diseo estructural en concreto armado de un edificio de 10 pisos en la ciudad de huaraz

UNIVERSIDAD SAN PEDROFacultad de ingeniera

El problema

El Per ha sido un pas ssmico a travs de toda su historia, sin embargo su poblacin se va olvidando a medida que no se producen fenmenos de gran importancia que nos recuerden el alto riesgo que tenemos que sufrir por esta fuerza de la naturaleza.Nuestro pas se encuentra ubicado en una zona de alta actividad ssmica, debido a esto es importante que los ingenieros civiles tengan una adecuada capacidad para realizar un anlisis y diseo ssmo-resistente.El concreto armado es un material muy utilizado en nuestro medio por lo que los ingenieros civiles deben tener un debido conocimiento del comportamiento y diseo del concreto reforzado as como la teora que sustenta el anlisis estructural y la filosofa de los reglamentos que norman los diseos deben ser conocidos por todo ingeniero que se dedique al clculo, diseo y/o construccin.

Antecedentes del problema

a) Diseo estructural en concreto armado de un edificio de nueve pisos, Elmer Cabrera Cabrera, cuidad de Piura.

El diseo en si es un arte, esta afirmacin nos da la certeza que las computadoras, si bien son valiossimas como elementos de anlisis, no reemplazarn al diseador. De acuerdo a los resultados del anlisis ssmico y del anlisis vertical se ha podido verificar que los esfuerzos ssmicos gobiernan el diseo, por eso la importancia de emplear correctamente la norma de diseo sismoresistente.

b) Anlisis y diseo estructural de una vivienda de dos plantas, Jorge Gonzales Ordoez y Moises Alvarado Perez, ciudad de Managua (Nicaragua).

Mediante la aplicacin de las normas nacionales e internacionales como ACI adems de la ayuda del software sap 2000 se puede garantizar el buen funcionamiento de una estructura que permita una buena actuacin ante eventos ssmicos as como la revisin del desplazamiento lateral de la casa en estudio en ambas direcciones de anlisis X y Y, nos revelo que los resultados obtenidos son aceptables permitiendo un buen funcionamiento ante la actuacin de un sismo.

c) Diseo estructural para el proyecto de construccin edificio nueva sede fundacin hogar piccoli saggi, Francisco Chaparro Camargo y Gabriel Duran Moreno, ciudad de Bucaramanga (Colombia).

Se aplicaron los conceptos y normas establecidas para el diseo estructural sismo resistente, encontrando el tipo de estructura adecuada en cada una de las exigencias y caractersticas del proyecto, en este caso el tipo combinado por ser un sistema de prtico de carga y muro estructural.

d) Gua para anlisis y diseo estructural de edificios de hormign armado, Patricio Marcelo Vasco Lpez, Ambato (Ecuador).

Para la realizacin del anlisis y diseo estructural, se idealizan tanto la geometra de la estructura como las acciones y las condiciones de apoyo mediante un modelo matemtico adecuado. El modelo elegido debe ser capaz siempre de reproducir el comportamiento estructural dominante.Todas las estructuras deben ser Diseadas y Construidas para que, con una seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan solicitar durante la construccin y el perodo de vida til previsto en el proyecto as como la agresividad del medio. El anlisis estructural consiste en la determinacin de los efectos originados por las acciones sobre la totalidad o parte de la estructura, con el objeto de efectuar comprobaciones en sus elementos resistentes.

e) Anlisis y diseo de edificios asistido por computadoras, Jos Antonio Taboada Garca y Arturo de Izcue Uceda, cuidad de Lima.

Al usar un programa de cmputo se reduce el tiempo de creacin del modelo y se pueden realizar modificaciones muy rpidamente. Sin embargo, la veracidad de los resultados est en funcin de un modelo que se aproxime al comportamiento de la estructura real.Nuestra norma no est contemplada dentro del programa ETABS, pero es posible obtener los mismos resultados que se obtendran al disear con sta, si se selecciona para el diseo el cdigo ACI 318-99.

f) Anlisis y diseo con ETABS, su aplicacin adecuada y comprobacin de resultados, aplicado a edificios de concreto armado, Luis Saravia Ramrez, (Guatemala).

El programa de Etabs es eficiente para anlisis y diseo estructural, como se comprob en el modelo realizado. El monitorear el proceso, es decir chequeos constantes en las diferentes fases del Anlisis y diseo estructural (geometra, cargas gravitacionales, estticas y dinmicas.) nos genera confianza y certeza en el programa.Por ningn motivo se elimina el criterio del ingeniero estructural, como qued demostr en el anlisis y diseos estructural, simplemente estos programas facilitan los procesos de anlisis y diseos.

Formulacin del problema

Por qu realizar el anlisis y diseo estructural de un edificio de concreto armado?

Justificacin del problema

Es de gran importancia la realizacin de este proyecto, porque ser una gua til para todos los que busquen orientacin en este campo, as de esta manera recordar, organizar y complementar, bajo una forma de aplicacin prctica, los conocimientos adquiridos en los diversos cursos bsicos de la carrera as como familiarizarse con el Reglamento Nacional de edificacin y las normas de anlisis y diseo.

Limitaciones del proyecto tcnico

Falta de un laboratorio adecuado para el estudio de suelos. Por estar localizado nuestro proyecto en la zona aluvionica influir determinantemente en el nmero de niveles a construir.

Objetivo general

Realizar el anlisis y diseo estructural de un edificio de seis niveles mediante la aplicacin de las normas de diseo de concreto armado E-060 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Objetivos especficos

Realizar el estudio del suelo de cimentacin, la estructuracin y predimensionamiento de los elementos estructurales. Desarrollar el metrado de cargas del edificio y el anlisis estructural tanto por cargas de gravedad como por cargas de sismo. Efectuar el diseo de los elementos resistentes principales del edificio: aligerados, vigas, columnas, placas y cimentaciones

CAPITULO IIMARCO TERICO

2.1. ANTECEDENTES Con la finalidad de contextualizar la investigacin, se presenta a continuacin un resumen de los principales trabajos publicados sobre el tema: Diseo estructural en concreto armado de un edificio. Esta revisin permitir apreciar los aspectos que han sido cubiertos al respecto, los niveles de avance obtenidos, las diversas metodologas aplicadas y los temas todava no investigados.

2.2. MARCO TERICO PROPIAMENTE DICHO2.2.1. Marco terico de variable independiente

1.2. Cargas de Diseo.Las cargas de sismo y de gravedad que se utilizarn en el anlisis y diseo del edificio debern cumplir con lo especificado en las siguientes normas del Reglamento Nacional de Construcciones (RNC):

A continuacin se definen los conceptos de las cargas a utilizar en el anlisis y diseo del edificio.

1.2.1. Carga Muerta (CM).Es una carga gravitacional permanente que acta durante la vida til de la estructura como es: el peso propio de la edificacin, el peso de los elementos que ste soporta, los cuales son los tabiques, acabados, maquinaria para ascensores y cualquier otro dispositivo que quede fijo a la estructura.

Peso de la losa aligerada 0.25m de espesor 318.75 kg/m2Peso de la losa aligerada 0.20m de espesor 280.20 kg/m2Peso de acabados 100 kg/m

1.2.2. Carga Viva (CV).Es una carga gravitacional de carcter movible que podra actuar en forma espordica sobre los ambientes del edificio. Entre estas solicitaciones se tiene el peso propio de los ocupantes, muebles, agua, equipos removibles y otros elementos mviles soportados por la edificacin. La carga se supone uniformemente distribuida como se indica en la NTE E.020 Cargas.

Sobrecarga 200 kg/m2 (del 1er al 5to piso) 100 kg/m2 (azotea)

1.2.3. Carga de Sismo (CS).Es una carga dinmica que se produce cuando las ondas ssmicas generan aceleraciones en la masa de la estructura. Esta conjuncin produce las fuerzas de inercia que varan durante el sismo.

1.3. Mtodo de Diseo.El mtodo de diseo que se utilizar ser el de Mtodo de Diseo por Resistencia tambin llamado Mtodo de Diseo a la Rotura o Mtodo de Diseo por Cargas ltimas. Este mtodo se caracteriza por amplificar las cargas actuantes o de servicio en la estructura y estudia las condiciones del elemento a disear en su etapa ltima que es el momento cuando se inicia la falla.La resistencia de diseo se define como la resistencia nominal (resistencia proporcionada considerando el refuerzo realmente colocado) multiplicado por un factor de reduccin de resistencia (). Este factor se debe tomar en cuenta debido a la inexactitud de los clculos, calidad de los materiales, procedimientos constructivos entre otros. Su valor depende del tipo de solicitacin a la que est sometido el elemento estructural y se encuentra definido en el acpite 10.3.2 de la NTE.060.Los factores de multiplicacin de las cargas dependen tanto de la naturaleza de las cargas como de la combinacin de stas. Las combinaciones de las cargas para obtener la resistencia requerida (mnimo valor de la resistencia de diseo) se encuentran definidas en el acpite 10.2 de la NTE.060: Concreto Armado. A continuacin se muestran las combinaciones que se utilizaron para el diseo del edificio.

