Subido por Jhinson Marcelo Briceño Escobar

Laboratorio

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Universidad Técnica Particular de Loja
Escuela de Ingeniería Civil
Concreto I
Diseño de elementos de hormigón armado
Profesor:
Edwin P. Duque Y. Ing.,Msc.
Version 0.1
13 de noviembre de 2018
Caso
Al sur de la ciudad de Loja se encuentra edificada la vivienda del Ab. Javier Klever Pelaez, implantada sobre un terreno de 300m2 con pendientes menores a 5 % sin edificaciones colindantes. El
Señor Pelaez compró la edificación hace aproximadamente 5años y en la actualidad le ha surgido
la dudad acerca de la seguridad estructural de su vivienda, quiere saber si su edificación es resistente a sismos, es decir, le interesa conocer cuan vulnerable es su edificación ante la ocurrencia de
estos fenómenos naturales. En este sentido, ha contactado a docentes de la Universidad Técnica
Particular de Loja (UTPL), con el fin de realizar los estudios técnicos requeridos. Una vez conocido
y analizado el requerimiento, los docentes de la UTPL concluyen que se debe realizar una evaluación estructural cuyo objetivo sea conocer o determinar el comportamiento sismo-resistente de la
edificación. Para esto, se requiere ejecutar las siguientes actividades:
Revelamiento de la estructura
Estudio Geológico y Geotecnico
Análisis sismo-resiste de la edificación
Análisis de los elementos de hormigón armado
reforzamiento estructural (en caso de ser necesario)
De las actividades indicadas previamente se han realizado y culminado las 3 primeras, es por esto
que se requiere que Ud. realice el análisis de las vigas e indicar si resisten o no los momentos aplicados según el análisis de elementos finitos. Para esto deberá llenar la tabla mostrada a continuación
en función de los cálculos realizados y que serán presentados como anexos el día viernes 30 de
noviembre en el Departamento de Geología y Minas (DGEMIC) a las 9h00.
Elemento
Viga 201
Base
Altura
(m)
(m)
0.3
0.2
Arm. Sup.
3?12mm
Arm. infe
3?12mm
Estribos
1?8mm
Mom. ult.
Mom. Resis.
(kN.m)
(kN.m)
29.7
@10-20
Viga 202
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-14.0
@10-20
Viga 203
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
4.3
@10-20
Viga 204
Viga 205
0.3
0.3
0.2
0.2
3?12mm
3?12mm
3?12mm
1?8mm
y 2?16mm
@10-20
3?12mm
1?8mm
@10-20
-26.0
-21.8
Verifica
Si
No
Table 1 continued from previous page
Eleme.
Viga 206
Base
Altura
(m)
(m)
0.3
0.2
Arm. Sup.
3?12mm
Arm. infe
3?12mm
Estribos
1?8mm
Mom. ult.
Mom. Resis.
(kN.m)
(kN.m)
2.6
@10-20
Viga 207
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
9.0
@10-20
Viga 208
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-25.1
@10-20
Viga 209
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-18.5
@10-20
Viga 210
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-8.4
@10-20
Viga 211
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-21.4
@10-20
Viga 212
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-10.5
@10-20
Viga 213
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-25.4
@10-20
Viga 214
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-21.0
@10-20
Viga 215
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
2.7
@10-20
Viga 216
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-19.1
@10-20
Viga 217
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-20.7
@10-20
Viga 218
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-26.0
@10-20
Viga 219
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-18.9
@10-20
Viga 220
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-13.9
@10-20
Viga 221
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
@10-20
-13.6
Verifica
Si
No
Table 1 continued from previous page
Eleme.
Viga 222
Base
Altura
(m)
(m)
0.3
0.2
Arm. Sup.
3?12mm
Arm. infe
3?12mm
Estribos
1?8mm
Mom. ult.
Mom. Resis.
