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“Año de la unidad, la paz y el desarrollo” UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TEMA Evaluación de esfuerzos y deformaciones de elementos estructurales utilizando el software Sap2000 para determinar la resistencia a la carga viva y carga muerta de una vivienda multifamiliar de 3 niveles INTEGRANTES Condori Palomino Jhon Eduardo Hernandez Lévano Yulieth Del Carmen Monsalve Astonitas Ana Kely Vargas Huayhuas Priscila Silvana Vargas Paredes Jhimy Anthony ASIGNATURA Resistencia de materiales II DOCENTE Ing. Juan Carlos Yi Li ICA – PERU 2023
INDICE
- CAPITULO I: INTRODUCCION
- 1.1. OBJETIVOS
- 1.1.1. Objetivo general
- 1.1.2. Objetivos específicos
- 1.2. MARCO CONCEPTUAL..................................................................................................................
- 1.3. ANTECEDENTES
- CAPITULO II: INFORMACION DEL PROYECTO
- 2.1. Generalidades
- 2.2. Ubicación
- 2.3. Área del terreno
- 2.4. Descripción
- 2.5. Planos
- 2.6. Planos de Estructuración
- CAPÍTULO III: PREDIMENSIONAMIENTO
- 3.1. Predimensionamiento de Losas - 3.1.1. Predimensionamiento de Losa Aligerada - 3.1.2. Predimensionamiento de Losa Maciza
- 3.2. Predimensionamiento de Vigas - 3.2.1. Predimensionamiento de Viga Principal - 3.2.2. Predimensionamiento de Viga Secundaria
- 3.3. Predimensionamiento de Columnas - 3.3.1. Columnas Céntricas........................................................................................................ - 3.3.2. Columnas Excéntricas - 3.3.3. Columnas Esquineras
- CAPÍTULO IV: METRADO DE CARGAS
- 4.1. Metrado de Cargas para Losa Maciza
- 4.1.1. Losa Maciza del 1er y 2do Piso
- 4.2. Metrado De Cargas De Pórtico Principal Y Secundario................................................. - 4.2.1. Pórtico Principal Eje F - 4.2.2. Pórtico Secundario Eje
- 4.3. Modelo Matemático - 4.3.1. Pórtico Principal: Eje F - 4.3.2. Pórtico Secundario: Eje
1.1. OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo general Determinar el esfuerzo y la deformación que se producen en elementos estructurales, la resistencia a efectos de carga viva y muerta orientados en el campo de la ingeniería civil utilizando los programas SAP (2000) 1.1.2. Objetivos específicos
- Identificar los esfuerzos y deformaciones que se producen en elementos
estructurales de una edificación, aplicando modelos matemáticos y el software SAP (2000)
- Determinar la resistencia a efectos de las cargas vivas y cargas muertas en una
edificación considerando los esfuerzos y deformaciones que se presenta en elementos estructurales
- Realizar el metrado correspondiente de las cargas de los planos de edificación
1.2. MARCO CONCEPTUAL
1.2.1. Resistencia de los materiales La Resistencia de Materiales es una rama de la Mecánica que estudia el comportamiento de los sólidos sometidos a cargas exteriores. Dentro de la mecánica se consideran tres campos fundamentales. o Cinemática: Estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar su masa. o Estática : Estudia los sólidos rígidos que se encuentran en equilibrio estático. o Dinámica: Estudia los cuerpos en movimiento, relacionando su masa con la fuerza que produce dicho movimiento. Podemos observar que los tres campos de la Mecánica citados anteriormente consideran los sólidos como cuerpos rígidos, es decir, indeformables, aunque en realidad esto no es cierto. Los cuerpos al estar sometidos a fuerzas exteriores se deforman. En algunas ocasiones estas deformaciones son elásticas, es decir, una vez que dejan de actuar las fuerzas sobre el cuerpo, éste, recupera su forma y dimensiones iniciales. En otras ocasiones las deformaciones son permanentes y los cuerpos no vuelven a su estado inicial. La Resistencia de Materiales, sin embargo estudia y relaciona las cargas exteriores y los efectos que éstos producen sobre los cuerpos. 1.2.2. Software SAP SAP2000 es un software especializado que permite a sus usuarios realizar forma integrada, la modelación, análisis y dimensionamiento de problemas de ingeniería de estructuras, es un programa orientado a objetos, con interfaz gráfica apoyada en la visualización 3D. ¿Por qué usar SAP2000? Es una herramienta conocida por su poder de cálculo y por la fiabilidad de los resultados, adicional, brinda flexibilidad frente a los distintos tipos de estructuras que permite
