Trabajo-Final-de-Concreto-Armado-I (1).docx

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CONCRETO ARMADO I

“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CONCRETO ARMADO I

DOCENTE:

Ing. Francisco Serrano Flores. ALUMNOS:

 

CordoniJaraVernicaIs!"i. &a"ani Ra"os Frangois Brig'on.

#$#%%# #$()*%

FECHA DE ENTREGA:

$(

de Dicie"+re del )(#%

)(#%, II TRABAJO

Página

TRABAJO

Página

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CONCRETO ARMADO I I.

INTRODUCCION

Nuestro país se encuentra ubicado en una zona de alta actividad sísmica, debido a esto es importante que los ingenieros civiles tengan una adecuada capacidad para realizar un análisis y diseño sísmo-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 diseño del concreto reorzado. Está compuesto por materiales de ácil adquisici!n y que, salvo el cemento se encuentran todo el resto de sus componentes en estado natural. " que además por la gran compatibilidad entre el concreto y el acero de reuerzo, puede ser utilizado en casi todo tipo de estructuras pues soporta todo tipo de solicitaciones. #a teoría que sustenta el análisis estructural y la ilosoía de los reglamentos que norman los diseños deben ser conocidas por todo ingeniero que se dedique al cálculo, diseño y$o construcci!n. El presente traba%o contiene todos los criterios de estructuraci!n y observaciones analizadas en el plano de la vivienda de & pisos. ' parte de ello, contiene el predimensionamiento de elementos estructurales como son( vigas) tanto principal como secundaria, columnas y losa aligerada. En otro ítem se muestra el respectivo metrado de cargas verticales, sobrecargas, metrado de cargas *orizontales por sismo y un análisis sísmico estático. ' continuaci!n se presenta el modelamiento y cálculo de la estructura con ayuda del programa E+' /&././ obteni0ndose los diagramas de las envolventes de momentos lectores y cortantes. +ambi0n se presenta el diseño de un tramo de losa aligerada por el 10todo de 2ross con las distintas posiciones de sobrecarga, así como un tramo de escalera. 3ara terminar se presenta el diseño de las vigas tanto principal como secundaria) así como el diseño por corte.

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II.

INDICE

IN1T . RODUCCIÓN ÍNDIC2E.

2 2

3.CRITERIOSDEESTRUCTURACIÓN

5 4

4. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

4.1.

PREDIMENSIONAMIENTODEVIGAS

5

4.1.1.

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGA PRINCIPAL



4.1.2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGA SECUNDARIA

!

4.2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

"

4.#.

PREDIMENSIONAMIENTODECOLUMNAS

1$

4.#.1.

M%TODODE&AMAS'IRO&(EGARRA

4.#.2.

M%TODO DEL INGENIERO ANTONIO BLANCO

5.

METRADO DE CARGAS

11 14 1

5.1.

METRADODECARGASVERTICALES

5.1.1.

METRADO DE CARGAS PERMANENTES )*D+ PARA EL P,RTICO PRINCIPAL1!

5.1.2.

METRADO DE CARGAS PERMANENTES )*D+ PARA EL P,RTICO SECUNDARIO1

5.2.

METRADO DE SOBRECARGAS )*L+ INCLU&ENDO TODAS POSICIONES DE SC2$

5.2.1.

PARAELP,RTICOPRINCIPAL

2$

5.2.2.

PARAELP,RTICOSECUNDARIO

2#

6.

METRADO POR SISMO

1

LAS

25

.1. .1.1.

METRADODECARGAS'ORI(ONTALES METRADO POR SISMO PARA EL ENTREPISO #

25 2

.1.2.

METRADO POR SISMO PARA EL ENTREPISO 2

2!

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4./.&.

1E+5'67 375 817 3'5'E# EN+5E387 /

9:

4.9.

'N;#88./.

3'5'E#3?5+827358N283'#

>././.

EN7#EN+E 6E#68'@5'1' 6E 171EN+7

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>./.9.

EN7#EN+E 6E# 68'@5'1' 6E 275+'N+E

&:

>.9.

3'5'E#3?5+827E2AN6'587

>.9./.

EN7#EN+E 6E#68'@5'1' 6E 171EN+7

&=

>.9.9.

EN7#EN+E 6E# 68'@5'1' 6E 275+'N+E

&=

8.

&/ &9

&:

DISEÑO DE U N TR AMO DE A LIGERADO U TILIZANDO E L MÉTODO DE HARDY CROSS4$

:./.

