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GEOTECNIA: PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGA, COLUMNA, LOSAS Y ZAPATA METRADO DE CARGAS UBICACIÓN DE CENTRO DE MASA

ALUMNO: RIOS YAYA JUAN CARLOS DOCENTE: ING. UCHUYPOMA MONTES FERNANDO MANUEL

2019 UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERÍA CIVIL

ii

Índice

Pg. PROBLEMA ................................................................................................................................................. 1 USO .............................................................................................................................................................. 1 SE PIDE: ....................................................................................................................................................... 1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................ 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS........................................................................................................................ 2 DATOS CONSIDERADOS ......................................................................................................................... 3 Geometría de la edificación: ......................................................................................................................... 3 ESPECIFICACION DE LOS MATERIALES ............................................................................................. 4 Concreto: ....................................................................................................................................................... 4 Acero:............................................................................................................................................................ 4 Concreto armado: .......................................................................................................................................... 4 Muro de Albañilería: ..................................................................................................................................... 4 DATOS DE LA EDIFICACIÓN .................................................................................................................. 5 PARAMETROS DE FUNDACIÓN: ............................................................................................................ 5 PARAMETROS FÍSICOS, MECÁNICOS, QUÍMICOS E HIDRÁULICOS ............................................. 5 PARAMETROS DÍNAMICOS .................................................................................................................... 5 PARAMETROS SISMICOS DE LA EDIFICACIÓN E - 030 .................................................................... 6 PARAMETROS SISMICOS: ....................................................................................................................... 7 PREDIMENSIONAMIENTO: ..................................................................................................................... 8 PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIÓN: ..................................... 8 ESPESORES DE LA LOSA ALIGERADA: ............................................................................................... 8 DIMENSIONES DE LA LOSA ALIGERADA: .......................................................................................... 9 PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS: ................................................................................................ 10 PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS:...................................................................................... 11 DIMENSIONES DE LA LOSA ALIGERADA ......................................................................................... 12 ....................................................................................................................... Error! Bookmark not defined.

iii PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA – DIMENSIONES...................................... 18 PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA - ALTURA hz ............................................ 19 PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA..................................................................... 20 PESO SISMICO PARA CADA PISO ........................................................................................................ 24

1

PROBLEMA

USO USO: Según primera letra del primer apellido R-U: OFICINA PLANTA “B”

SE PIDE:

1. Efectuar el predimensionamiento sencillo de vigas, columnas, losas y zapatas. 2. Efectuar el metrado de cargas, calculando el peso sísmico por piso de la edificación 3. Determinar la ubicación del centro de masa, considerando la excentricidad accidental según norma E 030-2016.

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OBJETIVO GENERAL

Realizar el análisis Sísmico de un edificio aporticado considerando la interacción suelo estructura.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Efectuar el predimensionamiento sencillo de vigas, columnas, losas y zapatas aisladas. Efectuar el metrado de cargas, calculando el peso sísmico por piso de la edificación. Determinar la ubicación del centro de masas, considerando la excentricidad accidental según Norma E030-2010.

3

DATOS CONSIDERADOS

Geometría de la edificación: Se tiene una edificación de concreto armado de 4 pisos, tipo aporticado con zapatas aisladas, tal como se muestra en la figura adjunta L1: Número de letras del primer apellido, máximo 8 (en metros) L2: Número de letras del segundo apellido, máximo 8 (en metros) L3: Número de letras del primer nombre, máximo 8 (en metros)

DATOS: Juan Carlos Rios Yaya L1: 4 metros L2: 4 metros L3: 4 metros

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ESPECIFICACION DE LOS MATERIALES

Concreto:     

f 'c = 210 kg/cm² Ec = 217371 kg/cm² ν = 0.20 Gc = 90571.25 kg/cm² α = 9.9 × 10 - 6 ºC – 1

-Resistencia del concreto (E.060 - 2010) - Módulo de Elasticidad - Ec = 15000√ f 'c - Módulo de Poisson -Módulo de Corte Gc = Ec / 2 ( 1+ ν ) Coeficiente de Expansión térmica del concreto

