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• ANGEL JUAN ALARCON MAMANI

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PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL

GRUPO 15 ALARCON MAMANI, ANGEL JUAN CASTILLO HUAMAN, ARLES YUÑOR HUAYTA JAIMES, BRAIN ALEXANDER

I. OBJETIVOS ●

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Predimensionar losas, vigas y columnas de una edificación, y de acuerdo a ello saber que tipo de cimentación emplear de acuerdo a la resistencia del suelo. Tomar en cuenta los aspectos estructurales del predimensionamiento para el diseño arquitectónico. Entender el funcionamiento de los diversos sistemas estructurales. Emplear el sistema estructural adecuado, ya que al llegar el impacto de las ondas sísmicas, cause el menor daño posible en su sistema estructural.

II. UBICACIÓN DEL EDIFICIO

El edificio se va encontrar ubicado en el departamento de Loreto, provincia de Iquitos, distrito de Punchana en el cruce de la av. La marina con la calle Unión. Sus coordenadas son: 3°44'06.6"S 73°14'27.8"W

III. PROFUNDIDAD DE DESPLANTE La profundidad de desplante se tomó del estudio de mecánica de suelo encontrado para la ubicación ya mencionada la cual está basada en la norma E-0.50. Para el edificio a analizar en el presente escalonado se considera: Df = 2.15 m

IV. PROFUNDIDAD DE POZOS DE PERFORACIÓN Según la norma E.050 del Reglamento Nacional de Edificaciones, en edificaciones con sótano se aplica la siguiente fórmula:

P= h + Df + Z

Donde: •Df: En edificios con sótanos, es la distancia vertical entre el nivel del piso terminado del último sótano al fondo de la cimentación. (2.15 m) •h: Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural. (3.8 m) •Z: =1.5B, siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

P = 2.15 + 1.5(6.69) + 3.8 = 15.985 m

V. NÚMEROS DE PUNTOS DE INVESTIGACIÓN CALICATAS: Según la E-050, son excavaciones de forma diversa que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y el ensayo in situ que no requieran confinamiento. El edificio consta de 1 semi sótano, un sótano y 7 pisos con pórticos y muros de concreto por lo cual se indica que es de tipo III.

Como la edificación cuenta con 625 m2 y es de tipo II se harán 2 puntos de exploración

VI. JUNTA SÍSMICA Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas, desde el nivel del terreno natural, una distancia mínima s para evitar el contacto durante un movimiento sísmico.

S1=0.006 x (13.7+6) 2

S2=0.006 x (13.7+3) 2

S1=0.06 =6 cm

S2=0.05 =5 cm

VII. Fuerza cortante La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la dirección considerada, se determina por la siguiente expresión:

Donde: P: Peso del edificio Z: Zona de la ubicación del edificio U: Uso que se le da a la ubicación R: Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas Sísmicas C: Factor de amplificación sísmica

V=

0.1 x 1 x 2.5 x 2 x 3212380 = 229455.714 7

7.1 Cálculo del factor Z Valor que va a depender de la zona sísmica en la que se encuentre la edificación, nuestra obra se ubica en la ciudad de Iquitos en el distrito, en el distrito de punchana. Según el cuadro esta ubicación pertenece a la zona 1,la cual tiene su factor de zona ya especificado (ver Tabla N°1)

Z=0.1

7.2 Cálculo del factor U Valor que dependerá de la función que adquiera el edificio luego de su construcción. Al ser un edificio de vivienda multifamiliar, este ya tiene un valor especificado

U=1

7.3 Cálculo del factor S El valor dependera del suelo en que se está trabajando. S=2 7.4 Periodo fundamental de vibración

T = 13.7 = 0.30 45

7.5 Coeficiente sísmico

C=2.5

7.6 Coeficiente de reducción de fuerzas sísmicas (R) Los sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente en cada dirección de análisis, tal como se indica en la Tabla N° 7.

Donde:

La edificación no presenta irregularidad en planta ni en altura, por ende los factores de reducción por irregularidad es igual a 1 R = 7x1x1=7

7.7 Peso del edificio El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga . a. En edificios de las categorías Ay B, se tomará el 50% de la carga viva. b. En edificaciones de la categoría C, se tomará el 25% de la carga viva. c. En depósitos, el 80% del peso total que es posible almacenar. d. En azoteas y techos en general se tomará el 25% de la carga viva. e. En estructuras de tanques, silos y estructuras similares se considerará el 100% de la carga que puede contener. P = (CM + %CV) x (Área típica) x (N° Pisos)

CM =Carga Muerta 1000 kg/m2 CV =Carga Viva 200 kg/m2 CV =Carga Viva 250 kg/m2 (sótanos)

PESO DEL EDIFICIO (P)

ÁREA DE TECHO

CANTIDAD

ÁREA TÍPICA

P (kg)

1 er sótano

1

610.56 m2

648720

2do sótano

1

569.6 m2

605200

1er piso

1

410 m2

430500

2do piso

1

410 m2

430500

3er piso

1

410 m2

430500

4to piso

1

410 m2

430500

5to piso

1

225.2 m2

236460

TOTAL:

