PROYECTO HORMIGON 111.docx

Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas Escuela de Ingeniería Civil

Tema:: Tema Diseño Estructural Estudiantes: González Suárez Jefferson Ronaldo  Litardo Navarrete Angie Jamilex  Mendoza Galarza María Paula  Ontaneda Sarango Jessica



Materia: Hormigón I SUB-GRUPO: #5 Docente:: Docente ING. LEONARDO PALOMEQUE F.

Guayaquil - Ecuador

DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14

Contenido FACHADA PRINCIPAL  ....................................................................................................................... 8 1. DATOS PARA DISEÑO DE EDIFICACIÓN.  ..................................................................................... 1 PRE-DISEÑO DE LA LOSA.   ................................................................................................................. 1 1.3. TABLERO CRÍTICO DE LOSA   ...................................................................................................... 3 CÁLCULO DE CARGA MUERTA (CM) PLANTA BAJA  ....................................................................... 5 TUMBADO Y ENLUCIDO  .................................................................................................................... 6 CÁLCULO DE CARGA MUERTA (CM) PLANTA ALTA  ...................................................................... 7 3.1. REDUCCIÓN DE LAS SOBRECARGAS (CARGAS VIVAS).  ........................................................ 10 3.2. Carga viva (CV) reducida.  ......................................................................................................... 12 3.3. Carga mayorada de diseño (U).  ............................................................................................... 12 3.3. DISEÑO DEL NERVIO.   ............................................................................................................... 12 4.1 PRE-DISEÑO DE VIGAS.  ............................................................................................................. 14 CALCULO DEL CORTANTE BASAL Y APLICACIÓN DE FUERZA SÍSMICA EN PISOS ................... ................. .. 18 CALCULO DE NUMERO DE VARILLAS PARA VIGAS ...................................................................... 32

CALCULO DE ρ DE DISENO DE VIGAS  ............................................................................................ 36 CALCULO DE ρ MAXIMO DE VIGAS  ................................................................................................ 37 CALCULO DE MOMENTO DE DE DISENO  ........................................................................................... 39 CALCULO DE MOMENTOS............................................................................................................... 40

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DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14

INTRODUCCION El objetivo de un sistema estructural es equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las solicitaciones sin colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones). La bondad del diseño depende esencialmente del acierto que se haya tenido en componer un sistema estructural, o mecanismo resistente, que resulte el más idóneo para resistir las acciones exteriores. El presente trabajo consiste en el predimensionado, análisis y diseño estructural de un edificio de tres (3) pisos de hormigón destinados para hospital, ubicado sobre un terreno de 507,48 m2. Se ejecutan los diseños de acuerdo a las normas presentadas por el ACI, distribuyendo el trabajo con el uso de diferentes programas que son necesarios para la estima de valores, entre ellos AUTOCAD, -SAPV14 – EXCEL. Hoy en día el diseño estructural también es basado en la teoría de confiabilidad. El tema de la confiabilidad estructural ha sido uno de los primeros campos de la Ingeniería Civil en ser investigados, y su aplicación en la calibración de códigos de diseño, es uno de las 3

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más útiles. La calibración de un código de diseño estructural consiste en determinar aquellos factores de amplificación de carga y reducción de resistencia que se requieren para obtener una probabilidad de falla deseada o un índice aceptable de confiabilidad,

β. Se puede obtener, de este modo dichos coeficientes para las solicitaciones a los que se encuentra sometida una estructura, de tal modo que la amplitud de la probabilidad de falla sea similar y reducida en todos los casos en la medida de lo posible.

OBJETIVO El presente trabajo tiene por objeto el análisis y diseño estructural en hormigón de un edificio de tres (3) pisos y cubierta, destinados a uso de servicio de hospital público, ubicado sobre un terreno de 507,4 m2.

 ARQUITECTURA DEL PROYECTO El edificio consta de 3 pisos y azotea) El primer piso está constituido. Con un área techada de m2 El segundo piso está constituido por. Con un área techada de m2 El tercer y cuarto piso está constituido por. Con un área techada de m2. La cubierta tiene un área techada de m2

NORMAS Y CARGAS DE DISEÑO 

Códigos del ACI



Altura Altura mínima de vigas no pre esforzadas esforzadas por ACI318S-14. ACI318S-14.

