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Análisis estructural edificio 4 plantas para la materia del mismo nombre
Tipo: Apuntes
1 / 103
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Una de las grandes funciones de los ingenieros civiles, es poder garantizar que
todos los diseños estructurales realizados, puedan cumplir con los estándares
apropiados para garantizar una construcción segura, cómoda y armoniosa. Se debe
procurar que a nivel estructural cumpla con todas las condiciones establecidas para
que la estructura no llegue a fallar, colapsarse, presentar agrietamientos o algún
tipo de desgaste que pueda llegar a alertar a la comunidad.
Partiendo de esta definición el siguiente informe presenta el diseño de una
estructura de seis pisos (6), además de su análisis y los posibles efectos que tendrá
la combinación de cargas muertas, vivas y sismo en las derivas y deflexiones de la
estructura y contrastar los valores arrojados con los exigidos por norma. El proyecto
será sometido a pruebas en los programas como SAP 2000 Y ETABS
Perfil De Suelo C
Ubicación Bucaramanga
Uso Residencial
Dimensión Luces (L1)
4 metros
Dimensíon Luces (L2) 4 metros
Numero de Plantas 6 pisos
Altura entrepisos 2.7 metros
Sistema Estructural Pórticos
Peso especifico del cocreto 24 Kn/m^
Vigas
21 Mpa
Viguetas 21 Mpa
Losa 21 Mpa
Columnas
28 Mpa
Fy (Resistencia del Acero) 420 Mpa
Cálculos Análisis de Cargas Muertas
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
𝟐
Carga muerta: 8.7KN/m
2
Carga viva: 3.8 kN/m
2
Las losas en dos direcciones logran que las cargas verticales se distribuyan más
uniforme entre las vigas, luego estas hacia las columnas y finalmente hacia las
zapatas. Es decir, las cargas de diseño sobre cada uno de estos elementos son más
uniforme en comparación en donde dichos elementos estarán más solicitados en
una dirección. Las losas aligeradas logran una reducción de la masa del entrepiso
suprimiendo parte del concreto con ayuda de elementos de menor peso. Siguiendo
los pasos para pre dimensionar Losas aligeradas según la NSR (Norma sismo
resistente) Titulo C, se debe tener en cuenta las siguientes indicaciones:
Vigas principales (de borde).
1
Vigas secundarias (internas).
2
𝟏
1
𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜
1
𝐾𝑁
𝑚
3
𝑲𝑵
𝒎
𝟐
2
𝐾𝑁
𝑚
3
𝑲𝑵
𝒎
2
𝐾𝑁
𝑚
3
𝑲𝑵
𝒎
𝟐
Área aferente de la losa a cargar las columnas centrales:
𝟐
Área aferente de losa a cargar las columnas esquineras:
1
2
𝟐
Área aferente de losa a cargar las columnas laterales:
1
2
𝟐
Columnas Esquineras:
1
2
Columnas Centrales:
1
2
Columnas Laterales:
1
2
_1. D= Carga Muerta
𝑉𝐼𝐺𝐴 𝐸𝑆𝑄𝑈𝐼𝑁𝐸𝑅𝐴
𝑒𝑠𝑞+
𝑉𝐼𝐺𝐴 𝐶𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴𝐿
𝑐𝑒𝑛+
𝑉𝐼𝐺𝐴 𝐿𝐴𝑇𝐸𝑅𝐴𝐿
𝑙𝑎𝑡+
D= Carga Muerta
2
2
2
2
2
2
EN CUENTA QUE EL CONCRETO TIENE UNA RESISTENCIA DE f´c=28MPa
PERO SE VAN A PREDIMENSIONAR LAS COLUMNAS CON UN 0.25f´c Y LA
F´c=28Mpa
Columnas Centrales:
𝐶𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐶𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑃𝑖𝑠𝑜 1
3
2
Columnas centrales de 0.60x0.
Columnas Esquineras:
𝐶𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐶𝑒𝑠𝑞𝑢𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑃𝑖𝑠𝑜 1
′
3
2
Columnas esquineras de 0. 40 x0. 40
Columnas Laterales:
𝐶𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐶𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙𝑃𝑖𝑠𝑜 1
3
2
Columnas laterales de 0.5 0 x0.5 0
Ciudad: Bucaramanga, Santander.
Tipo de suelo : C
Los valores Aa y Av sacados de la Tabla A.2.3- 2 de la norma NSR-10 título A.
