ALUMNOS: CARRASCO SOTOMAYOR FRANZ LAURA CONDORCCAHUA ELOY MOSCOSO PALMA YEISON TEMA: SEMESTRE:
DISEÑO DE COLUMNAS COLUMNAS Y CIMENTACIONES 2010 - I
CUSCO – PERÚ 2010
Alumnos:
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
CONCRETO ARMADO II
ING.FRANCISCO SERRANO
CRITERIOS DE ESTRUCTURACION Entre los principales criterios que se buscó en el plano a trabajar tenemos: 1. La estructura casi en su totalidad es simétrica siendo la pequeña zona de escaleras aislad del edificio lo que resulta despreciable e la simetría del mismo. La estructura es simétrica tanto en planta como en elevación, esto para evitar cálculos complejos y especialmente la excentricidad de la edificación ya que este produce problemas de flexiones y torsiones grandes especialmente ante solicitaciones sísmicas. 2. Debido a que hemos considerado nuestra estructura simétrica, no es necesario pensar en soluciones asimétricas. 3. Se usaron columnas de secciones cuadradas por ser soluciones simétricas más eficientes 4. No contiene juntas de construcción por ser una estructura simétrica. 5. Cada volado considerado en la estructura es mucho menor al tercio recomendado lo que nos indica que no habrá mayor problema por volados en la estructura. 6. En el diseño no se considera sótanos y para esto se pone más énfasis en las cimentaciones. 7. No se utilizaran columnas cortas (columnas chatas),
por su mal
comportamiento especialmente ante solicitaciones sísmicas. 8. El edificio no incluye placas debido a que la rigidez de la estructura desfasa en un valor my pequeño del centro de gravedad, pero seria bueno su aplicación para rigidizar en mejor forma la estructura ya que permite orientar la fuerza sísmica. 9. Se intenta evitar que cada elemento tenga la rigidez necesaria especialmente las columnas que son las mas afectadas por el sismo ya que esta tienen una rigidez mayor o exagerada por lo que los efectos por suma son mayores. 10. Es conveniente la colocación de un elemento rígido a nivel de piso como losas solidas aligeradas, en nuestro caso son losas aligeradas.
Alumnos:
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
CONCRETO ARMADO II
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PREDIMENSIONAMIENTO COLUMNA EXTERIOR
COLUMNA INTERIOR
Alumnos:
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
CONCRETO ARMADO II
ING.FRANCISCO SERRANO
DIMENSIONES DE VIGAS: VIGA PRINCIPAL: Las dimensiones de la viga principal, según al trabajo del concreto 1 son:
50cm
25cm
VIGA SECUNDARIA: SECUNDARIA: Las dimensiones de la viga principal, según al trabajo del concreto 1 son:
50cm
25cm
ESPESOR DE LA LOSA ALIGERADA 5 cm
20 cm
10 cm
Alumnos:
30 cm
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PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS: Mediante la fórmula: Ac
P 0.45 * f ' c
P Area tributaria Numero de Pisos C arg a por piso
P entre 1 y 1.5 entonces
C arg a por piso 1.5 Tn
m2
P (3.45 3.65)(3)(1500) 49110.75
Ac
49110 .75 0.45 * (210 )
668 668 .17
668 .17 25.85 30cm L 668
Sin embargo según el criterio del Ing. Antonio Blanco Blasco, para edificaciones de 3 a 4 pisos se recomienda un área mínima de 1000 cm 2
L 1000 31.62 35cm Luego las dimensiones de la columna serán: Para el primer, segundo y tercer nivel: 0.35 x 0.35