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DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14 

Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas por (NEC-SE-CG(NEC -SE-CG- CARGAS NO SÍSMICAS-2015).

 

Factor de sobrecarga del elemento de soporte KLL por (NEC-SE-CGCARGAS NO SÍSMICAS-2015). Tabla para cálculo de acero mínimo según (ACI318S-14). (ACI318S-14).

CARGAS DE DISENO La característica principal de cualquier elemento estructural es la de poder resistir de manera segura las distintas cargas que pueden actuar durante su vida útil, considerando para su uso y aplicación las reglas o códigos del ACI. Cargas vivas Corresponden a cargas gravitacionales debidas a la ocupación normal de la estructura y que no son permanentes en ella. Debido a la característica característica de movilidad movilidad y no permanencia de esta carga el grado de incertidumbre en su determinación es mayor. Cargas muertas Son cargas permanentes y que no son debidas al uso de la estructura. En esta categoría se pueden clasificar las cargas correspondientes al peso propio y al peso de los materiales que soporta la estructura tales como acabados, divisiones, fachadas, techos, etc. Dentro de las cargas muertas también se pueden clasificar aquellos equipos permanentes en la estructura. Cargas de sismo El sismo es una liberación súbita de energía en las capas interiores de la corteza terrestre que produce un movimiento ondulatorio del terreno. Este movimiento ondulatorio se traduce en una aceleración inducida a la estructura que contando esta con su propia masa y conociendo la 2da ley de Newton se convierte en una fuerza inercial sobre la estructura. estructura. Es inercial porque depende directamente de la masa masa de la estructura sometida al sismo.

ESTRUCTURACIÓN Criterios de estructuración Debido que mientras más compleja es la estructura, más difícil resulta predecir su comportamiento sísmico, es recomendable que la estructura sea lo más simple y sencilla de manera que la idealización necesaria para su análisis sísmico sea lo más real 5

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posible. También debe evitarse que los elementos no estructurales distorsionen la distribución de fuerzas consideradas, pues generan fuerzas en elementos que no fueron diseñadas para esas condiciones.

DISEÑO ARQUITECTONIC ARQUITECTONICO O VISTA EN PLANTA

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FACHADA PRINCIPAL

El procedimiento está basado en códigos y reglamentos existentes de diseño: ACI318S14 NEC-2015 COMITÉ VISIÓN 2000 FEMA 356, 440, 445

1. DATOS PARA DISEÑO DE EDIFICACIÓN. f´c = 240 kg / cm2 fy = 4200 kg / cm2

ƔHA = 2400 kg / m3 ES = 2000000 kg / cm2 u = 0.15-0.20 EC = 15000 = 15000√ 240 240 = 232370

PRE-DISEÑO DE LA LOSA. Para realizar el pre-diseño de la losa, nos guiaremos en la norma (ACI318S-14), (American Concrete Institute), que en su capítulo 7 contiene normas para diseño de losas en una dirección. En el numeral 7.3.1 dice que el espesor mínimo de losas en una dirección son los mismos que los de las vigas, por lo que tendremos que revisar el capítulo 9, numeral 9.3.1. (ACI318S-14). En la siguiente tabla se muestran las condiciones para calcular la altura mínima de vigas no pre-esforzadas pre -esforzadas

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Tabla No. 4. - Altura mínima mínima de vigas no pre esforzadas por ACI318S-14.

Condición de apoyo

 Altura mínima, h

Simplemente apoyada

l/16

Con un extremo continuo

l/18,5

Ambos extremos continuos

l/21

En voladizo

l/8

Para nuestro caso utilizaremos la relación l/21, con ambos extremos continuos.

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1.3. TABLERO CRÍTICO DE LOSA

Determinamos las longitudes mayor y menor de nuestro diseño arquitectónico Longitud mayor de losa = 5.47m Longitud menor de losa = 4.36m ln= 5.47 m

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2.1 Cálculo de altura de losa: h = ln 21

= 5.47 = 0.260

 0.30m

≋

tabla No. No. 4 ACI318S-14

21

Por lo tanto, adoptamos un espesor de losa e = 0.30 m 2.2. Diseño de Losa. 2.2.1. Cuantificación de cargas. En el (NEC-SE-CG-CARGAS NO SÍSMICAS-2015), articulo 4.2.1 para sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas, se establece una carga viva que depende de la ocupación que se le vaya a dar a la estructura. La carga viva está compuesta por las personas, y por cualquier clase de muebles y equipos que ocuparán la edificación. Las sobrecargas mínimas se extraerán de la tabla 9: Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas, Lo, y concentradas Po del (NEC-SE-CG- CARGAS NO SÍSMICAS-2015). Tabla No. 5. - Sobrecargas mínimas uniformemente distribuidas por (NEC-SE-CGCARGAS NO SÍSMICAS-2015).

