INGENIERA DE LA CONSTRUCCIN

PROYECTO ARQUITECTNICO, DISEO ESTRUCTURAL Y DE CONCRETO ARMADO DE ESTRUCTURA APORTICADA

planta tipica 4 pisosEl caso que analizaremos es de una estructura aporticada de prticos simples, es decir ser una estructura simtrica sin placas y con zapatas aisladas y cntricas.Analizaremos el primer caso con una planta tpica que luego generalizaremos para 2 plantas. La escalera de acceso a los niveles superiores ser auto portante de modo que el centro de masas y de rigideces de la estructura no tendrn grandes variaciones entre ellos. PLANTA DE ARQUITECTURA PARA DISEAREstructura aporticada de 12.95 7.15

CORTE A-A

MODELO MATEMTICOSi el prtico:h4C

Dnde: h4 : altura libre + 0.05 + cielo raso C :Peralte de la losa h3: 0.25m (altura del +0.00 a NFP) a: a la distancia entre ejes.El N +0.00 se encuentra en la parte superior de la zapata.La altura de la columna al eje de la viga es:hc = h2+h3+h4+C- d/2hc = 0.5+0.25+3.275+0.25-0.30 = 3.975m

El diagrama de momento viene dado

Si calculamos en que coordenada M = 0Haremos:h = R1x - M1 - = 0Con dicha resolucin en la ecuacin la coordenada en que el momento pasa de negativo a positivo. Si X1 es la coordenada en que el momento es cero hasta dichas coordenadas iras el acero negativo, asi por ejemplo:X1

El acero negativo se corta en x1Con M final (+) y M final (-) lo afectan por:

Para calcular W y luego A = W fc / fyPara calcular el As = AbdDonde: : es un factor de reduccin Fc: es la resistencia del concreto B: es el ancho de la viga d: es el peralte efectivo, es decir la distancia del extremo superior al eje del acero : es la cuantilla fy: es el punto de fluencia del acero dh0.05

Si h es el peralte de la viga entoncesd = h 0.05Anlisis EstructuralResuelta la estructura y calculado los momentos hiperestticos, la estructura se convierte en un caso isosttico as por ejemplo para la carga distribuida con los momentos calculados.Calculemos las reacciones si los momentos son iguales y de sentido contrario la reaccin solo ser la isostatIzacion.M1M1

w

R2R1

La carga distribuida para calcular el momento positivo mximo, planteamos:

El momento mximo se obtiene Metodologa para obtener los momentos finales1. Ensamblaje de la matriz de fuerza [R]2. Ensamblaje de l matriz de la rigidez [k]3. [k] [D] + [R] = [0]4. [D] = -[k]-1[R]5. [M] = [M0] + [k] [D]

Diseo EstructuralNuestro objetivo es determinar los momentos y fuerzas en la estructura para poder disear los elementos estructurales es decir, calcular la cantidad de acero longitudinal positivo, negativo y el transversal que se conoce como estribos.Para nuestro anlisis tendremos que considerar la fuerza de sismo y las cargas vivas y muertas; es decir la matriz de rigidez .

WLWD

CBAP

En el grafico A es para la fuerza de sismo. B y C es para la carga muerta y carga viva si la estructura es de una sola planta.Para sismo tendremos 3 grados de libertad y para la muerta y viva tendremos solo 2 grados de libertad en nuestro anlisis tendremos consideracin que son estructuras simtricas. Para Carga muerta y vivaPara Sismo

K22K11K22K33

K11

Fundamentos Estructurales para el Diseo de Concreto ArmadoTenemos que elaborar 3 diagramas de momentos y de fuerza cortante. El primer diagrama es por sismo y los dos restantes es el de carga muerta y carga viva. El clculo lo haremos de acuerdo a Wu = 1.4WD + 1.7WLEl metrado de cargas sin considerar factores de amplificacin se denominan cargas de sismo y cuando se afectan los factores se denomina cargas mayores. En el ejemplo se tendrn las siguientes diagramas por sismo, carga viva y carga muerta.

Si solo consideramos la carga muerta y la carga viva el momento de diseo serMnegativo = M2+M5= MF(-)Mpositivo= M3+ M4= MF(+)Con estos momentos consideramos el diseo de concreto armado.

