Predimensionamiento de Elementos Estructurales de Concreto Armado, Ejercicios de Análisis Estructural

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Área: Estructuras

Carrera de Ingeniería Civil

Mag. José Acero Martínez

Predimensionamiento de elementos estructurales de

concreto armado

Predimensionamiento

El predimensionamiento es el proceso

que permite estimar las dimensiones

iniciales de los elementos estructurales,

para poder ser posteriormente

analizados y verificados.

Estructuración y Predimensionamiento

 Criterios de Estructuración

La estructuración de las edificaciones se realiza siguiendo los

lineamientos y recomendaciones del Ing. Antonio Blanco Blasco¨

Estructuración y Diseño de Edificaciones de Concreto Armado ( 1997 )”.

CRITEROS DE ESTRUCTURACIÓN

Simplicidad

Predecir el comportamiento de la estructura e idealizar

los elementos estructurales

Ductilidad y Resistencia

Resistencia sísmica en las direcciones principales.

Transporte adecuado de cargas. Ante un sismo, otorgar

una adecuada capacidad de deformación.

Hiperestaticidad y Monolitismo

Otorgar una mayor capacidad resistente y una mejor

disipación de energía sísmica

Continuidad de la estructura y

uniformidad

Evitar cambios bruscos de rigidez para evitar

concentración de esfuerzos

Rigidez Lateral

Aportar rigidez lateral a la estructura para otorgar un

mejor comportamiento ante un eventual sismo.

Diafragma Rígido

Idealizar la estructura como una unidad, para una

distribución de fuerzas de acuerdo a su rigidez lateral y

manteniendo una misma deformación lateral por nivel.

Elementos no estructurales

Contribuyen a la disipación de energía aliviando a los

elementos resistentes.

Cargas que intervienen en el Predimensionamiento (E.020)

CARGA MUERTA CARGA VIVA

La Norma Peruana exige una cantidad mínima de acero en tracción en elementos sujetos a flexión,

basado en esta condición se obtendrá una relación de predimensionamiento en losas aligeradas

𝑴𝒖 = 𝝓𝑴𝒏 𝝓𝑴𝒏 ≥ 𝟏. 𝟐 𝑴𝒄𝒓 (E.060) 𝝓𝑴𝒏 ≥ 𝟏. 𝟓 𝑴𝒄𝒓 (criterio asumido)

𝒖

𝟐

𝒖

𝟐

𝟐

𝟐

 Metrado de cargas (losa de 20 cm)

𝑊𝑝. 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜 = 0. 30 𝑡 𝑛Τ 𝑚

2

· 0. 40 𝑚 = 0. 12 𝑡 𝑛 Τ𝑚

𝑊𝑝. 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 = 0. 10 𝑡 𝑛Τ 𝑚

2

· 0. 40 𝑚 = 0. 04 𝑡 𝑛Τ 𝑚

𝑊

Τ 𝑠 𝑐 = 0. 20 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

2

· 0. 40 𝑚 = 0. 08 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

o Carga muerta

o Carga viva (vivienda)

o Carga última

𝑾𝒖 = 𝟏. 𝟒 · 𝟎. 𝟏𝟔 + 𝟏. 𝟕 · 𝟎. 𝟎𝟖 = 𝟎. 𝟑𝟔 𝒕

Τ 𝒏 𝒎

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

Las luces máximas recomendadas en las tablas siguientes pueden usarse para predimensionamiento,

con S/C de hasta 300 kg/m

2

, sin mucha tabiquería y en ausencia de cargas concentradas.

Criterios de predimensionamiento usados en oficinas de diseño

Para losas aligeradas

La norma peruana E.060 y el ACI, también proporcionan

predimensionamientos, para no verificar deflexiones

Ejemplo de predimensionamiento en losa aligerada

tradicional y losa prefabricada pretensada

Para Losa Aligerada:

H = L/ 21 = 5. 51 / 21 = 0. 26 m  0. 25 m

H = L/ 25 = 5. 51 / 25 = 0. 22 m  0. 25 m

H = L/ 26 = 5. 51 / 26 = 0. 21 m  0. 25 m

Para Losa Prefabricada pretensada

H = L/ 28 = 5. 51 / 28 = 0. 19 m  0. 20 m

Ejemplo de predimensionamiento en losa maciza unidireccional

Para Losa Maciza

unidireccional:

H = L/ 30 = 4. 6 / 30 = 0. 153 m 

0. 20 m

H = L/ 25 = 4. 6 / 30 = 0. 184 m 

0. 20 m

La losa será de 0. 20 m para

tener el mismo espesor de la

losa aligerada aledaña

Ejemplo de predimensionamiento en losa maciza bidireccional

Para Losa Maciza bidireccional:

Perímetro: 6. 3 + 6. 3 + 7. 2 + 7. 2 = 27 m

H = P/ 140 = 27 / 140 = 0. 19 m  0. 20 m

H = P/ 180 = 27 / 180 = 0. 15 m  0. 20 m

Metrado de tramo de viga

o Carga muerta

𝑊𝑝. 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑜 = 2. 40 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

3

· 0. 25 𝑚 · 0. 50 𝑚 = 0. 30 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

𝑊𝑝. 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 = 0. 10 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

2

· 2. 075 𝑚 = 0. 208 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

𝑊𝑝. 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 = 0. 30 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

2

· 1. 975 𝑚 = 0. 593 𝑡

Τ 𝑛 𝑚

𝑊𝑝. 𝑡𝑎𝑏. ( 0. 80 𝑚) = 1. 35 𝑡 𝑛Τ 𝑚

3

· 0. 80 𝑚 · 0. 15 𝑚 = 0. 162 𝑡 𝑛 Τ𝑚

o Carga viva

𝑊 𝑠 Τ𝑐 = 0. 20 𝑡 𝑛Τ 𝑚

2

· 2. 075 𝑚 = 0. 415 𝑡 𝑛Τ 𝑚

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

𝑾𝐮 = 𝟏. 𝟒 𝟏. 𝟐𝟔𝟑 + 𝟏. 𝟕 𝟎. 𝟒𝟏𝟓 = 𝟐. 𝟒𝟕𝟒 𝒕 𝒏Τ 𝒎

𝒘

𝒖

𝑳

𝟐

𝟏𝟎

𝟏. 𝟓 𝟐 𝒇´𝒄 𝑺

𝟐𝟒. 𝟕𝟒𝑳

𝟐

𝟏𝟎

𝟏. 𝟓 𝟐 𝟐𝟏𝟎 (𝟐𝟓)(𝒉

𝟐

)/𝟔

𝒉

𝟐

<

𝟔 𝟐𝟒.𝟕𝟒𝑳

𝟐

𝟏𝟎(𝟏.𝟓) 𝟐 𝟐𝟏𝟎 (𝟐𝟓)

𝒉 <

𝑳

𝟗

h/4≤b≤h/2 ; b≥0.25 m (E.060)

Criterios de predimensionamento para vigas peraltadas

En el Perú no es recomendable tener edificios sin vigas peraltadas

 Estructuraciones típicas de edificios peruanos

Las vigas en edificios peruanos aportan rigidez al sistema lateral