Aa: 0.25.
Av: 0.25.
Sismicidad : Alta
Para la selección del valor del coeficiente Fa se utilizará la Tabla A.2.4- 3 de la
NSR 10 título A_._
Se obtuvo como un valor de Fa =1.15 , luego de realizar la respectiva interpolación
ya que nuestro valor de Aa = 0.25 y un suelo tipo C.
Como, la estructura se construirá con un sistema estructural de pórticos de concreto,
los valores de 𝑪
𝒕
𝑦 𝜶 son respectivamente:
𝒕
Por otra parte,
Teniendo los valores anteriormente mostrados se puede proceder a calcular el
periodo fundamental aproximado.
𝑎
𝑎
Un espectro de diseño es un valor utilizado en los cálculos de ingeniería sísmica,
que mide la reacción de una estructura ante la vibración del suelo que la soporta.
Espectro de aceleraciones : La forma del espectro elástico de aceleraciones 𝑆𝑎,
expresada como fracción de la gravedad, para un coeficiente de 5% del
amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño, se da en la figura
mostrada a continuación:
Se procede a hallar el espectro de diseño de acuerdo a los periodos 𝑇 0
𝑐
𝐿
0
𝑐
𝐿
𝑎
Como 𝑇 𝑎
es mayor 𝑇
𝑐
pero menor a 𝑇
𝐿
, se calculará el espectro de aceleración de
diseño, 𝑆 𝑎
con la ecuación seleccionada anteriormente:
𝒂
𝑣
𝑣
El corte sísmico en la base, Vs, equivalente a la totalidad de los efectos inerciales
horizontales producidos por los movimientos sísmicos de diseño, en la dirección en
estudio, se obtiene por medio de la siguiente ecuación (A.4.3-1):
𝒔
𝒂
Columnas centrales (C3)
3
Vigas principales (V1):
3
Vigas secundarias (V1):
3
3
2
2
Wpiso = C1 + C2 + C3 + V1 + V2 + Losa + Wd = 2139 , 264 KN
𝐖 = Wpiso ∗ # de pisos = 𝟏𝟐𝟖𝟑𝟓, 𝟓𝟖𝟒 𝐊𝐍
Se calcula la masa por piso para calcular la fuerza horizontal equivalente en cada
piso.
2
= 231544 , 343 kg
2
= 218069 , 317 kg
2
= 204594 , 292 kg
Calculo del Vs:
Para este procedimiento se hará uso de la norma NSR-10, las ecuaciones (A.4.3-
1) y (A.4.3-3):
𝒔
𝒂
𝒗𝒙
𝒙
𝒙
𝒌
𝒊
𝒊
𝒌
𝒏
𝒊=𝟏
Piso h masa (kg) h^k mh^k Cvx Fx*
1 3 231544,343 3,227 747281,091 0, 438,
2 6 218069,317 6,759 1473984,348 0, 865,
3 9 218069,317 10,416 2271403,024 0,
1333,
4 12 218069,317 14,156 3087033,641 0, 1812,
5 15 218069,317 17,960 3916479,802 0, 2299,
6 18 204594,292 21,815 4463151,61 0, 2620,
∑ 15959333,517 1,000 9369,
Con esto: 𝑽
𝒔
= 𝟗𝟑𝟔𝟗, 𝟗𝟕𝟔 𝑲𝑵
La fuerza horizontal equivalente para cada piso:
𝒇𝒙 = 𝑪𝒗𝒙 ∗ 𝑽𝒔
𝒇𝒙𝟏 = 𝟒𝟑𝟖, 𝟕𝟒𝟏 𝐊𝐍
𝒇𝒙𝟐 = 𝟖𝟔𝟓, 𝟑𝟗𝟗 𝐊𝐍
𝒇𝒙𝟑 = 𝟏𝟑𝟑𝟑, 𝟓𝟕𝟕 𝐊𝐍
𝒇𝒙𝟒 = 𝟏𝟖𝟏𝟐, 𝟒𝟒𝟔 𝐊𝐍
𝒇𝒙𝟓 = 𝟐𝟐𝟗𝟗, 𝟒𝟐𝟕 𝐊𝐍
𝒇𝒙𝟔 = 𝟐𝟔𝟐𝟎, 𝟑𝟖𝟕 𝐊𝐍