Carga

Carga

uniforme

concentrada

(Kn/m2)

(KN)

Sala de pacientes

2.00

200

Salas de operaciones, laboratorios y áreas de servicio

3.00

300

Corredores y escaleras

4.00  4.00 

400

Ocupación o Uso HOSPITALES

Para nuestro proyecto tomaremos la carga viva de 2.00 KN/m2.

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CÁLCULO DE CARGA MUERTA (CM) PLANTA BAJA Datos: Peso de bloques = 8.5 kg / u.

Ɣ Acabados con cerámica = 1800 kg / m3 Ɣ Enlucido = 2000 kg / m 3 # de bloques por 12,5 m2 peso de bloque 8.5  ϒ hormigon simple 2000 = h pared = 3,45 long. Pared = 213,95 area total de pared 738,13 area de losa = 30*17,01

U kg Kg/m3 m m m2 507,48

PESO DE PARED POR M2 h

b

w

Peso

Bloque Mortero Pared No Bloque No Bloque Total =

0.39 0.01 1 2.5

0.19 0.01 1 5 12.5

0.09 0.01

7 2000

W Bloque =

87.5

u/m

kg/m2

MORTERO MORTERO Vbloque =

12.5

x

0.19

x

0.09

x

0.39

=

0.083363

Vmortero =

Vpare d YV

-

VBloque

= 0.09

-

0.08336

=

0.006637

w mortero =

= 2000

0.006637

= 13.275

m ³ m ³

kg/m ²

ENLUCIDO 5

DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14

ENLUCIDO Espesor = V enlucido = W enlucido = W pared =

0.015 1 2000 87.5

m x x

+

13.275

0.015 0.015 +

= =

0.015 60

60

=

Kg/m² 160.775

Kg/m2

CALCULO DE LOSA DE COMPRENSION DE 30CM POR M2 DATOS:  Area de piso = h piso = L total pared = w Pared/piso =

526.6 3.45 224.14 236.1

m² m m kg/m²

LOSA LOSA 2D-20

=

337.76

Kg/m²

RECUBRIMIENTO DE PISO RECUBRIMIENTO DE PISO BALDOSA L= W= No Baldosa = W Baldosa = W Enlucido W recubrimiento =

qvivalosa/cub 0.3 0.3 1 11.11

m m / x

0.09 6

= =

qviva=

458.75 Kg/m² 458.75 Kg/m²

11.11 66.67 60 126.67

bal/m Kg/m Kg/m Kg/m²

50 Kg/m²

TUMBADO Y ENLUCIDO 6

DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14

TUMBADO ENLUCIDO espesor del enlucido = 0.015 W Tumbado = 730.5 qm1=

qm2=

695.6

qm3=

679.5

x Kg/m ²

0.015

m

2000

=

Kg/m ²

30 qu baja

1610.6

qu1piso

1568.7

qu2piso

1549.4

qu losa/cubierta

626.8

d=

K(ln)(1-(2C)/(3ln))(1,2) 0,03*(4,56)*(1(2*)/(3ln))(1,2)

Kg/m ²

Kg/m ² Kg/m ² Kg/m ²

1.6 1 1.5 7 1.5 5

CÁLCULO DE CARGA MUERTA (CM) PLANTA ALTA DATOS: Area de piso = h piso = L total pared = w Pared/piso = Area de piso = h piso = L total pared = w Pared/piso =

Bloque Mortero

536.98 3.45 213.95

m² m m

221.00 kg/m² 482.47 3.45 178.71

m² m m

205.5 kg/m²

PRIMER ALTO h b 0.39 0.19 0.01 0.01

w 0.09 0.01

Peso 7 2000 7

DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14 1 Pared 2.5 No Bloque No Bloque Total =