Acero: 

fy = 4200 kg/cm² Esfuerzo de fluencia del acero (E.060 - 2010)

Concreto armado:



γc = 2400 kg/m³ Peso específico del concreto armado

Muro de Albañilería:



γm = 1800 kg/m³ Peso específico de muros

5

DATOS DE LA EDIFICACIÓN

Ubicación: San Antonio- Cañete - Lugar de Nacimiento Diafragma horizontal: Losa aligerada Uso: R - U: Oficina - Planta "B" Primera letra del primer apellido (Rios)

PARAMETROS DE FUNDACIÓN:  

Tipo de suelo : Flexible Clasificación SUCS : SW – SC Arena arcillosa densa PARAMETROS FÍSICOS, MECÁNICOS, QUÍMICOS E HIDRÁULICOS

    

w = 5.0% Contenido de humedad natural γ = 2.44 g/cm³ Densidad Unitaria φ = 23.6º Ángulo de fricción interna c = 0.35 kg/cm² Cohesión qa = 6.89 kg/cm² Capacidad portante ( Df = 1.00 m ) PARAMETROS DÍNAMICOS

  

μ = 0.20 Módulo de poissón Es = 217371 kg/cm² Módulo de Elasticidad del suelo Gs = 90571.25 kg/cm² Módulo de corte del suelo

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PARAMETROS SISMICOS DE LA EDIFICACIÓN E - 030

De acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo Resistente (NTE E-030), se concluye que el área en estudio (Cañete) se encuentra dentro de la zona de Alta Sismicidad (Zona 4), existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de intensidades tan considerables como VIII a IX en la escala Mercalli Modificada. En base al predominio del suelo bajo la cimentación conformado por gravas arenosas, se recomienda adoptar en los Diseños Sismo-Resistentes, los siguientes parámetros: ❖ Factor de zona: Z = 0.45

Mapa de Zonificación sísmica del Perú Norma técnica de Edificación Modificada E030 Diseño sismo resistente

7

PARAMETROS SISMICOS:

8

Según las figuras y tablas de la Norma E.030 - 2006 - "DISEÑO SISMORRESISTENTE" Z = 0.45 Factor de zona U = 1.0 Factor de Uso S = 1.0 Factor de suelo Tp = 0.4 s Periodo del suelo R = 8 Coeficiente de reducción CT = 35 Parámetro para determinar el período fundamental

PREDIMENSIONAMIENTO:

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA EN UNA DIRECCIÓN:

Para no verificar deflexiones y evitar problemas estructurales relacionados a las excesivas deflexiones, el predimensionamiento se realiza de acuerdo a la consideración siguiente: h = L/25 Donde: h: Peralte de la losa aligerada L: Luz más corta de techado

ESPESORES DE LA LOSA ALIGERADA:

h(cm) 17 20 25 30

Ladrillo de techo 12x30x30 15x30x30 20x30x30 25x30x30

Peso(Kg) 6.8 8 9.8 11.5

Rend x m2 8.33 8.33 8.33 8.33

9

L=4 h = 4/25 = 0.16 m h = 0.16 m ≈ 20 cm

DIMENSIONES DE LA LOSA ALIGERADA:

10

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:

h = L/10 b = h /2 h: Peralte de la Viga h = 7/10 = 0.70 m

b: Base de la Viga

b = 0.70 /2 = 0.35 m

L: Luz libre de la Viga

11

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS:

Ag = (λ Ps) / n f´c Donde: Ag: Área de la columna Ps: Carga de servicio que soporta la columna F ‘c: Resistencia del concreto λ, η: Factores de predimensionamiento

LADRILLO HUECO 15x30x30

Medidas: 15x30x30 Peso: 8 Kg Unidades/m2: 8.33

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DIMENSIONES DE LA LOSA ALIGERADA

DESCRIPCIÓN

ESPESOR

LOSA VIGUETA

0.05 0.15

ANCHO

LARGO

1.00 0.10

CANTIDAD

PESO/m3 DE CONCRETO

1.00 2.50

2400 2400

1.00 1.00

TOTAL

DESCRIPCIÓN LADRILLO HUECO

CANTIDAD 8.33

RESUMEN Kg/m2 PESO DE CONCRETO PESO DE LADRILLO PESO TOTAL DEL ALIGERADO

PESO

PESO TOTAL 8.00 66.64

210.00 66.64 276.64

PESO 120.00 90.00 210.00

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NORMA E 0 20 – CARGAS Losa Aligerada:

