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Estructuras arquitectonicas de edificaciones en hormigon
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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1.-Resumen
El presente informe se basa en los conocimientos adquiridos en clase la resolución del presente
calculo hace referencia a un catálogo ecuatoriana el mismo será usado para obtener distintas
pautas que serán la base del pre dimensionamiento de la losa, la obtención del factor de carga
muerta, redimensionamiento de vigas principales secundarias y el predimensionamiento de
columnas. De igual manera tomara en cuenta aspectos determinados en la en su resolución como
la Normativa Ecuatoriana de la Construcción los mismo nos ayudan a realizar con precisión el
ejercicio. Permitiéndonos entender de mejor manera la asignatura inicialmente se determinan la
dimensión critica del esquema arquitectónico para posteriormente dividirla para el numero de
secciones. Se implementarán operaciones básicas en su resolución permitiéndonos obtener los
factores determinados en el catálogo según la respuesta obtenida anteriormente. Posteriormente
se obtendrá el peso de cada uno de los elementos estructurales presentes relacionarlos con la
normativa vigente para finalmente unificar los resultados encontrados. El predimensionamiento
de vigas principales y secundarias requerirá de los daos obtenidos en la carga muerta donde se
usarán combinaciones de carga para encontrar las reacciones para las vigas y el momento máximo.
La obtención de los datos previos nos servirá para determinar el módulo plástico para determinar
el perfil óptimo se revisará en el catálogo donde se comprobará que el módulo plástico concuerde
posteriormente proponemos las dimensiones de un perfil que no sea inferior al módulo plástico.
Para el predimensionamiento de vigas principales inicialmente los momentos de reacción en vigas
isostáticas e hiperestáticas posteriormente calculamos el módulo plástico verificamos en el
catálogo el perfil laminado más adecuado según el catálogo referencial finalmente proponemos
las medidas que no sean inferiores al módulo plástico obtenido en los momentos de reacción.
Finalmente, el predimensionamiento de columnas se lleva a cabo a través de la recolección de
datos previos como la suma de la carga permanente mas el peso de la losa y el peso aproximado
de vigas y columnas, tomamos en cuenta la carga viga factor que nos otorga la normativa y el
numero de pisos. Estos aspectos iniciales nos permiten calcular el peso por columna mediante un
diagrama que divide las áreas cooperantes entre columnas calculamos la longitud por eje x-y, área
n de pisos, carga muerta, carga viva multiplicando ciertos valores obtenemos el peso por columna
determinamos el eje con mayor peso realizamos una comprobación de esbeltez calculamos el área
de la columna mediante la carga axial ultima y el esfuerzo de compresión. Otorgamos valores que
no se permitan aumentar el área previamente calculada comprobamos la filosofía sismorresistente
mayoramos la inercia del perfil laminado y armado de las vigas principales calculados
previamente las secciones propuestas no deben sobrepasar el valor de inercia caso contrario
procedemos aumentar las secciones.
2.-Introducción
La constante evolución tecnológica en el medio constructivo ha obligado a nuestro país a
adaptarse a su medio actual las construcciones vernáculas han sido desplazadas por sistemas
mucho más actuales como el Acero que actualmente se ha popularizado mundialmente debido a
sus ventajas.
El pre dimensionamiento de elementos estructurales en acero está ligado estrechamente al
esquema arquitectónico analiza distintos criterios de diseño preponderantes a su campo, con el
objetivo de ofrecer una idea preliminar del adecuado comportamiento de los elementos
estructurales reduciendo posibles accidentes con construcciones sismorresistentes.
El presente trabajo complementa la comprensión del tema referente al pre dimensionamiento del
sistema estructural de una vivienda de 3 pisos con elementos estructurales que sirven para
conformar la estructura con el apoyo de elementos como vigas, columnas y muros que distribuyen
cuantitativamente los esfuerzos a sus apoyos. El predimensionamiento se maneja mediante una
secuencia de datos que permite de parámetros iniciando con el cálculo de la losa posteriormente
vigas principales y secundarias finalmente con el predimentsionamiento de columnas. De igual
manera el contexto de la construcción en nuestro país se maneja en base a la normativa NEC que
nos aporta distintas especificaciones de igual forma manejamos catálogos de distribuidoras de
materiales constructivos manejados en nuestro país.
3.-Objetivos
General. -
secundarias y el prediseño de columnas de la estructura, considerando el material que se
encuentre en el mercado nacional.
Específico. –
tema de prediseño de losas ,vigas principales,vigas secundarias y columnas.
4.-Alcance
El informe de cálculo se centra en complementar los conocimientos adquiridos en clase de
Estructuras III específicamente del tema de pre dimensionamiento de losas, cálculo de carga
muerta, prediseño de vigas principales secundarias y columnas, con la realización de la presente
actividad se nos permitirá comprender de mejor manera la asignatura. Implementando la
resolución paso a paso del cálculo propuesto procurando establecer consecutivamente su solución
a partir de los parámetros revisados en clase, herramientas como el programa sapp para la
comprobación del predimensionamiento de vigas principales, secundarias y la bibliografía
otorgada por el docente. Inicialmente se muestra el resumen, introducción, objetivos y
posteriormente alcances. Posteriormente se incluye la metodología, resultados y conclusiones.