1E+5'67 6E 2'5@'

:.9.

378287NE6E75E2'5@'

BC

:.9./.

3581E5'37828?N6E75E2'5@'

B9

:.9.9.

E@AN6'37828?N6E75E2'5@'

BB

:.9.&.

+E52E5'37828?N6E75E2'5@'

B4

:.9.B. :.9.D.

2A'5+'37828?N6E75E2'5@' A8N+'37828?N6E75E2'5@'

B: DC

:.&.

EN7#EN+E

:.B.

2;#2A#76E;5E'6E'2E57

:.D.

'2E576E+E13E5'+A5'

:.4.

E58F82'28?N6EEN'N2GE

:.>.

'51'676E#'#7''#8@E5'6'

9.

DISEÑO DE UN TRAMO DE ESCALERA

10.

DISEÑO DE VIAPRINCIPALDEL PRIMER PISO

!2

11.

DISEÑO DE VIASECUNDARIADEL PRIMER PISO

!4

12.

DISEÑO POR CORTE

/9./.

E3'28'18EN+7 6E E+587 - 8@' 358N283'#

13.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BC

D9 D& DD D4 D: D:

44 44

"

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III. CRITERIOS DE ES TRUCTURACION #os principales criterios que son necesarios tomar en cuenta para lograr una estructura sismo-resistente, son( /. 5evisando los planos de la ediicaci!n, se observa que la estructura es sim0trica en planta y asim0trica en elevaci!n. Estas características pueden generan eHcentricidades

9. 2onsiderando la estructura en elevaci!n se recomienda realizar una %unta para evitar la asimetría eHistente. &. No eHiste desase de columnas entre dos elementos del mismo e%e, de *aber eHistido tendría que *aber sido como máHimo un /CI de la luz adyacente. B. EHiste un volado cuya longitud es de C.:Cm. Esta longitud es aceptable ya que es menor a #$& J B./C$& J /.&> m. D. No se aprec ian placas en el plano . Esto cond iciona a que el dimensionamiento de las columnas debe ser lo suicientemente resistente para soportar las uerzas laterales del sismo. 4. En cuanto a densidad de muros, la densidad de muros en la direcci!n " es mayor que la densidad de muros en la direcci!n K lo cual indica que la estructura presenta un me%or comportamiento sísmico en " que en K. >. 2omplementando el aspecto anterior, se considera recomendable la colocaci!n de placas en el sentido K Lel lado con menor longitudM ya que al no eHistir una buena densidad de muros en ese sentido será propenso a deiciencias sismo resistente. :. En el plano se plantean columnas rectangulares. Esto no es conveniente especialmente ante solicitaciones sísmicas ya que no plantean una rigidez similar en ambos sentidos. 3or esta raz!n, para el pre dimensionamiento de las columnas se *a considerado que las dimensiones de las columnas sean cuadradas y estas vayan disminuyendo de dimensi!n a medida que se suba de piso, tal como lo recomiendan los doctores "amas*iro y egarra. =. Gaciendo una revisi!n rápida, se observa que las luces contiguas no son iguales y algunas diieren en más del 9CI entre dos tramos sucesivos. 3or esta raz!n, se puede

/C. e considera que no eHiste problema en lo que se reiere a vigas c*atas y columnas cortas. Estas conllevan a allas sobre armadas y presentan un mal comportamiento

especialmente en corte cuando *ay solicitaciones sísmicas. +ambi0n se veriica que no *ay riesgos por esbeltez de columnas. //. #a ubicaci!n de la escalera es adecuada ya que no genera intererencias en los e%es orto onales ni roduce desase de columnas. #o ue sí se destaca es ue se trata de

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una escalera de un solo tramo enrollada tipo caracol. El elemento rígido considerado a nivel de entrepiso es una losa aligerada.

IV. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 4.1.

P"#$%&#'(%)'*&%#'+) $# ,%-*(

3ara el predimensionamiento de vigas generalmente se considera un peralte de /$/C a /$/& de la luz libre L#M. 'demás de ello, en la Norma 3eruana de 2oncreto 'rmado se indica un valor mínimo para el anc*o de la viga el cual es 9D cm. e usará el criterio de igualar el momento actuante L1uM con el momento resistente L1rM que soporta una viga y se comprobará si dic*os valores concuerdan con las tablas brindadas por 'ntonio lanco.