Tabiquería: (Del 1er al 4to piso)

Tabiquería: (Azotea) La azota de la oficina contará con un parapeto de albañilería de 0.15 de ancho y 1.00 m de altura. Peso de la albañilería: 0.15x1.00x1800 = 270 Kg/m

Carga viva:

14

Carga Viva azotea: 125 Kg/m2 Peso de los acabados: 125 Kg/m2

COLUMNA E1 ( ESQUINA) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 2 2 2 2 2 2 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

2 2 2 2 3.3

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 4800 2000 1200 1536 1536 540 540 3802 15953.6

3 1 TOTAL

TOTAL 3000 500 3500

CARGA DE SERVICIO

19453.6

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

f'c λ n Ag a

DIMENSIONES 2 2 2 2

210 1.5 0.2 694.77 26.36 25

CARGA 250 125

PISO

15

COLUMNA P1 ( PERIMETRO) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 4 2 4 2 4 2 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

2 4 0 4 3.3

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 1536 3072 0 1080 3802 25489.6

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO

32489.6

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

f'c λ n Ag a

DIMENSIONES 4 2 4 2

210 1.5 0.2 1160.34 34.06 35

CARGA 250 125

PISO

16

COLUMNA P2 ( PERIMETRO) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 2 4 2 4 2 4 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

4 2 4 0 3.3

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 3072 1536 1080 0 3802 25489.6

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO

32489.6

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

f'c λ n Ag a

DIMENSIONES 2 4 2 4

210 1.5 0.2 1160.34 34.06 35

CARGA 250 125

PISO

17

COLUMNA C1 ( CENTRAL ) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 2 4 2 4 2 4 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

4 2 0 0 3.3

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 3072 1536 0 0 3802 24409.6

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO

31409.6

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

f'c λ n Ag a

DIMENSIONES 2 4 2 4

210 1.5 0.2 1121.77 33.49 35

CARGA 250 125

PISO

18

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA – DIMENSIONES

Para determinar las dimensiones de la zapata aislada aplicaremos la siguiente expresión: Az = Ps/qn qn = qa - hf γ - S/C Donde: Ps: Carga de servicio que soporta la columna qn: Esfuerzo neto del terreno S/C: Sobrecarga del piso terminado γ: Densidad del suelo qa: Capacidad portante (Df = 1.00 m ) En el caso que la carga Ps actúe sin excentricidad, es recomendable buscar que: Lv1 = Lv2 T = √Az + S= √Az -

(𝑎−𝑏) 2

(𝑎−𝑏) 2

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PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA - ALTURA hz

La condición para determinar el peralte efectivo de la zapata aislada, se basa en que la sección debe resistir el cortante por punzonamiento.

Cortante por punzonamiento actuante Vu = Pu columna _

𝑃𝑈 𝐶𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝐴𝑧

mn

Donde: Pu columna: Carga ultima en la columna Az: Área de la zapata aislada m, n: Longitud de los planos de falla

Resistencia al cortante por punzonamiento en el concreto Vc= 10.6 √f 'c b o d

=>

a/b≤2

Donde: f 'c: Resistencia del concreto bo: Perímetro de los planos de falla => bo = 2m + 2n d: Peralte de la platea de cimentación (sin considerar recubrimiento) Luego, se debe cumplir: Vu = Ø Vc Donde: Ø : Factor de reducción de resistencia por cortante => Ø = 0.85

20

Carga última

CU = 1.4 CM + 1.7 CV

Donde: Cu: Carga última CM: Carga muerta CV: Carga viva

NOTA: - La sobrecarga del piso terminado S/C = 500 kg/m² - El peralte mínimo de la zapata (por encima del refuerzo de flexión), será mayor a 15 cm.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA AISLADA COLUMNA C1 ( ESQUINA ) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 2 0.2 2 0.2 2 0.2 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