35
35
Alumnos:
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CONCRETO ARMADO II
ING.FRANCISCO SERRANO
ANALISIS ESTRUCTURAL DE LOS PORTICOS METRADO DE CARGAS PORTICO PRINCIPAL
1.2 Metrado de Sobrecargas w L 200 200 3.2 640 640
Alumnos:
Kg m
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
m Kg m
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PORTICO PRINCIPAL
2. METRADO PARA PORTICO SECUNDARIO 2.1 Metrado de Cargas Permanentes ; (Ancho tributario = 3.65 m) 2do y 3er Nivel P. P. Viga = 0.25x0.50x2400 = 300 Kg P. P. Aligerado = 280x3.65
= 1022 Kg
P. P. Piso Terminado = 100x3.65 Peso Muro soga sobre eje = 1800x0.15x2.4 Peso Paralelo 1 (soga) Peso Paralelo 2 (soga)
m
=
m Kg 365 m = 648 Kg
m
0.70 32 Kg m 3 . 65 0.90 160 Kg = 1800x0.15x2.4x 160 m 3.65
2.2 Metrado de Sobrecargas w L 200 200 3.65 730 730
Alumnos:
Kg m
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m
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PORTICO SECUNDARIO
METRADO DE CARGAS POR SISMO Para el metrado de cargas por sismo se tomará en cuenta lo siguiente: - Aligerado _____________________ ________________________ ___ 0.17 m. - Escalera _________________________ ___________________ ______ 0.21 m. - Viga principal ____________________ _____________________ _ 0.25 x 0.50 - Viga secundaria ___________________ 0.25 x 0.50 _________________ _______ 0.35 x 0.35 - Columnas ________________________ ________________________ _ 100 Kg./m2 - S/C techo _______________________ ________________________ __ 300 Kg./m2 - Piso típico ______________________ ___________________ ______ 200 Kg./m2 - Escalera _________________________ Muros – tabiquería equivalente _______ 150 Kg./m2 - Piso terminado ____________________ 100 Kg./m2 CALCULO W 3
Peso techo: Teja 112 m 2 x 280 Kg/m 2 = 31.5 Tn. P.P. Viga principal: 0.25 x 0.50 x 2.4x 8.75 x 4 = 10.5 Tn P.P. Viga secundaria: 0.25 x 0.50 x 2.4x 10 x 3 = 9.00 Tn P.P. columnas: 0.35 x 0.35 x 2.4 x (2.40/2) x 12 =4.23 Tn. Sobre carga (Techo) 1.093
Por lo tanto:
W3 = 31.5 + 10.5 + 9 + 4.23 + 1.093 Alumnos:
W3 = 56.09Tn.
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W3 = 56.09Tn. CALCULO W 2 Peso piso: (10 x 8.75 - 7 x 1)(280 + 100 + 150 + 300/4) = 48.70 Tn. Escalera: contrapaso = 18 cm. Paso = 25 cm. Losa descanso: 2(2.26 1.10)(0.21 2400 100 100 200 200 ) 3.71 Tn. Losa inclinada: (1.13 x 1.10)(0.35 x 2400 + 100 + 200) 2 00) = 1.42 Tn 0.25 x 0.50 x 2400 x 8.75 x 4.00 = 10.5 Tn. P.P. Viga principal: 3.00 = 9 Tn. P.P. Viga secundaria: 0.25 x 0.50 x 2400 x 10 x 3.00 : (0.35 x 0.35 x 2400 x 2.6 x 12) = 9.17 Tn. P.P. columna 17.5 Tn Sobre carga: Por lo tanto:
W2 = 48.70 + 3.71 + 1.42 + 10.5 + 9 + 9.17 + 17.5
W2 = 99.5 Tn.
W2 = 99.5 Tn CALCULO W 1 Peso piso: (10 x 8.75 - 7 x 1)(280 + 100 + 150 + 300/4) = 48.70 Tn. contrapaso = 18 cm. Escalera: Paso = 25 cm. 2(2.26 1.10)(0.21 2400 100 100 200 200 ) 3.71 Tn. Losa descanso: Losa inclinada: (1.13 x 1.10)(0.35 x 2400 + 100 + 200) = 1.42 Tn 0.25 x 0.50 x 2400 x 8.75 x 4.00 = 10.5 Tn P.P. Viga principal: 3.00 = 9 Tn. P.P. Viga secundaria: 0.25 x 0.50 x 2400 x 10 x 3.00 : (0.35 x 0.35 x 2400 x 2.6 x 12) = 9.17 Tn. P.P. columna 17.5 Tn Sobre carga: Por lo tanto:
W2 = 48.70 + 3.71 + 1.42 + 10.5 + 9 + 9.17 + 17.5
W2 = 82.50 Tn.