(kN.m)
(kN.m)
-23.2
@10-20
Viga 223
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-18.4
@10-20
Viga 301
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
4.1
@10-20
Viga 302
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-13.6
@10-20
Viga 303
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
4.5
@10-20
Viga 304
Viga 305
0.3
0.3
0.2
0.2
3?12mm
3?12mm
3?12mm
1?8mm
y 2?16mm
@10-20
3?12mm
1?8mm
-22.0
-11.9
@10-20
Viga 306
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
1.9
@10-20
Viga 307
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-12.5
@10-20
Viga 308
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-21.3
@10-20
Viga 309
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-10.4
@10-20
Viga 310
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
4.6
@10-20
Viga 311
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-18.0
@10-20
Viga 312
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-9.8
@10-20
Viga 313
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
-10.5
@10-20
Viga 314
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
1?8mm
@10-20
-8.8
Verifica
Si
No
Table 1 continued from previous page
Eleme.
Viga 315
Base
Altura
(m)
(m)
0.3
0.2
Arm. Sup.
3?12mm
Arm. infe
Estribos
1?8mm
3?12mm
Mom. ult.
Mom. Resis.
(kN.m)
(kN.m)
Verifica
Si
No
1.7
@10-20
Viga 316
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-14.5
@10-20
Viga 317
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-17.3
@10-20
Viga 318
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-22.4
@10-20
Viga 319
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-17.8
@10-20
Viga 320
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-9.8
@10-20
Viga 321
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-9.8
@10-20
Viga 322
0.3
0.2
3?12mm
1?8mm
3?12mm
-16.7
@10-20
Viga 323
0.3
0.2
3?12mm
3?12mm
[email protected]
-14.3
A continuación se detalla los resultados obtenidos del revelamiento estructural, estudio Geológico
y Geotecnico así como del análisis sismo-resiste.
1.1. Revelamiento estructural
Según el proyecto arquitectónico (Figura 1 y 2) la edificación consiste en una vivienda de dos
niveles, planta baja NIVEL +0,15m, PLANTA alta Nivel +2,70m y terraza accesible Nivel
5,40m, con un área total de construcción de 200m2. La vivienda estará constituida por 7 pórticos
con 12 columnas, que descansan sobre plintos aislados. La estructura es de hormigón armado; el
diafragma rígido está formada por losas de hormigón armado, incluida la terraza accesible. La
vivienda será destinada únicamente para el uso habitacional.
En cuanto al sistema estructural se puede manifestar que es reticular de columnas y vigas planas,
diseñadas en hormigón armado. Las luces máximas son de 5,36m y la altura promedio de entrepiso de 2,70m. Se cuenta con plintos aislados y cadenas de amarre como cimentación. La losa de
entrepiso será alivianado con bloques en todos los paneles.
Figura 1: Plantas arquitectónicas
Figura 2: Cortes arquitectónicas
Para obtener las características mecánicas del hormigón se procedió a realizar una campaña de
extracción de núcleos y ensayos de esclerometrias como muestran la figura 3. Las características
mecánicas de los materiales son las siguientes: En la cimentación, cadenas, columnas, vigas y losas
se empleará hormigón de 21M P a, el acero de refuerzo en barras tendrá un límite de fluencia de
420M P a; las mallas electro-soldadas, un límite de fluencia de 420M P a.
(a) Ábaco de interpolación
(b) Esclerometria perpendicular
(c) Esclerometria sobre losa
(d) Descubrimiento del recubrimiento
Figura 3: Determinación de la resistencia del hormigón mediante esclerómetro
1.2. Estudio Geológico y Geotecnico
El estudio Geológico fue realizado por ETSUELCOM Cia. Ltda , el mismo que tuvo como objetivo
determinar las características mecánicas del suelo mediante la obtención de muestras geotécnicas
del terreno de cimentación. Para esto, el consultor realizó 3 sondeos a percusión de 15,50m de pro-
fundidad, en los cuales se realizaron Ensayos de Penetración Estándar (SPT por sus siglas en inglés)
cada 1,00m así mismo, recuperaron muestras inalteradas tipo bloque en zonas representativas del
área de trabajo, Ver fig 4 :
(a) Starks
(b) Arya y Reeds
(c) Lannisters
Figura 4: Legos.
