UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA CONCRETO ARMADO (CR-442) TRABAJO SEMESTRAL TEMA: PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DOCENTE RESPONSABLE: Ing. Jean M. HUACRE VILA INTEGRANTES: CONGA ATAUCUSI, Elena QUISPE CASAS, Dany QUISPE CONDE, Pablo SOTO HUALLPA, Wilmer Ronald 2017 INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH INTRODUCCIÓN El objetivo del presente trabajo es realizar el análisis estructural de un edificio y diseñar los principales elementos estructurales; en este trabajo se debe aplicar todos los conocimientos aprendidos en los cursos previos como es análisis estructural. El edificio de concreto armado es un sistema aporticado de columnas y vigas; tienes 5 pisos. El área del edificio es de (18m*21m). En primer lugar se partió de una distribución arquitectónica ya definida, que cumple con algunos requisitos importantes, tales como simetría, máximo aprovechamiento de la planta, ventilación, iluminación, etc. Después se procedió a estructurar y predimensionar los elementos estructurales, se dimensiono de acuerdo a la norma E.060 concreto armado, de tal manera de lograr una estructura estética, segura, funcional y económica. pág. 2 .............. 20 BIBLIOGRAFIA.............. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH Contenido INTRODUCCIÓN .......1...........2.... ...............2.. 13 3......................................................................................... ....................................... PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES......... 10 3................................................................................... 2 I..........................2.......... 6 3........ Predimensionamiento de columna central...... Predimensionamiento de columna perimetral............................. MARCO REFERENCIAL............ 6 3.............................................................................................................................. 9 3......................... 4 II.3..... 8 3............................. ........... 18 CONCLUSION ............................................................2..............................1........................................................................ CALCULOS MATEMATICOS....... 3 .............................................. 15 3................ ............................................................. Vigas secundarias .......................................................................3......................................................................................... .........1................3...... Predimensionamiento De Vigas.................................2. Predimensionamiento de losa Aligerada........................ 4 III...............................................2........................................... ...................... Predimensionamiento de columna esquina.. 20 ANEXO .... Vigas Principales.......... .................................... Losa aligerada..... 4 2... .......... Predimensionamiento de columnas ........................3... 8 3............................. 4 2..............1.................................... 21 pág............3................. ... OBJETIVOS ....... losa aligerada. 9.Requisitos Generales De Servicio Para estimar los esfuerzos en el acero y el concreto producidos por las acciones exteriores en condiciones de servicio.6. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES. Losa aligerada.6. Realizar el modelamiento de la estructura es un software. cortantes momentos) y deformaciones de una estructura. pueden utilizarse las hipótesis usuales de la teoría elástica de vigas.1 Los peraltes o espesores mínimos para no verificar deflexiones. Determinar fuerzas internas (axiales.2. 9. 4 . MARCO REFERENCIAL. OBJETIVOS El trabajo tiene como objetivo el diseño estructural y diseñar sus principales elementos estructurales. Parte 2 . despreciando el aporte del concreto en la zona de tracción. que se señalan en la Tabla 9. 2.2. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES I. Si el momento actuante en servicio es menor que el momento asociado con el agrietamiento por flexión de la sección. en este caso se utilizara ETABS.2 Elementos reforzados en una dirección (no preesforzados) 9. se considerará la sección completa del concreto sin tener en cuenta el acero de refuerzo.6 Control De Deflexiones 9. II. vigas y columnas.6.1 pueden utilizarse como referencia en elementos armados en una pág. Si el momento actuante es mayor que el momento de agrietamiento se utilizarán las propiedades de la sección agrietada transformada.1.1 Los elementos de concreto reforzado sometidos a flexión deben diseñarse para que tengan una rigidez adecuada con el fin de limitar cualquier deformación que pudiese afectar adversamente la resistencia o el funcionamiento de la estructura bajo condiciones de servicio. 2. 1 Peraltes o Espesores Mínimos De Vigas No Preesforzadas O Losas Reforzadas En Una Dirección A Menos Que Se Calculen Las Deflexiones Notas: Los valores dados en esta tabla se deben usar directamente en elementos de concreto de peso normal (alrededor de 2300 Kg/m3) y refuerzo con fy igual a 420 MPa. 5 . INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH dirección (aligerados. Estos límites pueden obviarse si el cálculo de las deflexiones demuestra que es posible utilizar un espesor menor sin provocar efectos adversos. losas macizas y vigas) que no soporten o estén ligados a elementos no estructurales susceptibles de dañarse por deflexiones excesivas del elemento estructural. TABLA 9. pág. Peraltes o espesores mínimos de vigas no preesforzadas o losas reforzadas en una dirección a menos que se calculen las deflexiones. pág. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH III. Predimensionamiento de losa Aligerada.1. CALCULOS MATEMATICOS. 3. 6 . 5 21 8 dirección. pág.271 C-D 5. se escogerá la dirección del aligerado sobre las luces más cortas es 6m.7 𝐴.70 -.C.271 B-C 5. Para este trabajo. 0.5 En conclusión. 0.E.308 -- 𝐵 5. Tabla N°02 Predimensionamiento del aligerado. se recomienda usar una losa aligerada en una dirección con un peralte de 0.70 -.30m. h Elementos Elementos que no soportan o estén ligados a divisiones u otro tipo de elementos no estructurales susceptibles de dañarse debido a deflexiones grandes.70 0. Simplemente Con un extremo Ambos extremos En voladizo apoyos continuo continuos Vigas o losas nervadas en 𝐿 𝐿 𝐿 𝐿 una 16 18.308 𝑚 18. 