estructura resistente a un esfuerzo, cuando estiramos un cuerpo aplicamos fuerza de igual magnitud, igual dirección y sentido opuesto, estamos traccionando ese objeto 1.2.4.2. Esfuerzo de Compresión La compresión es el esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la aplicación de fuerzas que actúan en el mismo sentido, y tienden a acortarlo. Es lo contrario a la tracción y hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Con lo que podemos decir, que la compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiene a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. 1.2.4.3. Esfuerzo de flexión La flexión es una combinación de esfuerzos de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza están sometida a un esfuerzo de flexión (se alargan), las inferiores se acortan, o viceversa, produciendo una deformación a lo largo de su eje, que tiendan a doblarlo. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
1.2.4.2. Esfuerzo de torsión La torsión es la solicitación (reacción interna) que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o elementos pág. 20 donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. Dichas fuerzas son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central, dando lugar a tensiones cortantes. 1.2.4.3. Esfuerzo cortante El esfuerzo cortante se refiere a tensiones en el material de la barra, y que son paralelas y de igual signo que la fuerza. Por tanto, en este caso se trata de tensiones paralelas a la sección, que se denominan tensiones tangenciales. Por mero equilibrio, estas tensiones son idénticas en un punto en dos direcciones perpendiculares. Es decir que, en un punto determinado de una sección, la tensión tangencial en la sección de la barra es la misma que en un corte longitudinal de aquélla. 1.2.5. Deformaciones de las estructuras Todo elemento estructural sometido a la acción de cargas se deforma. En la mayoría de los casos las deformaciones son imperceptibles, y deben ser medidas con el auxilio de instrumentos. Podemos definir la deformación de un elemento estructural como una alteración del estado físico debido a una fuerza mecánica externa, a una variación de de temperatura, a un sedimiento de apoyos, etc.
1.2.7. Apoyos Los enlaces, ligaduras o apoyos son dispositivos que restringen de alguna manera los movimientos del sistema estructural y permiten la transmisión de los esfuerzos. El ejemplo más claro es el de los cimientos que unen la estructura con el terreno que le sirve de sustento. Pero hay apoyos y enlaces, no solo para el global de la estructura, sino también en las uniones entre diversos elementos estructurales (entre viga y pilar, entre pilar y cimiento, entre barras de una celosía, entre los elementos mecánicos de una máquina…). 1.2.7.1. Apoyo simple o apoyo articulado móvil. La reacción corresponde a la que se produce entre dos superficies tangentes que se tocan en un punto, permitiendo el deslizamiento relativo entre ambas. Es libre el movimiento en la dirección del eje x, así como el giro en el plano xy. La reacción es una fuerza perpendicular al plano x. 1.2.7.2. Apoyo doble, o apoyo articulado fijo Él está impedido en el eje x y en el eje y. Las reacciones son en las direcciones de estos dos ejes. Sólo se permite el giro. 1.2.7.3. Empotramiento. En este caso no se permiten movimientos en las direcciones x e y, así como tampoco el giro. Las reacciones son fuerzas en la dirección de x y de y, así como un momento que impide el giro en ese punto. 1.2.8. Momento máximo O también llamado momento flector, o momento deflexión, a un momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o un aplaca que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión. Es una solicitación típica en vigas, pilares y losas ya que todos estos elementos suelen deformarse predominantemente por flexión. El momento flector puede aparecer cuando se someten estos elementos a la acción de un momento o también de fuerzas puntuales o distribuidas.