Entre las normativas utilizadas se destacan.
PENETRACIÓN ESTANDAR (S.P.T.). ASTM D-1586
CLASIFICACIÓN MANUAL-VISUAL DE SUELOS ASTM. D-2488
CONTENIDO DE AGUA. ASTM D-2216
LÍMITES DE ATTERBERG. ASTM D-4318
GRANULOMETRÍA. ASTM D-422
ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL. ASTM D-2850
Estas actividades permitieron concluir lo siguiente: ¨El subsuelo del terreno destinado para la construcción de la estructura está compuesto superficialmente por un RELLENO de espesor variable
entre 1,50m − 3,00m de arcillas limosas y limos arenosos, colore café claro y oscuro, húmedos de
consistencia media, con presencia de grava y pedazos de ladrillo. Seguido de estratos de limos arenosos y arcillosos de baja a alta plasticidad, colores cafés claro, café verdoso y gris azulado, húmedos
y muy húmedos, de consistencia variable entre media y dura, clasificaciones SUCS: ML y MH;
por arenas limosas, color café claro, gris azulado y gris, poco húmedas a húmedas, de compacidad
relativa muy firme a muy densa, clasificación SUCS: SM¨
En base a la información técnica descrita previamente, el tipo de cimentación recomendado es
PLINTOS AISLADOS, con una profundidad de cimentación por debajo del nivel de piso terminado
de 1.50m y una capa de 0.5m de material granular de mejoramiento, la geometría será definida por
las cargas obtenidas del análisis sismo-resistente.
1.3. Análisis sismo-resiste de la edificación
La EVALUACIÓN ESTRUCTURAL se llevó a cabo bajo la premisa de obtener estabilidad y
desempeño sísmico adecuado, en miras de aumentar una planta. El objetivo de esta evaluación
es determinar el nivel de desempeño sísmico de la estructura, incluyendo la verificación de que
si la edificación puede permanecer estable durante y luego de ocurrido el sismo de diseño (Ver
fig.5). Toda la información requerida en la evaluación, fue tomada de los resultados obtenidos en
el Revelamiento de la Estructura y en el Estudio Geotécnico.
En las figuras 6,7 y 8 se muestran las plantas del modelo estructural con la denominación de
cada elemento, no tome en cuenta las secciones indicadas, ya que pertenecen a una propuesta de
reforzamiento.
(a) Modelo de Elementos Finitos
(b) Vista estructural
(c) Deformada ante la acción de cargas vivas (d) Deformada ante la acción de cargas simicas
Figura 5: Análisis simo-resistente
5
V-102: 25x30
372
C4
(30x30)
5
B3
53
360
4
A2
B2
(30x30)
(30x30)
355
V-109: 25x30
5
372
5
5
121
5
5
5
5
5
C2
(30x30)
377
V-106:
25x30
V-113: 25x30
V-105: 25x30
V-117: 25x30
365
V-112: 25x30
5
25x30
360
V-114:
V-110: 25x30
5
449
V-104:
25x30
(30x30)
V-116: 25x30
198
(30x30)
5
(30x30)
444
5
A3
C3
5
V-103: 25x30
360
5
V-11
5: 2
5x30
V-118: 25x30
4
V-111: 25x30
5
(30x30)
5
B4
V-101: 25x30
5
A4
