Diseño de Vigas, Losa y Columnas

PORTAD A

Diseño Estructural II UNICAH

DISEÑO DE EDIFICIO DE OFICINAS EN CONCRETO REFORZADO Se Pretende diseñar un edifcio de 3 niveles de concreto reorzado, con un área ruta de construcci!n de "3#$%& ' ", el cual tendrá co'o fn alo(ar ofcinas en todas sus )lantas$ El traa(o se desarrollará en tres eta)as* el diseño de colu'nas, el diseño de losas, + el diseño de la ci'entaci!n$

1.

Pre-di Pre -dimen mensio sionam namien iento to

Con el fn de desarrollar un 'odelo analtico con el cual se )uedan ote otene nerr es esu uer erzo zoss tent tentat ativ ivos os de los los die dierrente entess 'ie' 'ie'r ros os de la estructura, es necesario realizar un )re-diseño de las di'ensiones de los ele'entos$ En el diseño se afnará su cálculo$ .a si/uiente i'a/en 'uestra las di'ensiones utilizadas )ara tal fn$

"

Diseño Estructural II UNICAH 19.54m 4.78m

4.78m

15x30cm

5.22m

15x30cm

15x30cm

4.78m

15x30cm

    m      5      8  .      9

    m     c      0      5     x      5      2

    m      6      6  .      4      1

    m     c      0      5     x      5      2

15x30cm

    m      1      8  .      4

    m     c      0      5     x      5      2

15x30cm

    m     c      0      3     x      5      1

    m     c      0      5     x      5      2

15x30cm

    m     c      0      5     x      5      2

15x30cm

    m     c      0      3     x      5      1

15x30cm

 

15x30cm

9.55m

3

Diseño Estructural II UNICAH

VIGAS: •

•

Secci!n de 0&132c'* ue es la utilizada )ara los claros 'ás )eueños )eueños 45$6#', 5$#0' + &$""'7, &$""'7, la cual reciirá reciirá la car/a de la )ared de alañilera e1terior + no reciirá car/as )or )arte de la losa$ Secci!n de "&1&2c'* la utilizada )ara los claros /randes 48$&&' + 8$#& 8$#&'7, '7, so son n las las vi/a vi/ass )rinc )rinci) i)al ales es de la es estr truc uctu tura ra,, las las cual cuales es recien las car/as )rovocadas )or la losa$

A'as vi/as ueron )re-di'ensionadas to'ando co'o reerencia sus claros 4.7$ Su altura es del orden de entre .90& a .9"& + su ase corres)onde a 2$& veces la altura$

CO!"NAS: Se usar usaron on 03 co colu lu'n 'nas as cuad cuadra rada dass co con n di'en di'ensi sion ones es tent tentat ativ ivas as de 2$&2' 1 2$&2' en todo el edifcio, con el o(etivo de realizar el análisis estructural$

OSAS: .a altura de la losa se f(!, en or'a conservadora en 32c'$ :odo el siste'a de losa se diseñ! )ara ue las car/as actuaran en una sola dire direcc cci! i!n, n, al/o al/o ue ue no so solo lo si') si')li lifc fca a el dise diseño ño,, sino sino ue ue ta' ta'i; i;n n )rovee de un 'a+or es)acio interior a la estructura, al lirarla en lo )osile de colu'nas inter'edias, 'u+ )oco deseadas en este ti)o de situaciones$

"ATERIAES: En todos los cálculos se usará concreto de 'ediana resistencia a la co')resi!n de "02 5"2 ?)a 4%2,222 )si7 + ue en los cálculos se usará en la or'a 5""6$"# 0%439574"$&57 > 30.48 cm ≈ 30 cm. #. 5#Kestrio > 5#439#74"$&57 > 5&$6" c' *. 3& c' Por lo tanto los estrios se se)ararán a cada 32 cent'etros$

•

.a secci!n de la colu'na será co'o lo 'uestra la i'a/en a

CO!"NA C-#  Acero longitudinal  longitudinal  4 varillas esquineras #6  y 2 varillas centrales #3.

Refuerzo transversal  Estribos de varilla #3 espaciados a cada 30

continuaci!n*

0%

Diseño Estructural II UNICAH

.a distriuci!n de las colu'nas se 'uestra a continuaci!n*

.