W1 = 99.5 Tn Luego para realizar el análisis por sismo, se calcula calcula la fuerza cortante basal, basal, mediante la fórmula: H
ZUCS Rd
P
Determinación de la Fuerza cortante basal.Se tomaron como base los siguientes datos: Zona 2 Categoría de Edificación (común (vivienda) ) Suelo flexible Coeficiente de reducción
Z = 0.3 U = 1.0 Tp = 0.9 R=7
S = 1.4 1.25
Periodo fundamental
Donde
Tp : Periodo del suelo T : Periodo fundamental T
Alumnos:
hn C T
; CT = 35 ; h n = 8.70
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Tp C 2.5 T
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T
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8.7
T 0.2485
35
Reemplazando en formula de periodo fundamental
0.9 C 2.5 0.2485 V
ZUSC R
1.25
12.49 C 2.5
* (W 1 W 2 W 3) 0.13125 (56.09 99.5 99.5) 38.26Tn
Piso
Wi (Tn)
hi (m)
Wi*hi (Tn-m)
Fi (Tn)
V
3
56.09
8.7
487.98
12.94
12.94
2
99.5
6.1
606.95
16.09
29.03
1
99.5
3.5
348.25
9.23
38.26
1443.18
38.26
Total
Las cortantes por piso tendrán el siguiente diagrama: 12.94 F3
W3=56 Tn 2.6m
F2
W2=99 Tn
16
W1=99Tn
9.23
2.6m F1 3.5m
Para hallar las fuerzas en cada nudo, para cada pórtico se divide el valor de la cortante entre el número de pórticos en la dirección del sismo, así mismo se agregan las diversas combinaciones de sobrecarga (vivienda 200 Kg/m 2) multiplicado por el ancho tributario.
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Criterios usados para el cálculo de los diagramas 1. Característica s del material usado
2. Dimensiones de las columnas columnas
3. Dimensiones de las vigas
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4. Cargas consideradas para el proceso de calculo
1. Pórtico en análisis
Asignando secciones
Cargando los pórticos
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CHEQUEO EFECTO DE ESBELTEZ 1. PRIMER PISO COLUMNA INTERIOR Los datos arrojados por el ETABS V 9.5.0. Son Datos: Pu esquinera = 35.94 Tn Pu borde = 60.12 Tn Pu interior = 87.14 Tn El sentido de análisis será en el sentido OY por tener mayores momentos MBA = - 0.37 Tn-m MAB = 0.33 Tn-m (Mab)s = 0.14 Tn-m (Mba)s = 0.09 Tn-m f’c = 210 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Sean los detalles en planta y elevación de la estructura:
∑ ∑ ∑ Pu = 87.14*2 + 60.12*6 + 35.94*4 ∑ Pu = 679 tn
Calculo del reajuste sísmico:
∑
∑
Corrigiendo los momentos finales tenemos: (Mab)s = 1.18 * 0.14 = 0.165 tn-m. (Mba)s = 1.18 *0.09 =0.106 tn-m.
2. PRIMER PISO COLUMNA EXTERIOR Los datos arrojados por el ETABS V 9.5.0. Son Datos: Pu esquinera = 35.94 Tn Pu borde = 60.12 Tn Pu interior = 87.14 Tn El sentido de análisis será en el sentido OY por tener mayores momentos MBA = - 1.22 Tn-m MAB = 0.81 Tn-m (Mab)s = 0.13 Tn-m (Mba)s = 0.06 Tn-m f’c = 210 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Alumnos:
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
CONCRETO ARMADO II
ING.FRANCISCO SERRANO
Sean los detalles en planta y elevación de la estructura:
ING.FRANCISCO SERRANO ∑ Pu = 87.14*2 + 60.12*6 + 35.94*4 ∑ Pu = 679 tn
Calculo del reajuste sísmico:
∑
∑
Corrigiendo los momentos finales tenemos: (Mab)s = 1.20 * 0.13 = 0.156 tn-m. (Mba)s = 1.20 *0.06 =0.072 tn-m.
3. SEGUNDO PISO COLUMNA COLUMNA INTERIOR Los datos arrojados por el ETABS V 9.5.0. Son Datos: Pu esquinera = 22.13 Tn Pu borde = 36.61 Tn Pu interior = 53.30 Tn El sentido de análisis será en el sentido OY por tener mayores momentos MBA = - 0.50 Tn-m MAB = 0.74 Tn-m (Mab)s = 0.08 Tn-m (Mba)s = 0.06 Tn-m f’c = 210 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Alumnos:
CARRASCO-LAURA-MOSCOSO
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Sean los detalles en planta y elevación de la estructura:
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