(30x30)
A1
B1
V-107: 25x35
(30x30)
(30x35)
V-108: 25x35
N+0.15 - Superficie total: 16.54 m2
Elemento
Superficie (m2) Volumen (m3) Barras (kg)
Vigas
15.44
Encofrado lateral
5.27
1033
37.63
Pilares (Sup. Encofrado)
19.39
1.46
Total
72.46
6.73
1424
Índices (por m2)
4.381
0.407
86.09
391
Figura 6: Planta N+0.15
C1
(30x30)
A4
B4
V-201: 25x30
C4
V-202: 25x30
(30x30)
(30x30)
V-223: 25x30
V-214: 25x30
V-21
9: 2
5x30
(30x30)
C3
(30x30)
V-205:
25x30
V-204: 25x30
A3
V-203: 25x30
(30x30)
B3
V-222: 25x30
290
25x30
V-215: 20x20
V-218:
V-213: 25x30
(30x30)
V-206:
19820x20
V-207: 25x30
V-208: 25x30
B2
(30x30)
(30x30)
C2
V-209:
25x30
(30x30)
V-221: 25x30
V-212: 25x30
V-217: 25x30
A2
C1
V-211: 25x30
B1
V-210: 25x30
V-220: 25x30
V-216: 25x30
A1
(30x30)
(30x30)
(30x35)
N+2.85 - Superficie total: 91.63 m2
Elemento
Superficie (m2) Volumen (m3) Barras (kg)
Forjados
73.70
8.36
578
16.84
5.46
1301
2.67
582
*Arm. base ábacos
Vigas
Encofrado lateral
75
22.19
Pilares (Sup. Encofrado)
Escaleras
34.80
8.07
1.04
Total
155.60
17.53
2640
Índices (por m2)
1.698
0.191
28.81
104
Nº de bloques de reticular = 482 Uds.
Figura 7: Planta N+2.85
N+2.85
Replanteo
Armadura base en ábacos (por cuadrícula)
Superior: 2∅10
Inferior: 2∅8
No detallada en plano
Escala: 1:50
A4
B4
V-301: 25x30
C4
V-302: 25x30
(30x30)
(30x30)
V-323: 25x30
V-314: 25x30
V-31
9: 2
5x30
(30x30)
C3
(30x30)
V-305:
25x30
V-304: 25x30
A3
V-303: 25x30
(30x30)
B3
V-322: 25x30
290
25x30
V-315: 20x20
V-318:
V-313: 25x30
(30x30)
V-306:
19820x20
V-307: 25x30
V-308: 25x30
B2
(30x30)
(30x30)
C2
V-309:
25x30
(30x30)
V-321: 25x30
V-312: 25x30
V-317: 25x30
A2
C1
V-311: 25x30
B1
V-310: 25x30
V-320: 25x30
V-316: 25x30
A1
(30x30)
(30x30)
(30x35)
N+5.55 - Superficie total: 91.63 m2
Elemento
Superficie (m2) Volumen (m3) Barras (kg)
Forjados
73.70
8.36
479
16.84
5.46
1119
2.67
515
*Arm. base ábacos
Vigas
Encofrado lateral
75
22.19
Pilares (Sup. Encofrado)
Escaleras
34.80
8.07
1.04
Total
155.60
17.53
2291
Índices (por m2)
1.698
0.191
25.00
103
Nº de bloques de reticular = 482 Uds.
Figura 8: Planta N+5.55
N+5.55
Replanteo
Armadura base en ábacos (por cuadrícula)
Superior: 2∅10
Inferior: 2∅8
No detallada en plano
Escala: 1:50
A3
B3
V-401: 25x20
(30x30)
(30x30)
V-402: 25x20
25x20
V-406: 25x20
V-407:
B2
(30x30)
V-403: 25x20
A2
V-405: 25x20
V-408: 25x20
(30x30)
A1
B1
V-404: 25x20
(30x30)
(30x35)
N+8.25 - Superficie total: 32.33 m2
Elemento
Superficie (m2) Volumen (m3) Barras (kg)
Forjados
25.62
2.91
155
6.15
1.41
488
*Arm. base ábacos
Vigas
Encofrado lateral
27
4.35
Pilares (Sup. Encofrado)
18.25
Total
54.37
5.73
912
Índices (por m2)
1.682
0.177
1.41
28.21
Nº de bloques de reticular = 175 Uds.
Figura 9: Planta N+8.25
242
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