DISE DI SEÑO ÑO DE OSA

Co'o todo el siste'a de losa trans'ite las car/as en una direcci!n, + co'o la relaci!n de la lon/itud del claro de un claro con cualuier otro es cercana a 0, entonces se )uede esco/er la )laca ue )resente las

06

Diseño Estructural II UNICAH

condiciones 'ás desavorales, )ara Lacer su diseño + a)licarlo en todo el siste'a$ El claro 0A, 0B, 0C + 0D or'an una losa continua, + )or lo tanto, estática'ente indeter'inada, indeter'inada, 'ientras ue el claro B0, actuando en la direcci!n contraria, actMa co'o una losa ia)o+ada 4estática'ente deter'inada7, )or lo ue sus solicitaciones de esuerzos son 'enores en sus a)o+os, sin e'ar/o, se usará su condici!n de a)o+o )ara deter'inar el )eralte de la losa$ El claro 'ás desavorale es el de &$"" ', se usará este claro en el diseño, )ero no as sus condiciones de a)o+o, resulta 'ás conveniente idealizar las condiciones de a)o+o de un claro e1tre'o co'o el 0A o el 0D +a ue se )resentan 'a+ores 'o'entos ue en los claros interiores se/Mn los coefcientes de 'o'entos dados )or el ACI$ Ade'ás se verifcará de este 'odo el reuerzo ne/ativo reuerido )ara el a)o+o e1terior$ e1terior$ ?ientras ue el 'o'ento en el a)o+o central será 'enor ue en los a)o+os )ri'arios internos 40900 contra 09027 )or lo ue el reuerzo ne/ativo )ara los a)o+os interiores )ri'arios se )uede a)licar, siendo al/o conservadores, en el a)o+o central$ De esta 'anera se )uede diseñar una losa ue satisa/a las condiciones de todos los claros$

0#

Diseño Estructural II UNICAH

•

Condiciones idealizadas de la losa*

Cálculo de la altura 4L7 > .9"2 > &$""9"2 > 2$$"%0 G 2$32 ', )or lo ue* L > 32 c' r > " c' d > "# c' 08

Diseño Estructural II UNICAH

Cálculo de la car/a  Peso )ro)io )ro)io > 2$32'4"522 2$ 32'4"522 0&2 0& 2 0$54#627 J 0$645827 > "2&0 5$86' .n es el )ro'edio del claro lire + el claro ad+acente, )ara el 'o'ento ne/ativo 4&$""'J5$6#'79" >& ' ?o'ento en el a)o+o e1terior > 1/24 W U n2 ! 1/24"20#1$g/m%

•

"#m%2 ! 213&.4& $g'm "(% 1/1&"20#1%"4.)*%2 ! ?o'ento en el claro > 1/1& W U n2 ! 1/1&"20#1%"4.)*% 31&&.3# $g'm "+% ?o'ento en el a)o+o interior > 1/10 W U n2 ! 1/10"20#1%"#%2 ! #12*.# $g'm "(%

•

•

Su)oniendo a> #$&c' en el a)o+o interior* M U 

 A S = ∅

a fy ( d − )

=

 

512750

0.90 ( 4227.28 )( 23.75 )

=5.675 cm2

2

Se verifca a* a=

) =1.34 cm 0.85 f ' C  b 0.85 ( 210 )( 100 ) A S f  y

=

(

5.675 4227.28

"2

Diseño Estructural II UNICAH M U 

 A S = ∅

a fy ( d − )

=

 

512750

0.90 ( 4227.28 )( 27.33 )

=4.93 cm2

2

De esta 'anera a> 0$3545$839&$%6&7 > 0$0% + As > 5$8" c'"

•

Se usa el 'is'o valor de a )ara toda la losa* M U 

 A S ( claro )= ∅

( )

fy d −

 

∅

316635

0.90 ( 4227.28 ) ( 27.42 )

=3.04 cm2

2

M U 

 A S ( apoy apoyo o ext ext . )=

•

a

=

( )

fy d −

a

=

 

213646

(

)(

0.90 4227.28 27.42

)

=2.05 cm

2

2

@euerzo @euerzo 'ni'o )or a/rieta'iento + te')eratura  A S =0.0018 ( 100 cm ) ( 30 cm )=0.54 cm

2

Este Mlti'o valores 'enor al reuerido )or =e1i!n, )or lo ue s!lo será necesario a/re/ar acero )or te')eratura )er)endicular'ente a la direcci!n estudiada$ •

@evisi!n @evisi!n )or cortante a distancia dQ del a)o+o interior*  U =

(

)(

2051 5.22 1.15 2

)

−2051 ( 0.28 )=5581.80 kg

.a ca)acidad de resistencia al cortante su'inistrada )or el concreto es de*   ! = C =2 √ f ' C bd =2 √ 210 210 ( 100 ) ( 28 )=81151.71 kg  R  O2. U

"0

Diseño Estructural II

UNICAH

)rea de 3ari%%as do5%adas

Vari%%as do5%adas

<

3ari%%as do5%adas de% '%aro si&iente

I I I I I I I I I I I I I I I I I J I I I I I I I I "93 43$&%c'"7 > "$36c'"

395 43$&%c'"7" 43$&%c'"7" > &$35c'" &$35c'"

arillas 3T"2c' 43$&%c'"7 De 'ada * 3ari%%as tendidas4 t endidas4 # se do5%aran 6a'ia arri5a en a7o8os e9teriores. De 'ada  3ari%%as4 * se do5%aran 6a'ia arri5a en a7o8os interiores. E% do5%ado se 6ar$ a ; en %os a7o8os e9teriores 8 en  en %os a7o8os interiores.