1 5 12.5

W Bloque =

kg/m2

87.5

u/m

MORTERO MORTERO 12.5 Vbloque = Vmortero = Vpared w mortero YV =

x =

0.19 VBloque 2000

x =

0.09 0.09 0.006637

= =

0.015 60 Kg/m²

x 0.39 - 0.08336 = 13.275

= = kg/m²

0.083363 0.006637

m³ m³

ENLUCIDO ENLUCIDO 0.015 m 1 x 0.015 2000 x 0.015

Espesor = V enlucido = W enlucido =

W pared =

87.5

+ 13.275

 Area de piso =

472.7

h piso = L total pared = w Pared/piso =

3.45 m 224.14 m 263.0 kg/m²

+ 60

=

160.775 Kg/m2

458.75 458.75

Kg/m²

m²

LOSA LOSA LOSA 2D-20

=

337.76

Kg/m²

RECUBRIMIENTO DE PISO RECUBRIMIENTO DE PISO BALDOSA

qviva=

qvivalosa/cub

5 0

Kg/m ² 8

DISEÑO ESTRUCTURAL SAP2000 v14

L= W= No Baldosa =

0.3 0.3 1

W Baldosa =

11.1 1

m m / 0.0 9 x 6

W Enlucido W recubrimiento =

= 11.11

bal/m

= 66.67

Kg/m

60 126.6 7

Kg/m Kg/m²

TUMBADO ENLUCIDO TUMBADO ENLUCIDO espesor del enlucido = 0.015 W Tumbado = 757.4 qm1=

0.015 x 2000 Kg/m²

qm2=

Kg/m²

715.4

m = 30 qubaja qu1piso qu2piso qulosa/cubierta d=

qm3=

699.9

Kg/m²

Kg/m² 1642.9 Kg/m² 1592.5 Kg/m² 1573.9 Kg/m² 626.8

1.64 1.59 1.57

K(ln)(1-(2C)/(3ln))(1,2) 0,03*(4,56)*(1(2*)/(3ln))(1,2)

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3.1. REDUCCIÓN DE LAS SOBRECARGAS SOBRECARGAS (CARGAS VIVAS). Todas las sobrecargas distribuidas que se indican en la Tabla 9, del (NEC-SE-CGCARGAS NO SÍSMICAS-2015), se podrán reducir tomando en cuenta las siguientes limitaciones. Según las condiciones presentadas en el (NEC-SE-CG-CARGAS NO SÍSMICAS-2015), SÍSMICAS-2015), no se podrán reducir las siguientes sobrecargas: Sobrecargas en cubierta. cubierta. Cargas sobrecargas pesadas: No se No  se reducirá la sobrecarga cuando la carga viva sea mayor a 4.8 KN/m2, y se podrá reducir en un 20% la sobrecarga cuando existan sobre el elemento de soporte soporte dos o más pisos. Ocupaciones especiales: No se permite la reducción de sobrecargas en lugares utilizados para reuniones públicas. Limitaciones para losas en una dirección: El área tributaria AT para losas en una dirección, no podrá exceder una superficie comprendida por un ancho de la losa, normal a la luz, igual a 1.5 veces la luz principal de la losa y la luz de la losa. Para casos generales en los que el valor de K LL*AT es mayor o igual a 35 m2, los elementos pueden ser diseñados con una carga reducida que se calculará mediante la siguiente ecuación:

Donde: L= Sobrecarga distribuida en KN/m2, aplicada sobre el área tributaria del elemento de soporte.

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Tabla No. 7. - Factor de sobrecarga del elemento de soporte KLL por (NEC-SE-CGCARGAS NO SÍSMICAS-2015).

Elemento

KLL

Columnas Columnas interiores

4

Columnas exteriores sin losas en volado

4

Columnas de borde con losas en volado

3

Columnas esquineras con losas en volado

2

Vigas de borde sin losas en volado

2

Vigas interiores

2

Todos los demás d emás elementos elementos no identif i dentificados icados incluyendo:

Vigas de borde con losas en volado Vigas en volado Losas en una dirección

1

Losas en dos direcciones Elementos que no tengan mecanismos de transferencia de cortante normal a la dirección de la luz

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3.2. Carga viva (CV) reducida.  AT = 5.47* 4.36m = 23,85 m2 K LL (T abla No. 7- NEC-2015). LL = 1.00 valor para losas en una dirección. (Tabla 2 2 2 K LL LL * AT = 23,85 m * 1.00 = 23,85 m