Estructura a porticada 12.95x7.15 CALCULO DE LA FUERZA POR SISMOAcabadoMetrado fuerza

PESOS

Peso de la losa2x 6.50x 6.00x 35027300

Peso de las vigas3x 5.9x 0.3x 0.6x 24004x 6x 0.3x 0.6x 24007646.410368

Peso de columnas6x 0.3x0.60x1.9875x24005151.60

Pastelero12.95x7.20x1009324

Cielorraso2x6.00x6.50x201560

Sobrecarga:0.25x7.10x 12.9x 2505724.37

Muros75.91x0.15x180020495.70

TOTAL P= 87570.075 KG

Por prtico 4378.50kg = 4.39 ton.Matriz rigidez para sismo

Primer grado de libertad

Segundo grado de libertad

Tercer grado de libertad

Los momentos

Diagrama de momentos por sismo

DMF por sismo+5.279+3.408-3.408-5.279

CARGA MUERTA VIGA CENTRALPESOS

losa350 kg/m2

Pastelero100 kg/m2

Cielorraso20 kg/m2

TOTAL470 kg/m2

Viga CentralLosa470x 6.002820

Viga0.3x 0.60x 1x 2400432

100 x 0.3030

3282 kg/m

Viga PerimtricaLosa470x 6.00/21410

Viga0.3x 0.60x 1x 2400432

100 x 0.3030

1872kg/m

Viga central Viga perimtrica

CARGA VIVA

Viga Central250x 61500

0.30x 25075

1575 kg/m

Viga Perimtrica3x250750

.3x25075

825kg/m

Viga central Viga perimtrica

CALCULO POR CARGA MUERTA Viga central

Matriz de momentos por fuerza externa

Carga muertacarga viva

Matriz de rigidez:

Primer grado de libertad Segundo grado de libertad

DIAGRAMA DE MOMENTO POR CARGA MUERTA VIGA CENTRAL3.282 T

10.6668.8510.666

8.85

4.42

DIAGRAMA DE MOMENTOS POR CARGA VIVA VIGA CENTRAL

Diseo de la viga central

Momento negativo

Momento positivo

Diseo de viga perimtrica

Matriz de momentos por fuerza externa

La matriz de rigidez es la misma para todos los casos porque no se han cambiado las dimensiones del marco

Diagrama de momentos por carga muerta

VIGA PERIMETRICADiagrama de momentos por carga muerta Diagrama de momentos por carga viva

Calculo del acero

Momento negativo

Momento positivo

CALCULO DE LAS VIGAS SEGUNDARIAS

CALCULO POR CARGA MUERTATomado un metro de longitud de la carga muerta ser:Pesos por Peso de losa: Pastelero: Cielorraso:

Peso de losa: Peso de Viga:

CALCULO POR CARGA VIVACarga Viva = 125 = 75

EI

Matriz de momento WD

DMF DE CARGA MUERTA

1.600.8

DMF DE CARGA VIVA

Calculo del acero

Momento negativo

Momento positivo

DISEO DE LOSA ALIGERADA

ACERO DE ZAPATA 5/8 a 0.25m

6*18piezas de 5/86*18*2.00*1.60 = 345.6 kg

ACERO DE VIGAACERO LONGITUDINALAs = 3.3cm22 + 1 3/8 As = 5.28cm22 5/8 + 1 1/2

15 viguetas 31*1.02 = 31.62kg 31.62*15= 474kgACERO CORRUGADO

43/445/8

Estribos 3/8Acero longitudinal6*4*2.26*5.65+6*4*1.6*5.65 = 523.42kgACERO PRINCIPAL LONGITUDINALZAPATAS = 345.6 kgCOLUMNA = 523.42kgVIGA PRINCIPAL = 57.30kgLOSA = 529.91kg As= Mu/(*fc*b*d2)=1407.456/(0.9*210*160*502) =0.02280=0.0230.023*210/4200As = 0.00115*160*50As=9.2 cm2Z 160*160 cm2Cl 40*80

Z 160*160WD = 30084.10 WL =7800 kgPU = 30084.1*1.4+7800*1.7PU = 55377.74 kg-m=Pu/A =55377.74/(160*160)=n=2.163 kg/cm2Momento extreme MuMu = (n)*L*B2*0.5 = 2.163*160*802*0.5Mu =1107.456 kg-m

Diseo de Zapata

Datos:

= 1.5 Kg/cm2 C: 60x30Pw = 10.67 TonPL = 5.12 Ton

Entonces: L=120 cm B =90 cm

Diseo: Verificacin por Corte

a) Diseo por Punzonamiento: V Vc

d = 40 cm b0 =2*(40+30) + 2*(40+60) b0 = 270 cm A0 = (40+30)* (40+60) A0 =7000 cm2

Ao

Entonces:

b) Diseo por Flexin: