1. MEMORIAS DE CALCULO (CASA LOTE 76)

SERGIO ANDRÉS DOMÍNGUEZ S.
Ingeniero Civil
Proyecto:
Diseño y Asesoria en Ingeniería Civil
Curaduría:
Bello-Ant
Fecha:
Ciudad:
CASA LOTE 72
EL RETIRO ANT
PLANEACIÓN M/PAL
OCTUBRE DE 2022
DISEÑO ESTRUCTURAL
CASA LOTE 72 (SOTO DEL ESTE)
EL RETIRO - ANT
INGENIERO SERGIO DOMÍNGUEZ
MAT: 05202 - 161250 ANT
Medellín-Antioquia
OCTUBRE DE 2022
SERGIO ANDRÉS DOMÍNGUEZ S.
Ingeniero Civil
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EL RETIRO ANT
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1. ALCANCE y OBJETIVO
SOFWARE
1.1 CARACTERISTICAS BÁSICAS DEL PROYECTO
-
Nombre del proyecto
Ciudad del proyecto
Ingeniero Calculista
Ingeniero Revisor
Sistema Estructural Utilizado
Coefiente de Discipación de Energía R 0
φp
φa
φr
- Parámetros sísmicos
Aa
Av
Tipo de Suelo
Fa
Fv
Coeficiente de Importancia (I)
Capacidad de discipación de Energía
Zona de Amenaza sísmica:
Tipo de fundación
Profundidad (m)
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
CASA LOTE 72
SERGIO ANDRÉS DOMÍNGUEZ
NA
PÓRTICOS RESISTENTES A MOMENTOS
5,00
1,00
1,00
1,00
0,15
0,20
D
1,50
2,00
INTERMEDIA
ZAPATAS AISLADAS
1.50m
Qadm (ton/m 2) = 10,0
1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Realizar el análisis y diseño estructural de 1 nivel , ubicado en el casco urbano del municipio
el Retiro-Antioquia, este debe estar bajo los parámetros mínimo de diseño de la NSR-10,siendo
esta una estructura en concreto Estructural, que debe apuntar hacia el diseño más adecuado tanto
económico como funcional.
1.3 FILOSOFÍA DEL DISEÑO
Las estructuras se deben diseñar considerando los límites especificados a fin de lograr los
objetivos de construibilidad, seguridad y serviciabilidad, considerando debidamente los aspectos
relacionados con la inspeccionabilidad, economía y estética.
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1.4 OBJETIVOS
Se diseñará la estructura con una optima funcionalidad, garantizando un comportamiento adecuado
de la estructura, basándose en los estudios requeridos como lo son topografía, geología y geotecnía
esto con el fin de obtener los parámetros necesarios para un diseño óptimo de la estructura en
cuestión.
1.5 ALCANCE
El titulo C proporciona los requisitos mínimos para el diseño y la construcción de concreto reforzado
de cualquier estructura construida según la NSR 2010 del cual el titulo C forma parte.
El titulo C complementa el reglamento nsr 2010, y rige en todos los aspectos relativos al diseño y a
la construcción de estructuras de CONCRETO REFORZADO. Rige en todo lo concerniente al diseño,
construcción y propiedades de los materiales en todos los casos en que entre en conflicto con los
requisitos contenidos entre otras normas a las que se haga referencia en él.
1.6 GENERALIDADES
Con base en la definición del eje del proyecto, la sección trasnversal del sitio de la estructura, y
partiendo del conocimiento de los estudios básicos de topografía, hidrología, hidráulica, geología,
el estudio de suelos para el diseño de las fundaciones y del diseño estructural, así como los estudios
ambientales y de urbanismo, además del reconocimiento directo del sitio por parte del equipo
diseñador, se deberán realizar todos los diseños estructurales correspondientes al proyecto, que
deberán contener los estudios de evaluación sísmica actualizados.
