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• Marcos Chapilliquen

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ESTRUCTURACION Definir la estructuración significa optar por un partido estructural de una edificación o estructura con arquitectura definida. De una adecuada estructuración dependerá el comportamiento ante las distintas solicitaciones que se presenten; la estructuración debe ser sencilla para que luego su modelaje o idealización matemática se represente de la manera más real, racional y simple posible.

A.-CONSIDERACIONES ESTRUCTURALES PARA EL CÁLCULO Una estructura está constituida por elementos que forman un todo, que tienen la capacidad de soportar cualquier sistema de cargas. Se requiere conocer: A.1) CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA Y SUS ELEMENTOS: Seguridad (Resistente) Funcional (estética) Comportamiento adecuado Económica en condiciones de servicio. A.2) CARACTERÍSTICAS DE LAS SOLICITACIONES: CARGAS VERTICALES: cargas permanentes o muertas (CM) CARGAS HORIZONTALES: cargas de sismo (CS), viento (CV) SOBRECARGA: carga viva (CV) ESTRUCTURACIÓN POR CARGA VERTICAL Para estructurar una edificación por carga vertical, debe tenerse en cuenta que las cargas por gravedad que actúan en determinado nivel, se transmiten a través de la losa de techo hacia los ejes portantes (vigas, columnas, placas y zapatas) y de aquí al suelo de cimentación

ESTRUCTURACIÓN POR CARGA SÍSMICA Las fuerzas sísmicas en edificaciones son fuerzas de inercia producidas por el hecho que los niveles tienen masa sujetas a aceleraciones (F= m.a), donde la mayor parte de la masa se encuentra concentrada a la altura de los elementos horizontales o de piso (vigas, losas, acabados, sobrecarga, tabiquería etc), mientras que la masa actuante en los elementos verticales o entrepiso (muros, placas, columnas) es menor, por lo que para un análisis sísmico traslacional, puede suponerse que la masa se encuentra concentrada a la altura de los pisos. Sísmicamente la estructura ideal es aquella que tiene poca masa y gran rigidez lateral. En el caso de sismos se debe considerar que actuara en las dos “direcciones principales” según la norma E.030

ANÁLISIS ESTRUCTURAL Se hará en función del partido estructural que se optó. Para efectos de diseño, debe trabajarse con la envolvente de esfuerzos en condición de rotura; para obtener estas envolventes, es recomendable efectuar el análisis estructural en condiciones de servicio para las tres solicitaciones básicas: Carga permanente (Carga muerta: CM). Sobrecarga (Carga viva: CV) Cargas horizontales (Sismo: CS, Viento: CV)

Resistencia Requerida mínima “U” En Rotura U = 1.4 CM + 1.7 CV U = 1.25 (CM + CV)  CS U = 0.9 CM  CS : Similar tanto para Fuerzas, Cortantes y Momentos (flectores y/o torsores)

Cada combinación genera un diagrama de esfuerzos (momentos o cortantes) y para el diseño se emplea la curva que “envuelve” a estos diagramas (envolvente de esfuerzos en condición de rotura). Los momentos, esfuerzos cortantes y reacciones máximas no ocurren cuando la estructura está totalmente cargada, lo que se verifica al observar las deformaciones de un entrepiso cargado.

PREDIMENSIONAMIENTO Para el pre dimensionamiento de la edificació n se tendrá en cuenta: - Altura y longitud mayor de los pó rticos de viga principal y secundaria de la losa aligerada. - Dimensiones de vigas - Á rea tributaria mayor de las columnas en esquina, columnas excéntricas en el eje X e Y, y de las columnas centradas. - Fó rmulas para comprobar si la configuració n de la estructura de la edificació n cumple con los requisitos mínimos. - De ser necesario un cambio en la configuració n de la edificació n se hará respetando lo anteriormente indicado.

ELEMENTOS HORIZONTALES: A.) LOSAS ALIGERADAS Armadas en una dirección, se dimensionan en el sentido de la menor longitud del ambiente por techar. Según la norma E-060 del RNC, para losas aligeradas podemos tomar: h  ln; ln : Luz libre 25 ln/25 se usa en edificaciones comunes; Cuando hay mucha densidad de muros o con mucha carga usar ln/20.

