UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA ANEXO 1: ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO 1.1 Criterios de Estructuración en edificaciones La etapa de estructuración consiste en definir la ubicación y características de los elementos estructurales que conforman el sistema estructural, sin alterar la arquitectura y sin afectar la funcionalidad del edificio. Para cargas de gravedad: El edificio debe contar con elementos estructurales que puedan transmitir todas las fuerzas de gravedad hacia la cimentación. Se busca que las vigas se apoyen en columnas de manera que formen pórticos, evitando que crucen los dormitorios o ambientes amplios como la sala-comedor. Para el sistema de techo se empleará losa aligerada, buscando en el mejor de los casos la continuidad de tramos y que el apoyo se produzca en la luz menor del paño. Se plantea el uso de losas macizas, en aquellos paños que tienen ductos, ya que los bordes libres no aseguran la continuidad de las viguetas de un aligerado. También se plantea las losas macizas en zonas de baño, para que las tuberías de desagüe no alteren el comportamiento de la losa aligerada. Las vigas chatas se proyectan como una transición entre losa aligerada y losa maciza, donde no hay viga peraltada. En aligerados convencionales, las vigas chatas tienen la función de cargar el peso de los tabiques paralelos al sentido del aligerado, esta función de cargar el peso de los tabiques es mediante doble viguetas. CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 1 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA Para cargas de sismo: Por estar en un país ubicado en una zona de alta sismicidad, se requiere que el sistema estructural sea capaz de resistir las fuerzas sísmicas para tener un adecuado comportamiento. Lo ideal es que la estructura sea lo más simple posible teniendo en cuenta los criterios indicados en la NTE E.030 como: simetría, hiperestaticidad, uniformidad y continuidad; y dotarla de una rigidez, resistencia y ductilidad adecuada. 1.2 Pre dimensionamiento de los Elementos Estructurales Mediante el pre dimensionamiento se busca dar dimensiones a los elementos estructurales según los criterios establecidos en la NTE E.060 y teniendo en cuenta las limitaciones de la arquitectura. Estas dimensiones deben verificarse en la etapa de diseño con opción a ser cambiadas de manera de buscar la mejor solución. Losa Aligerada: Las recomendaciones para pre dimensionar el espesor del aligerado recomendados se haga en función de la luz del paño. CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 2 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIÓN Para no verificar deflexiones y evitar problemas estructurales relacionados a las excesivas deflexiones, el predimensionamiento se realiza de acuerdo a la consideración siguiente: h= L 25 Donde: h : Peralte de la losa aligerada L : Luz más corta de techado (L ≤ 7.5 m) ESPESORES DE LOSA ALIGERADA h (cm) 17 20 25 30 Ladrillo de techo 12 × 30 × 30 15 × 30 × 30 20 × 30 × 30 25 × 30 × 30 Peso (kg) Rend. × m² 6.80 8.33 8.00 8.33 9.28 8.33 11.50 8.33 CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 3 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA Vigas: El pre dimensionamiento consiste en establecer dimensiones para un peralte (h) y un ancho (b). El peralte se considera por lo general 1/12 de la luz libre para vigas simplemente apoyadas o 1/14 de la luz libre para vigas continuas. El ancho varía entre 30 y 50% de la altura, además la NTE E060 en el capítulo 21 “Disposiciones Especiales para el Diseño Sísmico” estable que el ancho no debe ser menor de 0.25 veces el peralte ni menor que 25 cm. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Para predimensionar las vigas emplearemos las relaciones h= L 10 b= h 2 8m 6m 8m 4m 4m Donde: h : Peralte de la viga b : Base de la viga L : Luz libre de la viga 4m Para uniformizar las dimensiones de todas las vigas tomaremos el valor más crítico h= 8 10 = 0.80 m 0.80 m b = 0.80 2 = 0.40 m 0.40 m CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 4 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA Columnas: Se pre dimensionan considerando solo la carga axial que presentan, de tal forma que el esfuerzo axial máximo con cargas de servicio sea menor o igual al 45% de la resistencia del concreto (f´c). Por lo tanto el área requerida para las columnas será: 𝑃𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 𝐴𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 = 0.45𝑓´𝑐 Donde: Pservicio = Número de pisos x Área tributaria x Carga unitaria. La tabla 2.3 muestra los valores calculados para el pre dimensionamiento de las columnas como C1 y C2 por carga axial. Tabla 2.3 Pre dimensionamiento de columnas por carga axial CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 5 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 6 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 7 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA 4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Para predimensionar las columnas emplearemos Ag = λ Ps η f 'c Donde: Ag Ps f 'c λ, η : : : : Área de la columna Carga de servicio que soporta la columna Resistencia del concreto Factores de predimensionamiento CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 8 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA 4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS NORMA E.020 - "CARGAS" TABIQUERÍA 6.3. Tabiquería Móvil El peso de los tabiques móviles se incluirá como carga viva equivalente uniformemente repartida por metro cuadrado, con un mínimo de 0.50 kPa (50 kg/m²), para divisiones livianas móviles de media altura y de 1.0 kPa (100 kg/m²) para divisiones livianas móviles de altura completa. Cuando en el diseño se contemple tabiquerías móviles, deberá colocarse una nota al respecto, tanto en los planos de arquitectura como en los de estructuras. LOSA MACIZA Peso losa = 0.15 × 2400 = 360 kg/m² ACABADOS Del 1º al 12º Piso del Edificio Peso de los acabados = 100 kg/m² CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 9 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA 4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Columna E1 (Esquina) 4m Carga Muerta Losa maciza Dimesiones 2.00 3.00 Acabados Tabiqueria viga en x 2.00 2.00 0.40 3.00 3.00 0.80 viga en y Parapeto en x 0.40 0.80 Parapeto en y Columna (Asumido) 0.40 0.40 Piso 12 Total 25920 2.00 100 100 2400 12 11 12 7200 6600 18432 3.00 0.00 2400 270 12 1 27648 0 0.00 3.00 270 2400 1 11 0 12672 TOTAL 98472 Piso 11 Total 19800 1 TOTAL 600 20400 Carga Viva Biblioteca Dimesiones 2.00 3.00 Azotea 2.00 3.00 Carga 360 Carga 300 100 8m 4m 6m 6m C1 P1 6m E1 P2 f 'c = 210 kg/cm² λ = 1.50 η = 0.20 70 Ag = 4245.43 70 a = 65.2 cm Carga de Servicio ( Ps = P CM + PCV ) TOTAL 118872 CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 10 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA 4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Columna P1 (Perímetro) 4m Carga Muerta Losa maciza Dimesiones 2.00 6.00 Acabados Tabiqueria viga en x 2.00 2.00 0.40 6.00 6.00 0.80 viga en y Parapeto en x 0.40 0.80 Parapeto en y Columna (Asumido) 0.40 0.40 Carga 360 Piso 12 Total 51840 2.00 100 100 2400 12 11 12 14400 13200 18432 6.00 0.00 2400 270 12 1 55296 0 0.00 3.00 270 2400 1 11 0 12672 TOTAL 165840 Carga Viva Biblioteca Dimesiones 2.00 6.00 Azotea 2.00 6.00 Carga 300 100 Piso 11 Total 39600 1 TOTAL 1200 40800 8m 4m 6m 6m C1 P1 6m E1 P2 f 'c = 210 kg/cm² λ = 1.25 η = 0.25 70 Ag = 4920.00 70 a = 70.1 cm Carga de Servicio ( Ps = P CM + PCV ) TOTAL 206640 CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 11 UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA 4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Columna P2 (Perímetro) 4m Carga Muerta Losa maciza Dimesiones 6.00 3.00 Acabados Tabiqueria viga en x 6.00 6.00 0.40 3.00 3.00 0.80 viga en y Parapeto en x 0.40 0.80 Parapeto en y Columna (Asumido) 0.40 0.40 Carga 360 Piso 12 Total 77760 6.00 100 100 2400 12 11 12 21600 19800 55296 3.00 0.00 2400 270 12 1 27648 0 0.00 3.00 270 2400 1 11 0 12672 TOTAL 214776 Carga Viva Biblioteca Dimesiones 6.00 3.00 Azotea 6.00 3.00 Carga 300 100 Piso 11 Total 59400 1 TOTAL 1800 61200 8m 4m 6m 6m C1 P1 6m P2 f 'c = 210 kg/cm² λ = 1.25 η = 0.25 E1 80 Ag = 6570.86 80 a = 81.1 cm Carga de Servicio ( Ps = P CM + PCV ) TOTAL 275976 CONCRETO ARMADO I – UNIDAD II - Ing. E. De La Rosa Ríos 12