1.7 NORMAS APLICABLES
El diseño, construcción y supervisión técnica de edificaciones en el territorio de la República de
Colombia debe someterse a los criterios y requisitos mínimos que se establecen en las normas
sismo resistente colombianas, las cuales comprenden:
- La ley 400 de 1997
- La ley 1229 de 2008
- El presente Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes, NSR 2010 y las
resoluciones expedidas por la comisión asesora permanente del Régimen de Construcciones
sismo resistentes del Gobierno Nacional, adscrita al Ministerio de Ambiente, Vivienda
y Desarrollo Territorial, y creada por el art. 39 de la ley 400 de 1997
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2. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA UTILIZADO
El programa utilizado para el análisis y diseño de la estructura es el ETABS, el cual es un programa
especializado en sistemas para modelar edificios que consiste en una interface gráfica que realiza
lo siguiente:
- Dibuja serie de objetos puntos, líneas y áreas que representen el edificio usando
diversas herramientas de dibujo que se encuentran disponibles en la interface gráfica
- Asigna propiedades estructurales (secciones y materiales) y cargas a objetos usando las
opciones del menú asignar.
- Asignar parámetros de división interna a objetos área, si estos o son membranas horizontales
losa o secciones tablero/ tablón que el programa automáticamente divide hacia elementos
necesarios para el análisis del modelo
Cuando el modelo está terminado, el análisis puede ser ejecutado. En ese momento, el programa
convierte de forma automática los modelos basados en objetos en modelos basados en elementos
a esto se le conoce como modelo matemático, El modelo del análisis consiste en nodos. Elementos
barra, elementos de conexión y tipo shell (membrana o placa) elementos en contraste a los objeto
punto, línea y área en el modelo basado en objetos que específico el usuario. La conversión del
modelo del análisis es interno en el programa y esencialmente trasparente para el Usuario.
En ETABS, se refiere frecuentemente a objetos, piezas o miembros y elementos. Los objetos
representan las piezas o miembros estructurales físicos en el modelo. Los elementos, por otro lado
se refieren a los elementos finitos usados internamente por el programa para generar matrices
rigidas. En muchos casos, los objetos y miembros físicos, tendrán correspondencia uno a uno, y son
estos objetos los que dibuja el usuario en la interface de ETABS. Los objetos se han pensado como
una representación exacta de los miembros o piezas físicas. Los Usuarios típicamente no requieren
involucrarse con el proceso de división interna de esos objetos entre los elementos requeridos
para el análisis matemático del modelo.
Una de las caracteristicas más importantes que ofrece ETABS es el reconocimiento de los niveles de
pisos, permitiendo el ingreso de datos de construcción de una forma conveniente y lógica.
Los usuarios pueden definir sus modelos bases de piso-piso, nivel-nivel, de forma análoga en la que
un diseñador trabaja cuando presenta los dibujos del edifico. Los niveles del pisos ayudan a identificar
localizar y ver áreas y objetos específicos en su modelo; Objetos columnas y vigas son localizados
fácilmente usando su localización en el plano y su etiquetado o rotulado en el nivel de piso
En la terminología ETABS, un nivel de piso, representa un plano horizontal que se ve atravez de un
corte del edificio a una elevación específica
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y todos los objetos debajo del dicho plano hasta el siguiente nivel de piso. Debido a que ETABS
entiende de forma inherente la geometría de los sistemas del edificio, el usuario puede especificar
que el objeto que está siendo debujado puede ser multiplicado en todos los pisos, o en pisos similares
que el mismo ha identificado. Esta opción funciona no solo en repetición de barras de piso, si no igual
para columnas y barras. El rotulado o etiquetado del piso, la alturaa de cada nivel de piso, así como la
habilidad para marcar los pisos similares, se encuentran bajo el control del usuario.
ETABS trabaja con cuatro unidades básicas; Fuerza, Longitud, Temperatura y tiempo. El programa ofrece
diferentes sets de unidades compatibles tales como "Kip, in, F" ó "N,mm,C" el tiempo siempre se mide
en segundos.
Se hace una importante distención entre masa y peso. Masa se usa para calcular la inercia dinámica y
para todas las cargas causadas por la aceleración del suelo. El peso es la fuerza que se aplica como
cualquier fuerza de carga.
La medida angular siempre usa las siguientes unidades.
- Geometría: La orientación de cortes, siempre se mide en grados.
- Los desplazamientos rotatorios: se mide en radianes
- La frecuencia se mide en ciclos/seg (Hz)
Sistemas de coordenadas y cuadriculas o rejillas.
Todas las ubicaciones del modelo se definen respecto a un sistema de coordenadas con un ángulo
global. Es un sistema tridimensional de coordenadas cartesiano (rectagular), derecho. Los tres cortes
denominados X,Y,Z son mutuamente perpendiculares, y satisfacen la regla derecha.
ETABS siempre considera la dirección +Z como hacia arriba. Por valor predeterminado, la gravedad
actúa en la dirección -Z.
Las propiedades son asigandos a cada objeto para definir el comportamiento estructural de cada
objeto en el modelo. Algunas propiedades, como materiales y propiedades de sección, se denominan
entidades y deben ser especificadas antes de asignarle objetos.
Datos de entrada
Iniciando el modelo se entra la geometría de la edificación en una cuadrícula 3D (x,y,z). Se definen:
- Los materiales a utilizar como los tipos de concreto, mampostería, acero de refuerzo entre
otros
- Los diferentes tipos de secciones de columnas, vigas, nervios, losas, muros, pisos etc.
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- Se define una función de espectro de respuesta de acuerdo al código sismo resistente
colombiano NSR2010
Se definen las direcciones de aplicación del espectro de respuesta así:
El cuadro correspondiente a U1 lo desplegamos y seleccionamos nuestro espectro de aceleración.
El factor de escala de determinamos de la siguiente forma: 9.81/(Ro x Φa x Φp x Φr)
Dónde: Ro: Coeficiente de capacidad de disipación de energía básico (A.3 NSR 2010)
φa: Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por
irregularidades en la altura de la edificación
φp: Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por
irregularidades en la planta de la edificación.
φr: Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por la
ausencia de redundancia de la edificación.
-
Se definen los casos de carga estática y dinámica o sísmica.
Se definen las combinaciones de cargas deacuerdo a la NSR 2010
Se define la fuente de masa
Se carga la edificación con carga muerta y con carga viva
Se asignan las restricciones del caso
Si la edificación tiene muros estructurales se asignan los tipos de muros a diseñar
Se definen los diafragmas en las losas
Se define el tipo de análisis que se va a realizar y cuantas iteraciones debe realizar el
programa
Datos de salida
Despúes de haber realizado el análisis y el diseño se le puede pedir al programa los siguientes datos
de salida
-
Desplazamiento de nudos o puntos
Reacciones en los apoyos
Fuerzas en vigas y columnas (Fuerzas axiales, cortantes, momentos)
Datos del análisis
Datos del refuerzo en columnas, vigas y muros de mampostería reforzada
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3. ANÁLISIS SÍSMICO
3.1 CARACTERISTICAS BÁSICAS DEL PROYECTO
Las fuerzas sísmicas se pueden calcular mediante la relación entre el peso de la edificación y la aceleración
generada por la vibración del sismo. Partiendo de estos datos, se han definido unas curvas llamadas
espectros de diseño, las cuales recogen el conjunto de los máximos valores de aceleración que pueden
afectar diferentes edificaciones de acuerdo a sus caracteristicas vibratorias, estas dependen de su rigidez
y número de pisos, entre otras variables.
Un espectro de diseño, entonces, es la herramienta que permite calcular las construcciones, teniendo en
cuenta la actividad sísmica de la región, las condiciones locales de la respuesta del suelo, y las caracteristica
de la estructura (periodo de vibración).
Cuando un ingeniero estructural debe diseñar una edificación, se localiza en una de las zonas establecidas
en la microzonificación de acuerdo con el área de la ciudad donde está ubicado el edificio, calcula el
período de vibración de la estructura basado en la caracteristicas de la misma y con el espectro definido
para esa zona define la fuerza sísmica que le debe aplicar al diseño.
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3.2 ZONA DE AMENAZA SÍSMICA
Zona de amenaza sísmica INTERMEDIA
Zona de amenaza sísmica ALTA
Zona de amenaza sísmica BAJA
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Tomando el espectro a utilizar en la NSR-10, y sabiendo que EL RETIROse encuentra en una
zona 4 para valores de Aa y Zona 4 para valores de Av, tenemos que para EL RETIRO
ZONA DE AMENAZA SÍSMICA INTERMEDIA ; Aa: 0,15
Av: 0,20
3.3 EFECTOS LOCALES
De título A (A.2.4.4 - DEFINICIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE SUELO) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana
(NSR-10) obtenemos la tabla A.2.4-1 Clasificación de los perfiles de suelo:
Según el estudio de geotécnico tenemos un perfil tipo
D para el suelo de cimentación
De título A(A.2.4.5.5) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana (NSR 10) obtenemos la tabla A.2.4-3
de la que se toman los valores del coefiente Fa que amplifica las ordenadas del espectro en roca para
tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de períodos cortos del orden de T0, como muestra la
figura A.2.4-1 (NSR-10). Para valores intermedios de Aa se permite interpolar linealmente entre valores
del mismo tipo de perfil.
1
2
3
4
5
6
Tabla 3-1:
Tipo de
Perfil
A
B
C
D
E
F
Valores del coeficiente Fa, para la zona de periodos cortos del espectro
intensidad de los movimientos sísmicos
Aa ≤ 0.1
Aa = 0.15
Aa = 0.2
Aa = 0.3
Aa = 0.4
Aa ≥ 0.5
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,20
1,20
1,20
1,10
1,00
1,00
1,60
1,50
1,40
1,20
1,10
1,00
2,50
2,10
1,70
1,20
0,90
0,90
véase nota
véase nota
véase nota
véase nota
véase nota
Fuente NSR 10
Para un perfil de suelo D ; para EL RETIRO
tenemos que Fa= 1,50
De título A(A.2.4.5.5) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana (NSR 10) obtenemos la tabla A.2.4-4
de la que se toman los valores del coefiente Fv que amplifica las ordenadas del espectro en roca para
tener en cuenta los efectos de sitio en el rango de períodos intermedios del orden de 1s, como muestra
figura A.2.4-2 (NSR-10). Para valores intermedios de Av se permite interpolar linealmente entre valores
del mismo tipo de perfil.
1
2
3
4
5
6
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Tabla 3-1:
Tipo de
Perfil
A
B
C
D
E
F
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Valores del coeficiente Fv, para la zona de periodos cortos del espectro
intensidad de los movimientos sísmicos
Av ≤ 0.1
Av = 0.15
Av = 0.2
Av = 0.3
Av = 0.4
Av ≥ 0.5
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,70
1,65
1,60
1,50
1,40
1,30
2,40
2,20
2,00
1,80
1,60
1,50
3,50
3,35
3,20
2,80
2,40
2,40
véase nota
véase nota
véase nota
véase nota
véase nota
Fuente NSR 10
Para un perfil de suelo D ; para EL RETIRO
tenemos que Fv= 2,00
3.4 COEFICIENTE DE IMPORTANCIA
En esta sección se definen los grupos de tipo de uso y los valores del coeficiente de importancia.
De título A (A.2.5.1.2) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana (NSR 10) obtenemos:
A.2.5.1.4 - Grupo I - Estructuras de Ocupación Normal - Todas las edificaciones cubiertas por el alcance
de este reglamento, pero que no se han incluido en los Grupos II,III y IV
El coeficiente de importancia,I, modifica el espectro, y con ello las fuerzas de diseño, de acuerdo con
el grupo de uso a que esté asignada la edificación para tomar en cuenta que para edificaciones de los
grupos II,III y IV deben considerarse valores de aceleración con una probabilidad menor de se excedido
que aquella del 10% de un lapso de cincuenta años consideraba en el numeral A.2.2.1. Los valores de I
se dan el la siguiente Tabla A.2.5-1
Coeficiente de
Importancia
Tabla 3-3 Valores del coeficiente de Importancia,I
Coeficiente de
Grupo de Uso
Importancia, I
1
IV
1,5
III
1,25
II
1,1
I
1
3.5 ESPECTRO DE DISEÑO
Datos básicos del Espectro NSR 10
Aa = 0,15
Av = 0,20
Fa = 1,50
Fv = 2,00
I = 1,00
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Altura de la Edificación
To
Tc
TL
T
Sa
=
=
=
=
=
=
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3,00 m
Ct
0,18
0,85
4,80
0,13 seg (Período Fundamental del Edificio) ; K = 1,00
0,46 (Máxima aceleración horizontal de diseño) 0
Diseño de Elástico de Aceleraciones
0,6
0,5
Sa (g) 0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
T(s)
3
3,5
4
4,5
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4. BASES GENERALES DE DISEÑO SÍSMO RESISTENTE
4.1 CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA MÍNIMA REQUERIDA
DES: Capacidad de Disipación de energía Especial
DMO: Capacidad de Disipación de energía Moderada
DMI: Capacidad de Disipación de energía Mínima
EL RETIRO
se requiere una capacidad de disipación de energía
DMO
4.2 SISTEMAS ESTRUCTURALES
De título A (A.3.2.1 - TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES) de la NSR 2010 Obtenemos:
4.3 CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO
Para efectos de diseño sísmico la edificación debe clasificarse como regular o como irregular en
planta y en altura o como redundante o con ausencia de redundancia de acuerdo con los requisitos
mínimos de la NSR 2010
La reducción del valor de r para estructuras irregulares y con ausencia de redundancia cuando una
estructura se clasifique como irregular, el valor del coeficiente de capacidad de disipación de
energía r que se utilice en el diseño sísmico de la edificación, debe reducirse multiplicandolo por
φp, debido a irregularidades en planta, por φa debido a irregularidades en altura, y por φr debido a
ausencia de redundancia, como indica la ecuación:
R= a x
px
r x Ro
Cuando una edificación tiene varios tipos de irregularidades en planta simultáneamente, se aplica
el menor valor de φp, análogamente, cuando una edificación tiene varios tipos de irregularidades
en altura simultáneamente, se aplica el menor valor de φa.
COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPADOR DE ENERGÍA
φa = Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por irregularidad
en altura de la edificación.
φa = 1,00
Pág. A-61 (NSR 10)
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φp = Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por irregularidad
en planta de la edificación.
φp = 1,00
φr = Coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado porausencia de
redundancia en el sistema de resistencia sísmica. Véase A.3.3.8
La redundancia está muy relacionada con la cantidad de líneas verticales de resistencia sísmica y
con la cantidad de rótulas plásticas necesaria para que se forme en mecanismo de colapso, para
este caso se consideró un φr = 1,00
R= 1,00 x 1,00 x 1,00 x 5,00 x 1,00 = 5,00
5. MÉTODO DE ANÁLISIS
Según el título A.3.4.1 - MÉTODOS RECONOCIDOS - Se reconocen los siguientes métodos de análisis del
sistema de resistencia sísmica para efectos de su diseño:
(a)
(b)
(c)
(c)
Método de la fuerza horizontal equivalente, el cual está descrito en el Cap A.4
Método del análisis dinámico elástico, de acuerdo con los requisitos del Cap A.5
Método deL análisis dinámico inelástico, de acuerdo con los requisitos del Cap A.5
Métodos de análisis alternos, los cuales deben tener en cuenta las características dinámicas de la
edificación, el comportamiento inelástico de los materiales, y deben ser de aceptación general en
la ingenieria. En la aplicación de cualquier método de análisis alterno no se pueden utilizar
períodos fundamentales mayores de los permitidos en los Cap A.4 y A.5
5.1 MÉTODO DE ANÁLISIS A UTILIZAR
MÉTODO DINÁMICO
6. REQUISITOS DE LA DERIVA
6.1 DADO EL TÍTULO A.6.2.4 - DESPLAZAMIENTO TOTALES HORIZONTALES
Los desplazamientos horizontales, en las dos direcciones principales en planta, que tienen todos
los grados de libertad de la estructura al verse afectada por los movimientos sísmicos de diseño
definidos en A.2.2, se determina por medio del análisis estructural realizado utilizando el método
de análisis definido en A.3.4 y con las rigideces indicadas en A.3.4.3. Los desplazamientos horizont
en cualquiera de las direcciones principales en planta y para cualquier grado de libertad de la
estructura, se obtienen de la siguiente suma de valores absolutos.