7 . 𝐶.271 𝑚 21 21 𝐵 5. = = = 0. 𝐸. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH Tabla N°01 Espesor o peralte mínimo. EJES LUZ (m) Con un Ambos En voladizo extremo extremos continuo continuos A-B 5.= = = 0.5 18.7 U. Predimensionamiento De Vigas. 𝑾𝑺⁄𝑪 𝜶 𝑆⁄𝐶 ≤ 200 𝑘𝑔⁄𝑚2 12 200 < 𝑆⁄𝐶 ≤ 350 𝑘𝑔⁄𝑚2 11 350 < 𝑆⁄𝐶 ≤ 600 𝑘𝑔⁄𝑚2 10 600 < 𝑆⁄𝐶 ≤ 750 𝑘𝑔⁄𝑚2 9 Para este trabajo se tomó las vigas principales.4 ∗ 0.4 CM + 1.7CV U = 1. Factor de Predimensionamiento de vigas principales.2.15 + 1.25 = 635 Kg.2. Vigas Principales 𝐵 7 𝒃= = = 0. f⁄m2 Tabla N°03 . Combinación de cargas.1. las cuales están cargando las losas.7 ∗ 0.35 𝑚 20 20 Donde: B: ancho tributario en metros. 3. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 3. 8 . Para los pisos de 1-4: U = 1. pág. Ln: luz libre en metros. 35 𝑚 20 Por lo cual las dimensiones de la viga principal. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 7 ℎ = = 0.80 3. f⁄m2 9 7 𝑏= = 0.2.2.35𝑚 𝐡= 𝟏𝟒 pág.78 𝑚 𝑆⁄𝐶 = 635 Kg. 𝑏𝑥ℎ = 0. 9 . Vigas secundarias 𝐋𝐧 El ancho mínimo se toma: 𝑏𝑚𝑖𝑛 = 0.40 ∗ 0. 4 = 5.3. 10 . las dimensiones de las vigas secundarias. Perimetrales: 𝑏𝑥ℎ = 0. pág.40 ∗ 0.40 Centrales: 𝑏𝑥ℎ = 0. 𝑃𝐺 : Carga por gravedad. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 𝐿𝑛 = 6 − 0.6 5. Predimensionamiento de columnas 𝜆∗𝑃𝐺 𝐴𝑐𝑜𝑙 = 𝑛∗𝑓´𝑐 Donde: 𝐴𝑐𝑜𝑙 : Área de la columna.40 3.40 𝑚Por lo tanto.6 ℎ= 14 ℎ = 0.35 ∗ 0. 𝐓𝐎𝐓𝐀𝐋⁄𝐦𝟐 = 𝟏 ∗ 𝟏 ∗ 𝐇𝐋 𝑉. Tipo de columna 𝝀 𝒏 Central 1. 𝑛: Factores que dependen de la ubicación de la columna.30 = 0.25 Esquina 1.1)0. 11 .3+0.30 = 8.3 Perimetral 1.30 pág. Tabla N° 4 : Factores para el predimensionamiento de columnas. 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿⁄𝑚2 = 1 ∗ 1 ∗ 0.25 0. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 𝜆.30 de peralte.33 𝑢𝑛𝑖𝑑 ⁄𝑚2 𝐕. 𝟏 #𝐋𝐚𝐝⁄𝐦𝟐 = (𝐛 + 𝐁𝐖)𝐭 1 #𝐿𝑎𝑑 ⁄𝑚2 = (0.5 0. Para ello realizaremos el metrado de la losa aligerada de 0.1 0.2 Para el cálculo de las cargas de gravedad PG realizaremos el metrado para una columna central. 30 = 323.30 0.15 240 Finalmente sumaremos los pesos de ladrillos y concreto para obtener el peso propio del aligerado.2 300 0.33 𝑘𝑔/𝑚2 Se recomienda los siguientes pesos para los distintos tipos de losa.33 = 0. Peso del ladrillo de arcilla ladrillo b(m) t(m) h(m) Peso(kg) #⁄ 𝒎 𝟐 𝑷⁄𝒎𝟐 Hueco 20 0. Peso del concreto por metro cuadrado Peso de concreto aligerado aligerado VT VL VC P/m2 0.25 350 0.30 0. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 𝐕.20 ∗ 8.15 0.20 10 8.33 83.30 ∗ 0.17 280 0.3 400 pág.33 Tabla N°.15 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜= 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑙𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜 Tabla N: peso de ladrillo por metro cuadrado.30 ∗ 0. 12 . 𝑃𝐻𝐿=0. según su peralte: 𝐇𝐋𝐎𝐒𝐀 (𝐦) 𝐖𝐋𝐎𝐒𝐀 (𝐤𝐠/𝐦𝟐) 0.30 0. 𝐋𝐀𝐃𝐑𝐈𝐋𝐋𝐎⁄𝐦𝟐 = 𝐛 ∗ 𝐭 ∗ 𝐡 ∗ #𝐥𝐚𝐝⁄𝐦𝟐 𝑉. 𝐿𝐴𝐷𝑅𝐼𝐿𝐿𝑂 ⁄𝑚2 = 0.30 0. 00 𝑥 7.75 X Viga en dirección 5 0.00 𝑥 7.40 2. 1 6. Tabla. 0.40x0.40 9. 