Grupo 7 Taller de Estructuras

Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Obras Civiles TALLER DE ESTRUCTURAS

TALLER DE ESTRUCTURAS PRIMERA ENTREGA GRUPO 7

“Bases de Diseño”

Integrantes:

Profesor:

JAVIER CASTRO MARIO ENCINA MAURICIO GONZÁLEZ JONATHAN LIZAMA DAVID VELASQUEZ

MAURICIO MORENO

Santiago, Mayo, 9 del 2014 TALLER DE ESTRUCTURAS 1

Índice 1.

Bases de Diseño .............................................................................................................. 3

1.1.

Normativa Utilizada .................................................................................................... 3

1.2.

Método de diseño ....................................................................................................... 3

1.3.

Tensiones admisibles de los materiales ........................................................................ 4

1.3.1

Hormigón ................................................................................................................ 4

1.3.2

Acero de refuerzo .................................................................................................... 5

1.4.

Solicitaciones .............................................................................................................. 5

1.4.1

Carga permanente ................................................................................................... 5

1.4.2

Carga Viva o Sobrecarga de Uso ................................................................................ 5

1.4.3

Carga de Sismo ........................................................................................................ 5

1.4.4

Carga de Nieve ......................................................................................................... 6

1.4.5

Carga de Viento ....................................................................................................... 6

1.5.

Combinaciones de carga .............................................................................................. 6

1.6.

Antecedentes del análisis sísmico................................................................................. 7

1.6.1

Zona sísmica ............................................................................................................ 7

1.6.2

Tipo de suelo ........................................................................................................... 7

1.6.3

Categoría ................................................................................................................. 7

1.6.4

Corte basal .............................................................................................................. 7

1.7.

Fundaciones................................................................................................................ 7

1.7.1

Tensiones de diseño................................................................................................. 7

1.7.2

Asentamiento máximo ............................................................................................. 8

1.7.3

Coeficiente de reacción del suelo .............................................................................. 8

1.7.4

Giro de las fundaciones ............................................................................................ 8

1.7.5

Muros subterráneos ................................................................................................. 9

1.7.6

Muros de contención................................................................................................ 9

1.8.

Software de análisis................................................................................................... 10

TALLER DE ESTRUCTURAS 2

1. Bases de Diseño 1.1. Normativa Utilizada



NCh1537 of 2009 – “Diseño Estructural de Edificios - Cargas permanentes y sobrecargas de uso”.



NCh430 of 2008 – “Diseño de Edificios de Hormigón Armado- Requisitos de Diseño y Cálculo”.



Norma NCh431 Of. 77., Sobrecargas de nieve.



Norma NCh432 Of. 71., Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones.



NCh433 of 1996 mod.2009 y DS 2011 N°61 – “Diseño Sísmico de edificios”.



NCh3171 of 2010 Diseño Estructural – Disposiciones generales y combinaciones de carga.



DS61 2011 - NCh433, Decreto que entrega modificaciones a la NCh 433 Of. 96 Mod. 2010 y deroga el DS117_2011-NCH433.



DS62 2011 - NCh430, Decreto que entrega modificaciones a la NCh 430 Of. 08 y deroga el DS60 2011 - NCh430.



ACI-318-2005 – “Building Code Requirements for Structural Concrete”.

1.2. Método de diseño Se adopta la metodología de diseño sísmico, establecida en la NCh 433 of96, la cual establece que las estructuras:



Resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada.



Limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad.



Aunque se presenten daños, se evite el colapso de la estructura durante sismos de intensidad excepcionalmente severa.

El análisis para determinar los esfuerzos internos debido a la acción sísmica y otras cargas, se basa en el comportamiento lineal y elástico de la estructura. El dimensionamiento de los elementos estructurales se realizará por el método especificado en la norma relativa a cada material. Para el hormigón armado se adoptan las disposiciones del código ACI-318-2005.

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1.3. Tensiones admisibles de los materiales

1.3.1



Hormigón

Resistencia especificada 

H30 – 90% Nivel de confianza.



Resistencia a la compresión para un hormigón H30 en probeta cilíndrica, según Tabla.19 del Anexo A de la norma NCh170 of.85 [



]

Resistencia a la compresión

Donde: = 0.65 columnas = área de la sección transversal resistente a compresión.



Resistencia de diseño al corte √ Donde:

=0.75 Estático = 0.6 Sísmico = Área resistente al corte 

Resistencia de diseño a flexo compresión

Donde: = 0.9 viga = 0.65 para = 0.65+(

≤ 0.002

-0.002)*(250/3)

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= 0.9 para

≥ 0.005

(Columnas)

Ac = área que resiste el corte. = deformación unitaria del acero extremo a tracción.

1.3.2 Acero de refuerzo 

A 630-420H



Módulo de elasticidad:



Módulo de corte



Tensión a la Fluencia

[ [

]

] [

]

1.4. Solicitaciones

1.4.1

Carga permanente

La carga permanente se calcula según lo establecido en la NCh 1537 of 2009. Consiste en el peso de todos los materiales de construcción incorporados dentro del edificio, lo que incluye entre otros, muros, losas, cielos, techos, escaleras, tabiques, terminaciones, revestimiento y similares incorporados en ítems de arquitectura y estructura, y equipamiento fijo.

1.4.2 Carga Viva o Sobrecarga de Uso La carga viva se calcula según lo establecido en la NCh 1537 of 2009. Consiste en las cargas de ocupación del edificio, que no incluye cargas de construcción o ambientales, como cargas de viento, nieve, lluvia, sismo, aludes o cargas permanentes.

1.4.3

Carga de Sismo

La carga sísmica para la estructura se calculará según lo dispuesto en la norma NCh 433 Of. 1996, Mod 2009, en conjunto con los decretos señalados que fueron adoptados posterior al terremoto del año 2010.

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1.4.4

Carga de Nieve

La carga de nieve se calcula según lo que indica la norma chilena Norma NCh431 Of. 77 y basándose en la sobrecarga básica de nieve, según a las características geográficas del emplazamiento del edificio.

1.4.5

Carga de Viento

La carga de viento para la estructura se calcula según lo indica la normativa vigente a usar, que para este caso es la Norma NCh432 Of.2010., “Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones”.

1.5. Combinaciones de carga Se consideran las siguientes combinaciones de carga, establecidas en le NCh 3171 Of. 2010 

1.4D



1.2D + 1.6L + 0.5*(Lr o S o R)



1.2D + 1.6*(Lr o S o R) + L



1.2D + 1.6*(Lr o S o R) + 0.8W



1.2D + 1.6W + L + 0.5*(Lr o S o R)



0.9D + 1.6W



1.2D + 1.4E + L + 0.2S



0.9D + 1.4E

D = Cargas Permanentes L = Sobrecarga de uso Lr = Sobrecarga de Techo S = Nieve R = Lluvia W = Viento SO = Sobrecarga especial de operación SA = Sobrecarga accidental de operación

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1.6. Antecedentes del análisis sísmico

Según lo establecido en la NCh433 of 1996 Mod. 2009 1.6.1

Zona sísmica

 1.6.2

Tipo de suelo

 1.6.3

Suelo tipo B (DS61 2011 - NCh433 of 1996 Mod 2009)

Categoría

 1.6.4

Los Ángeles: Zona 2 (Figura 4.1 NCh433 of 1996 Mod 2009)

Categoría III (NCh433 of 1996 Mod. 2009)

Corte basal

Se determinará según lo establecido en la NCh433 of 1996, y el DS61 2011 - NCh433.

1.7. Fundaciones Considerando la estructuración del edificio, en base a muros de hormigón armado, al tipo de suelo del lugar y las características del proyecto, se utilizará un sistema de zapatas aisladas en columnas y corrida bajo muros.

1.7.1

Tensiones de diseño

Las tensiones máximas admisibles a la falla por corte del suelo de fundación se determinaron conforme al criterio de Meyerhof, y cuya expresión es:



[

]



[

]

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1.7.2

Asentamiento máximo

El asentamiento total máximo probable será menor a 2,5 cm para zapatas corridas de ancho y zapatas aisladas de ancho

.

1.7.3 Coeficiente de reacción del suelo Para una placa de 0,30 m x 0,30 m, el coeficiente de reacción del suelo se puede considerar igual a:



[



] estático [

] sísmico

Para una zapata de ancho B(m), los valores anteriores se corregirán conforme a la expresión:

en que:  

para el caso estático para el caso sísmico

En todo caso, el coeficiente de reacción resultante no podrá ser menor a:   1.7.4

[ [

] Estático ] Sísmico

Giro de las fundaciones

Para evaluar el giro de fundación por la acción de momentos estáticos y sísmicos se utilizará la siguiente expresión:

en que: = ángulo de giro de la zapata (rad) = momento actuante (kg x cm) = momento de inercia respecto al eje de la fundación paralelo al eje del momento en cm4. = coeficiente de reacción del suelo para solicitaciones de giro (kg/cm³) Se recomienda adoptar

(Barkan)

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1.7.5

Muros subterráneos

Para el caso estático la ley de empujes estará dada por lo siguiente: ⌈

⌉

Donde : = profundidad del punto considerado en metros = sobrecarga superficial uniformemente distribuida en [

]

Para el caso sísmico, a la distribución anterior deberá agregarse un empuje horizontal correspondiente a un diagrama triangular invertido, cuya expresión es:

[

]

Donde : H = altura total del muro, en metros, en contacto con el suelo z = profundidad, en metros, del punto considerado

Sólo a modo de comprobación a la rotura, se utilizará para el caso sísmico el empuje dado por la norma NCh 433 cuya expresión es:

[

1.7.6

]

Muros de contención



Empujes de suelo

Los coeficientes de empuje se evaluaron mediante la expresión de Coulomb, complementada por Mononobe y Okabe para considerar una situación sísmica en que:

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El empuje horizontal estático crece linealmente con la profundidad de acuerdo a la siguiente expresión: [ ] Donde: z = profundidad del punto considerado respecto al nivel de la superficie del relleno adyacente al muro (m). s = sobrecarga vertical uniformemente repartida en la superficie del relleno (Ton/m²) A la distribución anterior deberá agregarse un incremento sísmico decreciente linealmente con la profundidad igual a: p’ = 0,3 (H – z) (Ton/m²) Donde: H = altura total del muro

1.8. Software de análisis 

ETABS 9



Sap2000 versión 10

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2. Estructuración 2.1. Definición

En esta fase se busca establecer la geometría general de nuestro proyecto de ingeniería, en donde adecuándonos a las exigencias del diseño arquitectónico se fijan las luces de las vigas, separación, altura de columnas, geometría de las losas, muros, fundaciones, materiales a emplear, espesores, entre otros. Es una etapa en que la experiencia, buen juicio o intuición del ingeniero juegan un rol fundamental. Se buscara una estructuración simple y limpia en lo posible de forma que la modelación para la realización de nuestro análisis sísmico se asemeje en gran medida a la estructura real. La estructuración de la Fiscalía de la ciudad de Los Ángeles se observa en las plantas siguientes donde se definieron losas, muros y vigas para cada piso.

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