A.6.3.1
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- DERIVA MÁXIMA
La deriva máxima, en cualquier piso bajo estudio se obtiene por medio de la ecuación A.6.3-1
A.12.5.3 - LÍMITES DE LA DERIVA
La deriva máxima, evaluada en cualquier piso de la estructura, determinada de acuerdo con el
procedimiento de A.3.1, no puede exceder los límites establecidos en la tabla A.6.4-1, en la cual
la deriva máxima se expresa como un porcentaje de la altura de piso
7. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Los materiales con los cuales se realiza el presente estudio y deben corresponder a los que se utilizará
en la construcción de la Obra.
x Concreto de
x Varillas Corrugadas
2
= 280 kg/cm
2
= 4200 kg/cm
2
Vigas I,W,E ASTM A572 Gr50 = 3553 kg/cm
2
Tubería ASTM A500 Gr C
= 3553 kg/cm
Láminas ASTM A36
Pernos de conexiones A307
Soldadura 70xx
x f'm
= 8,75 Mpa
x f'cr
= 17,5 Mpa
2
= 4200 kg/cm
x Fy
Espesor de Muro
= N.A cm
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8. COMBINACIONES DE CARGAS
Las combinaciones de carga con las cuales se obtiene la envolvente máxima de esfuerzo en los miembros
estructurales, para este caso se tomaron las siguientes, como lo recomienda el código NSR 10 en el
Capítulo B.2.4 - COMBINACIONES DE CARGAS MAYORADAS USANDO EL MÉTODO DE RESISTENCIA
PARA EL CHEQUEO DE DERIVAS
N°
1
2
3
4
5
6
TIPO DE COMBINACIÓN
1.4D
1.2D + 1.6L
1.2D + 1.0L + Sx
1.2D + 1.0L + Sy
0.9D+Sx
0.9D+Sy
PARA EL CHEQUEO DE CIMENTACIONES
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
TIPO DE COMBINACIÓN
D
D+L
D+0.75L
D±0.7Ex±0.21Ey
D±0.7Ey±0.21Ex
D±0.7Ex±0.21Ey
D±0.525Ex±0.158Ey
D±0.525Ey±0.158Ex
PARA EL DISEÑO ESTRUCTRAL
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TIPO DE COMBINACIÓN
1.4D
1.2D+1.6L+1.6H+0.5Lr
1.2D±Sx±0.30Sy+L
1.2D±Sy±0.30Sx+L
0.90D±Sx±0.30Sy
0.90D±Sy±0.30Sx
1.2D+Ws+0.5Lr
1.2D+Wc+0.5Lr
0.90D+Ws
0.90D+wWc
FACTOR DE SOBRERRESISTENCIA
= 3,0
D
L
Wc
Ws
Sx
Sy
H
=
=
=
=
=
=
=
Carga muerta, incluye peso propio de los elementos
Carga viva
Viento en compresión
Viento en Succión
Sísmo de diseño en dirección X
Sísmo de diseño en dirección Y
Empuje lateral de suelo
SERGIO ANDRÉS DOMÍNGUEZ S.
Ingeniero Civil
Proyecto:
Diseño y Asesoria en Ingeniería Civil
Curaduría:
Bello-Ant
Fecha:
Ciudad:
CASA LOTE 72
EL RETIRO ANT
PLANEACIÓN M/PAL
OCTUBRE DE 2022
9. ANÁLISIS DE CARGAS
Cuando se ejecuta el análisis de una edificación, estas estructuras deberán ser evaluadas o sometidas a
por lo menos 2 estados de cargas, las cargas gravitacionales (Carga muerta y Carga viva) y las Cargas por
sísmo (sísmo representado en un espectro de aceleración), obviamente existen otros estados de carga
que actúan sobre la estructura como lo son la carga de viento y los empujes de tierra, pero estas cargas
no serán tomadas en cuenta en el análisis, debido a la gran rigidez que la estructura representa.
9.1 Carga Muerta
Del título B (B.3.4.3 - VALORES MÍNIMOS ALTERNATIVOS PARA CARGAS MUERTAS DE ELEMENTOS
NO ESTRUCTURALES) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana (NSR - 10) Obtenemos:
Teja de barro + manto
=
2
85 kg/m
Iluminarias
=
2
10 kg/m
9.2 Carga Viva
Del título B (B.4.2 - VALORES DE CARGA VIVA UNIFORMEMENTE REPARTIDAS
NO ESTRUCTURALES) de la Norma Sísmo Resistente Colombiana (NSR - 10) Obtenemos:
Vivienda (Cubierta)
=
2
50 kg/m
x 1,60 =
80
kg/m2 (MAYORADA)
UNA VEZ CARGADA LA ESTRUCTURA SE PROCEDE AL ANÁLISIS SÍSMICO PARA DETERMIAR FUERZAS
SERGIO ANDRÉS DOMÍNGUEZ S.