0. Metrado de carga muerta.60 2.40 84 Descripción Cantidad Sección Longitud Peso Peso (𝒕⁄𝒎𝟐 ) (t) Viga en dirección 5 0.3.00 .91 Carga muerta 177.1.columna central Descripción # pisos Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (𝒕⁄𝒎𝟐 ) (t) Peso acabado 5 6.00 .80 6.40x0.00 .2 2. 0.40 24. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 3. Predimensionamiento de columna central.2 típica Peso tabiquería ultim.05 2.00 .15 25. Metrado de carga muerta para una columna central. a.00 𝑥 7.40 10.00 𝑥 7.1 nivel Peso de losa 5 6. 13 .40 5. 0.10 21 Peso de tabiquería 4 6.40x0.60 17.58 Y Columna 50x 50 1 0.55 pág. 7L) 327. Carga por servicio y carga ultima para carga central.75𝑡𝑛 CARGA ÚLTIMA: 𝟏.00 0. Cargas últimas y en servicio.20 ultimo nivel Carga viva 46. 𝟒𝐃 + 𝟏.10 4. 14 .04 tn Datos: D: carga viva L: carga muerta CARGA EN SERVICIO: 𝐷 + 𝐿 = 177.2 = 223.20) = 327.00x7.00 0.04 𝑡𝑛 Luego de obtener a carga en servicio.55) + 1.55 + 46.4 ∗ (177.75 tn Carga ultima (1.00 típica Sobrecarga 1 6.7 ∗ (46.4D+1.columna central Carga en servicio (D+L) 223. Tabla N° Descripción # 𝒑𝒊𝒔𝒐𝒔 Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (t) (m) (𝒕⁄𝒎𝟐 ) Sobrecarga 4 6.00x7. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH b. Metrado de carga viva para columna central. 𝟕𝐋 = 1.20 c. Tabla. calcularemos las dimensiones de la columna: Tipo de columna: central 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 pág.25 42. 3.40 42.57 40 77. Metrado de carga muerta para una columna perimetral.08 𝑐𝑚 2 0.00 0.1 ∗ 177. Tabla. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 𝜆 ∗ 𝑃𝐺 𝐴𝑐𝑜𝑙 = 𝑛 ∗ 𝑓´𝑐 1. Predimensionamiento de columna perimetral.50 45 68.00 pág. 15 .0 30 103. Metrado de carga muerta.34 35 88.00 𝑥 7.55 𝐴𝐶𝑂𝐿 = = 3100.00 0.3. a.00 0.05 nivel Peso de losa 5 3.00 0.3 ∗ 0.00 𝑥 7.21 Las dimensiones de columnas podrían ser: Sección (cm2) 25 124.15 12. Descripción # Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (t) pisos (𝒕⁄𝒎𝟐 ) Peso acabado 5 3.10 10.00 𝑥 7.00 Tomaremos como sección de columna 45x70.5 Peso de tabiquería típica 4 3.columna perimetral.89 50 62.6 Peso tabiquería ultimo 1 3.2.05 1.00 𝑥 7. 40 2.42 t Datos: D: carga viva L: carga muerta CARGA EN SERVICIO: 𝐷 + 𝐿 = 105.1 c.58 Y Columna 50x 50 1 0.40 9.columna perimetral Descripción # 𝒑𝒊𝒔𝒐𝒔 Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (t) (m) (𝒕⁄𝒎𝟐 ) Sobrecarga 4 3. Cargas última y en servicio.40 24. Tabla.93 pág.00x7.columna perimetral Carga en servicio (D+L) 128.82 b. 16 .25 21.1 = 128.00x7.1 ultimo nivel Carga viva 23. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH Descripción Cantidad Sección Longitud Peso Peso Viga en dirección 5 0.10 2.40x0.70 2.40 5.00 típica Sobrecarga 1 3.40x0.4D+1.40 2.60 17. Tabla N°.18 X Viga en dirección 5 0. Carga por servicio y carga ultima para carga perimetral.93 t Carga ultima (1.00 0.80 6.82 + 23. Metrado de carga viva para columna perimetral.2 2.00 0.40x0.91 Carga muerta 105.7L) 187. Metrado de carga viva . 71 40 76.22 50 61.82) + 1. 𝟒𝐃 + 𝟏.76 𝑐𝑚 2 0.25 ∗ 128.1) = 187. pág.79 30 102. 𝟕𝐋 = 1. 17 .39 Tomaremos como sección de columna 45x70.21 Las dimensiones de columnas podrían ser: Sección (cm2) 25 122.42𝑡 Luego de obtener a carga en servicio.93 𝐴𝐶𝑂𝐿 = = 3069.32 35 87.74 45 68. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH CARGA ÚLTIMA: 𝟏.25 ∗ 0.4 ∗ (105.7 ∗ (23. calcularemos las dimensiones de la columna: Tipo de columna: central 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 𝛌 ∗ 𝐏𝐆 𝐀𝐜𝐨𝐥 = 𝐧 ∗ 𝐟´𝐜 1. columna esquina Descripción # 𝒑𝒊𝒔𝒐𝒔 Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (t) (m) (𝒕⁄𝒎𝟐 ) Sobrecarga 4 3. Metrado de carga muerta para una columna esquina.76 X Viga en dirección 5 0.3.00 𝑥 3. Descripción # Área (𝒎𝟐 ) Longitud Peso Peso (t) pisos (𝒕⁄𝒎𝟐 ) Peso acabado 5 3.3.10 5.00 𝑥 3. Predimensionamiento de columna esquina.00 Descripción Cantidad Sección Longitud Peso Peso Viga en dirección 5 0.40x0. Metrado de carga muerta.91 Carga muerta 62.25 Peso de tabiquería típica 4 3.50 0. Tabla N°.columna perimetral.40 3 2.00x3.60 17. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH 3.44 Y Columna 50x 50 1 0.40 5.15 6. Metrado de carga viva .2 2.5 0.40 13. A.00x3.53 nivel Peso de losa 5 3.5 típica Sobrecarga 1 3.00 𝑥 3. Metrado de carga viva para columna esquina. Tabla. 18 .40x0.10 1.50 0.40x0.50 0.00 𝑥 3.05 ultimo nivel Carga viva 11.19 d.50 0.40 9.05 pág.80 3.5 0.3 Peso tabiquería ultimo 1 3.40 21.5 2.25 10.05 0. 57 𝑐𝑚 2 0. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH e.05) = 106.84 45 58.7 ∗ (11. 𝟒𝐃 + 𝟏.19 + 11.05 = 73.5 ∗ 73.34 30 87. Carga por servicio y carga ultima para carga perimetral.21 Las dimensiones de columnas podrían ser: Sección (cm2) 25 105. Tabla.74 𝐴𝐶𝑂𝐿 = = 2633. 19 .7 t Datos: D: carga viva L: carga muerta CARGA EN SERVICIO: 𝐷 + 𝐿 = 62. calcularemos las dimensiones de la columna: Tipo de columna: central 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 𝛌 ∗ 𝐏𝐆 𝐀𝐜𝐨𝐥 = 𝐧 ∗ 𝐟´𝐜 1. 𝟕𝐋 = 1.columna perimetral Carga en servicio (D+L) 73.78 35 75.19) + 1.7𝑡 Luego de obtener a carga en servicio.4D+1.2 ∗ 0.4 ∗ (62.7L) 106.74 t Carga ultima (1.52 50 52.74 CARGA ÚLTIMA: 𝟏.67 Tomaremos como sección de columna 40x65.24 40 65. Cargas última y en servicio. pág. 70m).80m). Con estas medidas se hizo el modelamiento en el programa ETABS 2016.40x0. columnas perimetrales (0. vigas centrales (0.45x0.35x0.40) y las vigas perimetrales (0. 20 .45x0.40x0. columna de esquina (0.40x0. Finalmente predimensionamos las columnas centrales el cual resulto (0.65m). INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH CONCLUSION Este trabajo de predimensionamiento de vigas y columnas según la norma E-060 y ACI- 318-14 se empezó por el dimensionamiento de losa aligeradas el cual resulto de las dimesiones de peralte de 0.40).2 BIBLIOGRAFIA CONCRETO-Diseño sismorresistente de edificaciones de concreto armado “ Dr(C) Ricardo Oviedo Sarmiento” NORMA TECNIA DE EDIFICACION E-060 – CONCRETO ARMADO Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-05) y Comentario (ACI 318SR-05) (Versión en español y en sistema métrico) es un Estándar del ACI pág. Continuando con las vigas principales (0.70m).30 cm. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH ANEXO pág. 21 . 22 .INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH pág. INGENIERÍA AGRÍCOLA UNSCH pág. 23 .