Se colocarán ade'ás varillas " a cada 5& c' 42$60 c' "7 co'o reuerzo )or te')eratura en direcci!n )er)endicular al claro analizado$ ""

Diseño Estructural II UNICAH

1.

DISEÑO DIS EÑO DE CI" CI"ENTACI( ENTACI(N N

Para el diseño de la ci'entaci!n se o)tará )or usar un siste'a asado en za)atas aisladas )ara cada colu'na, co'o se La venido Laciendo con los otros 'ie'ros co'o colu'nas + losas, se uscará la za)ata ue 'ás car/a to'a )ara Lacer un diseño unifcado )ara todas las de'ás$ .a si/uiente i'a/en 'uestra las reacciones , en otras )alaras la carr/a de co ca co') ')re resi si!n !n a1ia a1iall ue ue so so)o )ort rta a ca cada da )ila )ilarr$ .a .ass eti etiue ueta tass 'uestran dos ciras* la )ri'era es la car/a sin 'a+orar + la se/unda es la car/a +a 'oderada con los actores del ACI 0#-2#$

Diseño Estructural II UNICAH

1.

DISEÑO DIS EÑO DE CI" CI"ENTACI( ENTACI(N N

Para el diseño de la ci'entaci!n se o)tará )or usar un siste'a asado en za)atas aisladas )ara cada colu'na, co'o se La venido Laciendo con los otros 'ie'ros co'o colu'nas + losas, se uscará la za)ata ue 'ás car/a to'a )ara Lacer un diseño unifcado )ara todas las de'ás$ .a si/uiente i'a/en 'uestra las reacciones , en otras )alaras la carr/a de co ca co') ')re resi si!n !n a1ia a1iall ue ue so so)o )ort rta a ca cada da )ila )ilarr$ .a .ass eti etiue ueta tass 'uestran dos ciras* la )ri'era es la car/a sin 'a+orar + la se/unda es la car/a +a 'oderada con los actores del ACI 0#-2#$

.a 'a+or car/a no 'a+orada es 3#$30 :on, ue se usará )ara el diseño del área de la za)ata$ .a 'a+or car/a 'a+orada corres)onde a &3$%5  :on,  :on, la cual se usará )ara analizar los esuerzos )or cortante en la za)ata$

"3

Diseño Estructural II UNICAH

Datos: Se considerará una resistencia a la co')resi!n )ara la ci'entaci!n de "#2  u 1 el d$)e*o d$)e*o por por pun+onam$e pun+onam$ento nto e) ) at$)f at$)f actor$o actor$o

An$%isis de% 'ortante 'omo 3ia:

"&

Diseño Estructural II UNICAH

 u 2=2.27 ( 17.5 ) ( 130 )=5164.25 kg  c =0.17   √  28 0 ( 130 m ) ( 30 cm )=43071.26 kg  √ f f  c b d =0.17 √ 28 ' 

 (  c >  u 2 lacomprobac lacomprobac$,n $,n de cortante cortante como como -$ga -$ga e) )at$)fa )at$)facto ctor$a r$a .

El 'o'ento =ector en la secci!n W-H de la f/ura anterior será*

"%

Diseño Estructural II UNICAH kg

 Mu =2.27

2 2 ( 47.5 cm )

cm

( 130 cm )=332909.69 kg.cm

2

Su)oniendo a> "c' en el a)o+o interior* M U 

 A S = ∅

a fy ( d − )

=

 

332909.69

0.90 ( 4227.28 )( 27.5 )

=3.18 cm2

2

Se verifca a* a=

A S f  y 0.85 f ' C  b

=

(

  3.18 4227.28

M U 

 A S = ∅

(

0.85 28 0

a fy ( d − )

=

 

)

)( 13 0 )

= 0.43 cm

332909.69

(

0.90 4227.28

)( 2 9.785 9.785 )

=2.94 cm

2

2

De esta 'anera a> 2$534"$8593$0#7 > 2$5 + As > "$85 c'"  A S m$n=

0.25 √ f

f  y

'c

b d=

0.25 √ 280 280 4227.28

( 130 ) ( 30 ) =3.86 cm oierna 2

Pero no menor &e 1.4 b  d

2

/ f  y y =1.4 (130 )( 30) / 4227.28=1.29 c m

Se &sar$n &s ar$n @ 3ari%%as 3ari% %as * >.#'m # ? en am5os sentidos.

"6

Diseño Estructural II UNICAH

% varillas 3

"#