B.) VIGAS Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debemos aclarar que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso. El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y la presencia de cangrejeras. En nuestro caso consideraremos: H: Peralte B: base H=

Ln H ; B= 10 2

B.1) VIGAS PRINCIPALES Se tiene todas las vigas de diferentes luces principales en la estructura I, cuyos ejes B-B, C-C, D-D, E-E, F-F, G-G, H-H, I-I, J-J Lm (m)

e Losa(m)

e ladrillo (m)

4m

0.17 cm

12 cm

5m

0.20 cm

15 cm

6m

0.25 cm

20 cm

7m

0.30cm

25 cm

Las longitudes de las luces de la viga principal de la losa aligerada son:

MAYOR LUZ DE LA VIGA PRINCIPAL

DIMENSIONES DE LA VIGA PRINCIPAL Ln=7.25

H=

B=

7.25 m =72.50 cm≈ 75 cm 10

75 cm =37.50 c m ≈ 40 cm 2 Por lo tanto: VP=0.40 m x 0.75 m

B.2) VIGAS SECUNDARIAS Son aquellas que tienen el sentido de las viguetas y van en forma perpendicular a la luz mayor. Cuyos ejes son 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 La mayor longitud es de 4.90 metros, lo que cual aplicando la fó rmula debe cumplir lo indicado anteriormente: e = Lm/25 = 4.90m/25 = 19.6 cm ≈ 20cm Tomando como dato la luz mayor del sentido perpendicular a las vigas principales entonces: e = 20cm. Las longitudes de las luces de la viga secundarias de la losa aligerada son:

MAYOR LUZ DE LA VIGA SECUNDARIA

DIMENSION DE LA VIGA SECUNDARIA Ln=4.90 m

H=

B=

4.90 =49.0 c m≈ 0.50 m 10

50.0 =25 c m=0.25 m 2 Por lo tanto: VS=0.25 m x 0.50 m ELEMENTOS VERTICALES

C.) COLUMNAS Para determinar si las columnas tienen la configuración adecuada se debe tener en cuenta: 1.- Número de pisos de la edificación 2.- Carga de servicio. 3.- Área tributaria mayor de las columnas de la edificación, según el tipo de columna. 4.- Resistencia a la compresión 5.- Área de la columna indicada por el ACI Se pre dimensionan en función de su área tributaria. Algunas fórmulas prácticas: Acol = 1000kg/m2 x A x N 0.45 f ´c

ó

P 0.45 f ´c

P = Peso total en servicio A= Área tributaria o de influencia (m2) N= Número de pisos C.1) DATOS DE LA EDIFICACIÓ N La edificació n tiene 8 pisos, el techo del ú ltimo piso es la azotea. La resistencia a la compresió n del concreto de la columna es: f’c = 210 kg/cm2 Las columnas han sido uniformizadas para una tener una estructura sencilla, por lo que se tiene de los planos de estructuras que el á rea de todas las columnas es por igual a 0.25x0.60cm

ÁREA TRIBUTARIA

COLUMNAS EN ESQUINA El área mayor de las columnas en esquina es 11.798 m² COLUMNAS EXCÉNTRICA El área mayor de las columnas excéntricas es 22.887 m² COLUMNAS CENTRALES El área mayor de las columnas en centrales es 30.100m² D.3) PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

COLUMNAS EN ESQUINA Pservicio=P∗ÁreaTrib∗N ° piso Acol . esquina= Pservicio=1000∗11.798∗8

Secc . Rectangular=0. 25 m∗0. 60 m

Pservicio 0.35 f ´ c

94384 Acol . esquina= 0.35(210) Pservicio=94384

Acol . esquina=¿1284.14 cm²

COLUMNAS EXÉNTRICA Pservicio=P∗ÁreaTrib∗N ° piso Acol . exéntrica= Pservicio=1000∗22.887∗8

Secc . Cuadrada=¿

Pservicio 0.35 f ´ c

183096 Acol . exéntrica= 0.35(210) Pservicio=183096

Acol . exéntrica=¿2491.10 cm²

D.3.1) COLUMNAS CENTRAL Pservicio=P∗ÁreaTrib∗N ° piso Acol . central= Pservicio=1000∗30.100∗8

Secc . Cuadrada=¿

Pservicio 0.45 f ´ c

240800 Acol . central= 0.45(210) Pservicio=240800

Acol . central=¿2548.15 cm²