORO HARMSEN.
DEISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARTHUR H. NILSON
ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO PARK AND PAULAY
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