Ingeniero Civil
Proyecto:
Diseño y Asesoria en Ingeniería Civil
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12. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
A partir de los resultados, se aplican las cargas correspondientes teniendo en cuenta las combinaciones
de carga para las envolventes máximas, se procede con la resolución de toda la estructura obteniendo
los siguientes resultados: desplazamientos y giros en los nudos, fuerzas axiales, cortantes y momentos
en los muros, reacciones para el diseño de las fundaciones.
Se diseñan los elemetos estructurales utilizando el Método de la resistencia última, de conformidad
con lo establecido en el capitulo D de la NSR 10. Para el grado moderado de disipación de energía (DMO)
12.1 CRITERIO DE DISEÑO
CONCRETO REFORZADO - Es la construcción a base de cemento, arena y triturado que luego de hacer
mezcla con el agua genera una estructura de alta resistencia y cuando se junta con el acero generan
lo que llamamos el HORMIGÓN REFORZADO.
12.2 DISEÑO DE VIGAS DE FUNDACIÓN
Es necesario tener presente que todo tipo de cimentación deben entrelazarse con una viga de amarre
que cumple con las siguientes funciones en el sistema de fundación.
- Impedir que la cimentación tenga movimientos relativos en el caso de sísmo
- Controla posibles asentamientos diferenciales
Su calculo se hace en función de la carga que transmite el muro más cargado, se diseña según la NSR 10
para que resista 0,25Aa veces la carga vertical total del elemento que tenga la mayor carga, tanto a
tracción como a compresión, con este criterio su trabajo estructural se asemeja al de un puntal y no se
le da la capacidad para soportar flexión, sus dimensiones transversales se determinan asumiendo que
el hormigón resiste solo la carga a compresión y el acero se obtiene asumiendo que solo soporta
tracción.
A continuación se realiza el diseño de las vigas de fundación.
Teniendo una carga de Pú =
5,64
ton
C Ó T = 0.25*Aa*Pu
Aa : Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva para diseño. El valor de este coeficiente
debe determinarse de acuerdo con lo estipulado en la sección A.2.2.2 y A.2.2.3 de NSR-10
As
min
: 0.01Ag
(Ag = Área bruta de la sección, expresada en cm)
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Diseño y Asesoria en Ingeniería Civil
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OCTUBRE DE 2022
Pu : Valor de la fuerza axial mayorada sin incluir los efectos de las cargas transitorias correspondiente a
la columna más cargada (comparando las dos fuerzas axiales a las cuales están sometidas las dos
columnas unidas por la viga de amarre)
Se diseña una sección de viga de b x h = 0,40 x 0,40
As
min
2
: 1120 mm
2
Usar 6 # 5 = 1188 mm
ok
12.2.1 DISEÑO A COMPRESIÓN
De acuerdo con el anterior artículo C.10.3.5.2 de la NSR-10, la resistencia de diseño a fuerza axial de un
elemento no preesforzado, reforzado con estribos cerrados, sometido a compresión, esta dada por la
expresión:
C = 0.75 [ 0.85*f'c*(Ag-Ast)+fy*Ast ]
φ = Coeficiente de reducción de resistencia, que para elementos reforzados con estribos cerrados es
igual a 0.65 (C.9.3.2.2 NSR-10)
f´c = Resistencia Nominal del concreto a la compresión, expresada en Mpa
2
Ag = Área bruta de la sección, expresada en mm
2
Ast = Área total del refuerzo longitudinal, expresada en mm
fy = Resistencia nominal a la fluencia del acero de refuerzo, expresada en Mpa
2
C = 0,75 x 0,65 x ( 0,85 x 21,0 x ( 160.000 mm -
2
2
1.188 mm ) + 420 x 1.188 mm
C = 1625,1 Kn
Fuerza Axial de la Columna NO debe ser mayor de Pu:
43.336,71 Kn ó 4333,7 ton >
12.2.2 DISEÑO A TENSIÓN
T = 0.90*fy*As
T = 448,91 Kn
T = 11.971 Kn
ó
1197,1 ton >
5,64
ton OK
5,64
ton OK