P = 3212380

VIII. Centro de masa del techo del primer piso

IX. Centro de rigidez del techo del primer piso

9.1 Momentos de Inercia y Rigidez de cada elemento estructural vertical

CENTRO DE RIGIDEZ

K=I H EJE Bx

C1-b

P2-b

K=520.8333 cm

K=2083.333cm

C2-b

C4-b

K=1250 cm3

C3-b K=1250 cm3

p1-b K = 1170.83333 cm

K= 1041.666cm

EJE By

C1-b

P2-b

K=520.8333 cm

K=33333.333cm

C2-b

C4-b

K=7200 cm3

K= 4166.666 cm3

C3-b K=91466.666 cm3

p1-b K = 20470.833 cm

XI. Elementos a predimensionar 11.1. Sentidos de la viga principal:

PLANTA PRIMER NIVEL NIVEL DE PISO TERMINADO : +1.20 m

El sentido de la viga principal se escogió de manera horizontal por la forma de la planta y las vigas de conexión estarán perpendicular a la vigas vigas principales también respetando el diseño y organización de los espacios.

Viga principal: Vigas de conección: 11.2. Tipos de losas a utilizar:

El edificio es para una vivienda multifamiliar en el cual se va usar losas aligeradas y en el sector seleccionado que es donde van las escaleras se va usar losas macizas

XII. Predimensionamiento de vigas y losas 12.1. Vigas: 12.1.1 Viga principal Luz: 6.00m Vivienda HVIGA P.= 6/12 =0,5 m AVIGA P. =2x0.5/3 =0.33 =0.35m

12.1.1 Viga de conexión

0.50 m

Luz: 5.00m Vivienda HVIGA P.= 5/12 =0,41 m =0.45 m AVIGA P. =2x0.45/3 =0.30 m

0.35 m

0.45 m

0.30 m

12.2 Losas:

12.2.1. Losas aligeradas:

12.2.2. Losas macizas:

Luz: 6.15 m Vivienda ELOSA=6.15/20 =0.3075 =0.31 m

Luz: 4.85 m Vivienda ELOSA=4.85/35 =0.1385 =0.15 m

XII. Predimensionamiento de zapatas

P. servicio: 39952 kg Carga portante del suelo: 0.51 kg/cm2 5100 kg/m2 K: Intermedio= 0.8 Área de zapata: BxB=39952/(0.8)(5100) BINICIAL= 3.129 PRELLENO= (1570 kg/m3)(9.79 m2-0.06 m2)(1.55 m2) = 23677.955 Área corregida: (PSERVICIO+PRELLENO)/K(Carga portante) (39952+23677.955)/(0.8)(5100) BxB= 15.59 m2 B=3.94m B= 4m

P. servicio: 217778 kg Carga portante del suelo: 0.51 kg/cm2 5100 kg/m2 K: Intermedio= 0.8 Área de zapata: BxB=217778/(0.8)(5100) BINICIAL= 3.376 PRELLENO= (1570 kg/m3)(11.39 m2-0.11 m2)(1.55 m2) = 27449.88 Área corregida: (PSERVICIO+PRELLENO)/K(Carga portante) (217778+27449.88)/(0.8)(5100) BxB= 60.10 m2 B=7.75 m B= 8m

P. servicio: 181683 kg Carga portante del suelo: 0.51 kg/cm2 5100 kg/m2 K: Intermedio= 0.8 Área de zapata: LPLACAxB=181683/(0.8)(5100) BINICIAL= 8.56 PRELLENO= (1570 kg/m3)(44.512m2-1.3 m2)(1.55 m2) = 105156.4 Área corregida: (PSERVICIO+PRELLENO)/K(Carga portante) (181683+105156.4)/(0.8)(5100) LPLACAxB= 70.30 m2 B=13.51 m B= 13.6m

XIV. Predimensionamiento de columnas

P. Servicio= 1.4x C.M. + 1.7x C.V. =230216+29313.1 =259529.1

Área de la columna=

P. Servicio

(0.35 o 0.45)(f´c) 259529.1 0.45x315x10000 0.7785 m2 Lado=0.88 m

P. Servicio= 1.4x C.M. + 1.7x C.V. =85370.6+18530 =103900.6

Área de la columna=

P. Servicio

(0.35 o 0.45)(f´c) 103900.6 0.35x315x10000 0.094 m2 Lado=0.31 m

P. Servicio= 1.4x C.M. + 1.7x C.V. =90541.92+23618.1 =114160.02

Área de la columna=

P. Servicio

(0.35 o 0.45)(f´c) 114160.02 0.35x315x10000 0.103 m2 Lado=0.321 m

XV. CONCLUSIONES: Luego de hacer el predimensionamiento del edificio se observa que las dimensiones de zapatas y de columnas son muy excesivas debido al peso que debería soportar como son las las losas y muros, el tipo de suelo también influye bastante ya que es un suelo intermedio y la capacidad que tiene el suelo para soportar las cargas. Por lo cual se recomienda usar concreto ciclópeo u otro tipo de concreto más liviano para reducir considerablemente el peso de la edificación.

XVI. REFERENCIAS:

*Reglamento nacional de edificaciones -Norma E. 020 -Norma E. 030 -Norma E. 050

*Respuesta dinámica por los modelos de cálculo de interacción suelo estructura del FEMA y norma E030-2016 del edificio de comando de control ribereño Iquitos. *Apuntes de clase.