Para el caso de los elementos estructurales que soportan el empuje lateral del terreno la resistencia requerida ser como mnimo:

En el caso en que la carga muerta y/o carga viva reduzcan el efecto del empuje lateral se usar:

1.4. Materiales empleados.Los materiales empleados son el acero de refuerzo y el concreto. En los prrafos siguientes se especifican las caractersticas de cada uno de estos materiales.

1.4.1. Acero de refuerzo.Se utilizarn barras de acero corrugado de calidad grado 60. En el siguiente cuadro se enuncian dos propiedades fundamentales del acero que servirn para el diseo de los elementos.

1.4.2. Concreto.El concreto tiene buena resistencia a la compresin pero no tiene tanta resistencia a la traccin, la cual es complementada con el acero de refuerzo. En el siguiente cuadro se muestran algunas propiedades del concreto.

1.5. Normas empleadas.Tuvimos en cuenta lo relativo a las normas contenidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Las normas empleadas fueron las siguientes:

ESTRUCTURACIN Y PREDIMENSIONAMIENTOEl proceso de estructuracin consiste en definir la ubicacin y caractersticas de losdiferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma quese logre dotar a la estructura de buena rigidez, adems resulte fcil y confiablereproducir el comportamiento real de la estructura.Mediante el predimensionamiento se brindar las dimensiones mnimas a lassecciones de los elementos estructurales para que tengan una buena respuesta antesolicitaciones por carga de gravedad y de sismo.

2.1 PARA CARGAS DE GRAVEDADEstructuracinLas vigas fueron ubicadas en zonas donde existen tabiques que dividen los ambientes,de tal forma que sirva tambin como dintel para los vanos, logrando de esta formaconservar la arquitectura. Se proyectaron vigas chatas en las losas aligeradas dondeexiste la presencia de tabiques paralelos al sentido de techado, de tal forma que elpeso del tabique sea soportado ntegramente por la viga chata.Se plante el uso de losa aligerada con viguetas prefabricadas (pretensadas)procurando la continuidad de tramos y el apoyo en la luz menor. Sin embargo, sedecidi usar losa maciza en zonas de bao para evitar romper las viguetas almomento de la instalacin de la tubera de agua y desage.Predimensionamiento

Losas: Para predimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en unsentido se sigui la Norma E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que paraprescindir de la verificacin de deflexiones, cuando actan sobrecargas menores a300kg/m2, se puede utilizar la relacin:

Para el caso de losas macizas armadas 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 de0.20 m para losas aligeradas y macizas. Es preciso destacar que en el caso de la losamaciza con un lado libre (ubicada entre los ejes E y F) ser necesario analizar lasdeflexiones. Vigas: El peralte (h) y ancho (b) mnimo de la viga se obtendr de las siguientesrelaciones:Vigas continuas Vigas simplemente apoyadasAdems la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismorresistentes.

Como ejemplo se presenta el predimensionamiento para las vigas VT01 y VT 05 (verplanos) que son las de mayores longitudes.Viga VT 01:Luz = 5.73 h = 5.73/14 = 0.41 mViga VT 05:Luz = 6.40 h = 6.40/14 = 0.46 mPara uniformizar el diseo se opta por utilizar un peralte h = 0.50 m y un ancho b=0.25m en todas las vigas Columnas: Se predimensiona de tal forma que el esfuerzo axial mximo en laseccin de la columna bajo solicitaciones de servicio sea igual o menor a 0.45 fc,entonces:P= # pisos x rea tributaria x carga unitariaEn algunos casos se incrementa la seccin de la columna con la finalidad de reducir laluz libre de vigas.6La tabla 2.1 muestra que el rea requerida para la columna C1 fue de 1,321 cm2, perose increment la seccin transversal de la columna para reducir la luz libre de la vigaVT 05.

Diseo estructural en concreto armado de un edificio de 6 niveles en la ciudad de Huaraz.Estudiante, Guilln Milla, Luis.