Complementando así el tema recibido en la primera unidad de la asignatura de igual forma
sirviendo de referencia para la preparación del examen parcial.
5.-Metodología
El prediseño de losas necesita un esquema arquitectónico previo el mismo nos permite determinar
la longitud más crítica en los ejes X-Y de la losa en la intersección de las vigas principales y
crestas colaborantes.
Tabla 4 Dimensiones de losa.
Una vez obtenido el peso de la losa, procedemos a calcular nuestra carga muerta su determinación
es imprescindible pues tiene relación directa con la fuerza sísmica, pues al ser mayor la masa
mayor es la fuerza por lo tanto si no se le da la importancia necesaria el modelo sismorresistente
no corresponderá a la estructura. Las cargas permanentes están constituidas por los pesos de todos
los elementos estructurales tales como: muros, paredes, recubrimiento, instalaciones sanitarias,
eléctricas, mecánicas, máquinas y todo artefacto integrado permanentemente a la estructura (NEC
Por consiguiente, revisamos la Normativa Ecuatoria de la construcción y tomamos aspectos
necesarios que nos ayudaran a obtener el peso de los siguientes elementos con la formula P=v*d.
Tabla 5 Datos requeridos para calculo de carga muerta.
Espesor de la placa 0,65 mm
Espesor sobre la cresta 5,00 cm
Volumen de hormigón 0,0695 m3/m
Peso de la Placa 6,37 Kg/m
ɣ hormigón simple 2200 Kg/m
ɣ hormigón armado 2400 Kg/m
ɣ Ladrillo Mambron 1600 Kg/m
Espesor Masillado Losa 0,02 m
Espesor Ladrillo Mambron 0,08 m
Espesor Enlucido de Mamposteria 0,02 m
área de mampostería 193,94 m
área construcción 83,9 m
ɣ Peso Baldosa 1800 Kg/m
Espesor Baldosa 0,01 m
ɣ Gipsun o Fibrocemento 20 Kg/m
El peso de la mampostería se calculó en función a toda el área de construcción posteriormente
realizamos la sumatoria de estos valores.
Tabla 6 Tabla de calculo de carga muerta.
Peso hormigón 166,8 Kg/m
Peso Placa 6,37 Kg/m
Peso Masillado 44 Kg/m
Peso mampostería 295,88 Kg/m
Peso Enlucido mampostería 101,71 Kg/m
Peso Acabados 18 Kg/m
Peso Instalaciones 10 Kg/m
Peso Enlucido 20 Kg/m
TOTAL 662,758558 Kg/m
Para el prediseño de vigas secundarias se desprecia el precio propio de la viga. Se usan las
combinaciones de carga para encontrar la carga última. Grande,Rene( 2009 ) señala que las
combinaciones de carga es la forma de interrelacionar una o más cargas que tengan una
probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente.
Tabla 7 Datos preliminares prediseño de vigas secundarias.
Carga Viva (CV)
Carga Muerta
(CM) Carga Ultima (Pu) Unidad
Elegimos analizar una viga secundaria puede escoger cualquiera debido a que las separaciones
buscan ser simétricas. Se aplica la siguiente fórmula:
Tabla 8 Carga última.
Pu (Kg) Ancho área Cooperante (m) q (Kg/m)
Posteriormente encontramos las reacciones para la viga y el momento máximo. Donde se escoge
la longitud menor de la estructura.
Datos:
q (Kg/m) 2007,
L (m) 3,
Tabla 12 Catálogo de referencia para el predimensionamiento de vigas secundarias.
Determinamos el perfil óptimo (Perfil-Armado)
En el Perfil armado, nosotros realizamos los cálculos y le damos las medidas del perfil que
queremos al fabricante, para que lo construyan y nos lo entregue de tal forma que cumpla con el
Zx mínimo de diseño. Esta opción de perfiles se puede usar cuando no encontramos en mercado
un perfil que cumpla con los requerimientos de nuestro diseño.
Tabla 13 Perfil armado.
Zx Requerido (cm3) 150,
RESOLUCION
L/20 (mm) → "d" 185,
bf (mm) 100
tf (mm) 6
d (mm) 200
tw (mm) 4
h (mm) 188
Zx Calculado (cm3) 151,
AREA 19,52 cm
PESO 15,3232 Kg/m
INERCIA 1350,929067 cm
Consideraciones iniciales (Perfil-Laminado)
Tabla 14 Datos previos para perfil armado.