       

/ 0 Fa3 6 67i8n 9 $.$.  : 0 Ca;ia 6; 3n63 9 21$ a3> aa 6; =3=6n3 =ái=3 9 114. 0 P6a;6 6 ;a Higa 9 1.1. P0 C7ana 6 ;a Higa >6 a>7=6 1. K0 An3 6 ;a Higa K 9 A2$. A0 An3 iK7ai3. 

5esolviendo el sistema de ecuaci!n se obtiene( 'demás se sabe que(

'sumiendo los siguientes valores de carga permanente en lo que respecta a la carga muerta, se tiene(

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CONCRETO ARMADO I Peso *!#" A+!#e",o Peso Peso -o-"+

C"#" " 2 1 1 5

e asume los valores de la carga permanente. #as Onicas inc!gnitas que quedan son la sobrecarga y la luz de la viga. En el siguiente cuadro se muestran relaciones en la que el peralte de la viga está en unci!n de la luz de la viga y la sobrecarga.

S&C  2 '( Pe"+-e

1 4 L

154  (44 L12

344  44 L11

544 7 644 L1$

6onde( b J 't$9

$ E>3g6=3> 6; =a3 Ha;3

b J *$9

4.1.1 P"#$%&#'(%)'*&%#'+) $# ,%- * /"%'%/* e considera una sobrecarga L$2M de 9CC Pg$cm9 debido a que se trata de una vivienda simple.

C**&)(  iendo el valor de # J &.=D m Lver iguraM

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CONCRETO ARMADO I * J #$/9 LegOn la tabla anterior para una $2 de 9CC Pg$cm9M

9

.  9 .     

C*) $# 6 2onsiderando un 't de(

 9

. .     9 . 

e tiene 9 posibilidades(

.  999 .    

#a Norma 3eruana establece que el valor de b debe ser mayor o igual a 9D cm, entonces asumiremos b J 9D cm.

4.1.2. P"#$%&#'(%)'*&%#'+) $# ,%-* (#'$*"%* e considerará una sobrecarga L$2M de 9CC Pg$cm9 ya que se trata de una vivienda simple, entonces tenemos(

CÁLCULO DE  'nálogo al cálculo de viga principal, siendo el valor de # J B.=C m y * J #$/9.

9

.  9 .   9  

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CONCRETO ARMADO I

CÁLCULO DE 6 2onsiderando un 't de(

9 

.  

.  9.

e tiene 9 posibilidades(

.  999 . 



 

#a Norma 3eruana establece que el valor de b debe ser mayor o igual a 9D cm, entonces asumiremos b J 9D cm.

A7a;=6n6 6> 3=@n 3n>i6a Higa> 6 ig7a; 6a;6 6n ;a> 3> i6i3n6> 6 ;a 6iai8n a7=6nan3 6; an3 6 ;a> Higa> aa 6; a>3 6 Higa> inia;6>. E; Ing. An3ni3 B;an3 63=i6na 6n 3=a áia 6; 7>3 6 ;a> >ig7i6n6> i=6n>i3n6> aa >6i3n6> 6 Higa> 6ni6n3 6n 76na >3;a=6n6 ;a i=6n>i8n 6 ;a ;7? )L+. L L

SEC (5:4

L

(5:54 #$5$

L

25$ #$$

L L

25!$ #$!$ #$!5 4$!5

L

#$"5 #$$

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3ara la viga principal con una luz de &.=D m, me%oraremos la secci!n utilizando un valor promedio entre &D y BC. #uego la secci!n sería de 2540. 3ara la viga secundaria con una luz de B.=C m, me%oraremos la secci!n utilizando un valor promedio entre BD y DC. #uego la secci!n sería de 2550. Finalmente el predimensionamiento de las vigas quedaría con las siguientes dimensiones.

4.2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIERADA

3ara determinar el peralte de las losas aligeradas se consideran los siguientes criterios. /M El predimensionamiento de peralte obedece a varias reglas y recomendaciones. 3ara ello nos ayudaremos con la siguiente tabla.

144

SIN ENSANCHE Y CUMPLE D? PARA EL PÓRTICO PRINCIPAL

PRTICO PRINCIPAL EN EL EE 3 7 3 ELEME NTO *IGA ALIGERADO PISO MURO PESO TOTAL

PESO ESPEC>A 1 2 # 4

PESO ESPEC >A  1 1 2 1 15 # 1 15

AN CH O 2' 15

AL OT $' ) $ 2. $

DISTA PES NCIA O AL PR EE OPI $ $.$$ 2. 1!5 $ $.$$

TECHO $TODOS LOS TRAMOS) ELEME NTO VIGA ALIGERADO PISO MURO SOGA PESO TOTAL

PESO ESPEC> aga> 7n7a;6> >6 6n76nan a 1. = 6; 66 B-B.