2 2 2 2 14.2

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 480 200 120 1536 1536 540 540 16358 21310.4

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO CARGA ÚLTIMA

28310.4 40060

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

DIMENSIONES 2 4 2 4

CARGA 250 125

PISO

21

qa densidad hf s/c qn az t s

68.9 2.44 1.3 0.5 65943 0.429 0.66 0.66

0.7 0.7

COLUMNA P1 ( PERIMETRO) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 4 2 4 2 4 2 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

2 4 0 4 14.2

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 1536 3072 0 1080 16358 38046.4

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO CARGA ÚLTIMA

45046.4 63490

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

qa densidad hf s/c qn az t s

DIMENSIONES 4 2 4 2

68.9 1.89 1.3 0.5 65943 0.683 0.83 0.83

0.8 0.8

CARGA 250 125

PISO

22

COLUMNA P2 ( PERIMETRO) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 4 2 4 2 4 2 0.2 0.4 0.4 0.4

0.4

0.4

2 4 2 0 14.2

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 1536 6144 540 0 16358 40578.4

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO CARGA ÚLTIMA

47578.4 67035

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

qa densidad hf s/c qn az t s

DIMENSIONES 4 2 4 2

68.9 1.89 1.3 0.5 65943 0.722 0.85 0.85

0.8 0.8

CARGA 250 125

PISO

23

COLUMNA C1 ( CENTRAL ) CARGA MUERTA LOSA ALIGERADA ACABADOS TABIQUERIA VIGA EN X VIGA EN Y PARAPETO EN X PARAPETO EN Y COLUMNA ( SE ASUME)

DIMENSIONES 2 4 2 4 2 4 0.2 0.4 0.2 0.4

0.4

0.4

4 2 0 0 14.2

CARGA 300 125 100 2400 2400 270 270 2400

PISO 4 4 3 4 4 1 1 3

TOTAL 9600 4000 2400 3072 1536 0 0 16358 36966.4

3 1 TOTAL

TOTAL 6000 1000 7000

CARGA DE SERVICIO CARGA ÚLTIMA

43966.4 61978

TOTAL CARGA VIVA OFICINA AZOTEA

qa densidad hf s/c qn az t s

DIMENSIONES 2 4 2 4

68.9 1.89 1.3 0.5 65943 0.667 0.82 0.82

0.8 0.8

CARGA 250 125

PISO

24

Finalmente las dimensiones para todas las zapatas serán:

PESO SISMICO PARA CADA PISO

25 PESO SISMICO

Descripción Col 1 Col 2 Vig1 dirección Y Vig1 dirección X Losa aligerada Tabiquería Acabados 25% S/C

cantidad

b 4 12 4 4 1 1 1 1

1er Piso h 0.25 0.35 0.2 0.2 12 12 12 12

L 0.25 0.35 0.4 0.4

Carga 4.3 4.3 12 12 12 12 12 12

Peso 2400 2400 2400 2400 300 100 125 125

TOTAL

Descripción Col 1 Col 2 Vig1 dirección Y Vig1 dirección X Losa aligerada Tabiquería Acabados 25% S/C

cantidad

b 4 12 4 4 1 1 1 1

2-3 Piso h 0.25 0.35 0.2 0.2 12 12 12 12

L 0.25 0.35 0.4 0.4

Carga 3.3 3.3 12 12 12 12 12 12

Peso 2400 2400 2400 2400 300 100 125 125

TOTAL

Descripción Col 1 Col 2 Vig1 dirección Y Vig1 dirección X Losa aligerada Parapeto Acabados 25% S/C

4 12 4 4 1

4-azotea Piso h 0.25 0.35 0.2 0.2 12

1 1

12 12

cantidad

b

L 0.25 0.35 0.4 0.4

Carga 3.3 3.3 12 12 12 68 12 12

TOTAL

373491

1980 11642.4 9216 9216 43200 14400 18000 18000 125654

Peso 2400 2400 2400 2400 300 100 125 125

TOTAL

2580 15170.4 9216 9216 43200 14400 18000 18000 129782

1980 11642.4 9216 9216 43200 6800 18000 18000 118054

26