1.3. ANTECEDENTES
Internacionales
(Iñiguez, 2019), en su proyecto de tesis de posgrado denominado; “Prototipo de vivienda progresiva y adaptable para el barrio Víctor Emilio Valdivieso en la ciudad de Loja, en la Universidad Central del Ecuador”, se centró en el diseño de dos prototipos de vivienda de interés social, las mismas que fueron diseñadas arquitectural y estructuralmente en base a las condiciones del suelo, zona donde se ejecutaron y necesidades de los usuarios, considerando los parámetros de diseño, adaptabilidad y flexibilidad. En aquella investigación se resalta la importancia que adaptar las viviendas a las condiciones que se presente en la zona de ejecución, además de tener en cuenta las necesidades de las personas que residirán en instalaciones, ya que de ello dependerá el desenvolvimiento de sus funcionalidades. (Briceño, Niño, & Arango, 2018), cuya tesis de posgrado se denominó; “Diseño de Propuesta para la Construcción de Viviendas de Interés Social en barrios populares cercanos a las centralidades de Bogotá: Una Propuesta de Ciudad Sostenible, en la Universidad Católica de Colombia”. En dicha tesis se enfocaron en los objetivos de conocer las características urbanísticas y de localización del lugar donde se ejecutaría el proyecto, además de conocer y determinar el análisis técnico para construir la vivienda de interés social, la contribución del optimo desempeño entre la construcción y distribución de cada uno de los ambientes que componen dicha construcción y las personas que harán uso de sus instalaciones, además de cumplir con las necesidades y expectativas que aportan a la mejora constante de dicho ambiente. En dicha tesis se recomendó implementar las investigaciones para identificar las características o propiedades de los sectores en estudio, de esa manera se obtendría una vivienda con comportamientos arquitectónico, estructural y ambiental óptimos. El diseño de aquel ejemplar de vivienda de interés social fue concebido en relación a las exigencias de reunir y consolidar todos aquellos componentes que van a asegurar la habitabilidad, los parámetros de calidad referente a lo urbanístico, arquitectónico y estructural, criterios que han sido tomados en cuenta para la ejecución del presente proyecto.
Nacionales
(Aymara, Huillca, & Malca, 2020), en su tesis de posgrado denominada; “Propuesta de Diseño de una Vivienda Unifamiliar para Reducir la Vulnerabilidad Sísmica en el
CAPITULO II: INFORMACION DEL PROYECTO
2.1. Generalidades PROYECTO: Vivienda Multifamiliar de 3 Niveles 2.2. Ubicación Mz : D Lote : 12 Sector : AA.HH. “Virgen del Carmen” Departamento : Ica Provincia : Ica Distrito : Ica Zona : Urbana Dirección : CC.PP Comatrana Coordenadas UTM : 419324.3576 E y 8444541.3872 N 2.3. Área del terreno El terreno tiene 120 m2. 2.4. Descripción El Proyecto consiste en el diseño estructural de vivienda. El proyecto arquitectónico se ha desarrollado para ofrecer todas las ventajas posibles en el aprovechamiento de los espacios y la funcionalidad del mismo. Primer nivel Segundo nivel Tercer nivel 1 jardín 1 sala 1 comedor 1 bar 1 SS.HH 1 cocina 1 dormitorio 1 lavandería 4 dormitorios 3 SS.HH 1 Gym 1 oficina 2 SS.HH 1 dormitorio 1 sala de entretenimiento Tabla 1. Distribución arquitectónica de la vivienda
2.5. Planos Figura 1. Plano de Ubicación y Localización
Figura 3. Plano Arquitectónico de la Segunda Planta
Figura 4. Plano Arquitectónico de la Tercera Planta
Figura 7. Elevación Frontal de la Vivienda Figura 8. Modelo de la Vivienda en 3D
2.6. Planos de Estructuración Figura 9. Plano de Idealización de Elementos Estructurales