Datos requeridos
Reacciones viga
secundaria. (kg) 3713,
Peso viga sec(kg/m) 22,
𝑍𝑥 = 𝑏𝑓 ∗ 𝑡𝑓 ∗ (ℎ + 𝑡𝑓) +
𝑡𝑤 ∗ ℎ
4
4
Longitud viga sec(kg/m) 3,
Longitud total viga
princ(m) 4,
reacción pp Viga sec(kg) 41,
De reacción a carga (kg) 3755,
o 0,
Fy 2531
Posteriormente realizamos la resolución de momentos
Tabla 15 Calculo de momentos vigas isostáticas e hiperestáticas.
Determinamos el perfil óptimo (Perfil-Laminado)
Buscar en la tabla de perfilería que el ZX del perfil sea mayor al calculado. Y si este resultado
CUMPLE, los datos con los que trabajaremos serán los especificados en la tabla de perfilería.
Formula:
Tabla 16 Peil laminado
Zx Requerido
(cm3) 1 81,
Zx de Perfil (cm3) 235,57 CUMPLE
Tabla 19 Calculo de momentos viga isostática e hiperestática perfil armado.
Determinamos el perfil óptimo (Perfil-Laminado)
n el Perfil armado, nosotros realizamos los cálculos y le damos las medidas del perfil que
queremos al fabricante, para que lo construyan y nos lo entregue de tal forma que cumpla con el
ZX mínimo de diseño. Esta opción de perfiles se puede usar cuando no encontramos en mercado
un perfil que cumpla con los requerimientos de nuestro diseño.
Formula:
Tabla 20 Perfil laminado
Prediseño de columnas
Tabla 21 Datos previos al prediseño de columnas.
Datos requeridos
Carga permanente +Peso losa= 662,75 kg/m
Peso vigas+columnas= 38 kg/m
Carga viva= 200 kg/m
n pisos 3 u
Ilustración 1 Diagrama de distribución de columnas el sus áreas cooperantes.
Calculamos el peso por columnas
Formulas:
Tabla 22 Calculo de pero por columnas.
Columna
Longitud
área(m2) n pisos cm(kg/m2) cv(kg/m2) pu(kg/m2)
Peso por
x(m) y(m) columna
Tabla 23 Prediseño de columna en base a la mayoración de la inercia.
6.-Resultados
Tabla 24 Resultado de predimensionamiento de losa.
Separacion (m)
Carga
(Kg/m2)
(Kg/m2) 1981
Dimensiones del la losa
Separacion apoyos 1,80 (m)
Espesor Kubilosa 0,65 (mm)
Espesor Losa 5,00 (cm)
Volumen
Hormigon 0,0695 (m3/m2)
Peso Placa 6,37 (Kg/m2)
ɣ Hormigon
Armado 2400 (Kg/m3)
Según las especificaciones del catalogo de Kubilosa se realizo el dimensionamiento de la losa a
partir de la división de la luz de mayor longitud hacia las secciones requeridas la misma tuvo que
adaptarse a los valores manejados en el catálogo.
Tabla 25 Calculo de carga muerta.
Peso hormigón 166,8 Kg/m
Peso Placa 6,37 Kg/m
Peso Masillado 44 Kg/m
Peso mampostería 295,88 Kg/m
Peso Enlucido mampostería 101,71 Kg/m
Peso Acabados 18 Kg/m
Peso Instalaciones 10 Kg/m
Peso Enlucido 20 Kg/m
TOTAL 662,758558 Kg/m
En el siguiente cuadro podemos observar los resultados obtenido a lo largo del procedimiento la
obtención de la carga muerta a implicado la suma de varios factores cada uno de estos han sido
determinantes de igual manera otros aspectos han influido en su resultado tanto como el catálogo
kubilosa usado como referencia nos ha arrojado referencias de espesores y dimensiones que nos
ayudaran en el redimensionamiento de la losa así como los datos obtenidos de la normativa NEC
que han influido en la obtención del peso del masillado, mampostería, enlucido de mampostería
,acabados, instalaciones, etc.
Tabla 26 Resultados predimensionamiento de vigas principales y secundarias.
Zx Requerido (cm3) 150,
L/20 (mm) → "d" 185,
bf (mm) 100
tf (mm) 6
d (mm) 200
tw (mm) 4
h (mm) 188
Zx Calculado (cm3) 151,
AREA 19,52 cm
PESO 15,3232 Kg/m
INERCIA 1350,929067 cm
𝑍𝑥 = 𝑏𝑓 ∗ 𝑡𝑓 ∗ (ℎ + 𝑡𝑓) +
𝑡𝑤 ∗ ℎ
4
4
b.-El programa sapp permitió la comprobación de los datos obtenidos en el proceso del
predimensionamiento en torno al tema de vigas principales y secundarias.
c.- El criterio pilar fuerte – viga débil presentado en clase, cumple con su objetivo en el desarrollo
del predimensionamiento de columnas en base al mayoramiento de la inercia y el crecimiento de
las secciones respecto al área requerida.
8.-Anexos
Ilustración 2 Ejercicio realizado a mano.