21!.5$ a3nKaa>614f $.$ L3>a 3n Kaa> 37gaa> 3n   42$$ $.$ L3>a 3n Kaa> 37gaa> 3n   42$$ $.$

Asando ierro de /$BY y reemplazando en la !rmula, se tiene(

h/9 .      h/9 . 

#uego el espaciado será(

9

.  .   9 .  

Entonces inalmente se tiene(

F f  .  

.!. VERIHICACION DE ENSANC ;ES POR MOMENTOS

e compara el momento máHimo de la envolvente, con el momento obtenido con la siguiente !rmula( 5eemplazando valores, se obtiene(

@AB 9 $.$  $."5  21$  4$  5  )1" X 52+ @AB9 4"$.15 CD X E

El momento máHimo es de(

@A 9 "!."$CD X E 2omparando valores(

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CONCRETO ARMADO I @AB j @A

4"$.15 CDXEj"!."$CDXE(GH IJ KGLGMIKL + POR CORTES

e comparará u con c para lo cual previamente se calcularán estos valores.



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CONCRETO ARMADO I $.$$225 $.$$21  R 3R=O _:QR  X o 9 h/ X h:/    . p. 14.4 X  T 25 p



$.$1#  $.$1$ _  ;:a=?b

I. DISEÑO DE VI A SECUNDARIA DEL PRIMER PISO E; =36;a=i6n3 6n 6; 3ga=a ETABS n3> 6=i6 3n36 6; =3=6n3 =ái=3 6n ;a Higa >67naia 6; i=6 i>3.

K9 25= 9 5$= 9 4= 9 4= m9 4= M7 1.$1 Tn-=  42$$ i8n >6 a;ia A63 =ni=30

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CONCRETO ARMADO I As min

0.7

210

=

x25x46

4200

Am> 9 2.!" =2 OK6nicn3>6 a> 6; >ig7i6n6 6>7;a30 As- @ As1 @

 J 1 J

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4=

1 l #4mm 42=

5$=

4 l 1mm 4= 25 =

CHEFUEO DE 3K6 6; 3n630 V 9 l $.5# K V 9 $."5$.5#21$ 25#. V 9 5."" Tn. CALCULO DEL CORTE REMANENTE V> 9 V7 -V V> 9 1$."! v 5."" V> 9 4. Tn ESPACIAMIENTO POR  . an3 \ #"[ ;9

  .   .   

9 .  

s 3t u

S@342' ") ESPACIAMIENTO POR M?=IMOS V 9 r 1.121$ K e 9 $."5  1.1  21$  25  # 9 12.1fg

12.1 j 4. ] S=á 9 2 9 1".$ =

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CONCRETO ARMADO I S':@152' ) ESPACIAMIENTO POR SISMO EDI 24x2.54x#" #$=

w1$ 15."" 22."

So@14 2' EL ESTRI;AMIENTO 6 3Ki6n6 ;a >ig7i6n6 i>iK7i8n 6 6>iK3>. 1 V 3&8J W 52' 8 V 3&8J W 142' [ III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES





 

#a ediicaci!n consta de columnas de 9DHBC y no de 9DH9D como se prediseñ! en este traba%o. Esto altera los momentos de inercia de estos elementos lo cual no es recomendable. Ana columna cuadrada tiene me%or comportamiento ante acciones sísmicas por su simetría y conservaci!n del momento de inercia en ambas direcciones. #a ubicaci!n de la escalera es adecuada ya que no corta ningOn e%e de vigas y además no genera ningOn desase de columnas entre dos elementos del mismo e%e. e pudo notar que el espesor de la losa de la escalera no es la adecuada ya que t J />cm no se encuentra dentro del rango de #$9D [ #$&C. En el plano se vio la presencia de un volado de C.:C m el cual se encuentra dentro del rango de #$&, siendo # la longitud de la luz pr!Hima al volado. El análisis de la losa aligerada se *izo considerando este volado pero aplicándole la carga tramo adyacente. Este mismo criterio se utiliz! para el modelamiento con del el programa E+' .=.4.