ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO-CONCRETO

UNIDAD II:ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN - ESTADO DE ROTURA
ANEXO 1: ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO
1.1 Criterios de Estructuración en edificaciones
La etapa de estructuración consiste en definir la ubicación y características de los
elementos estructurales que conforman el sistema estructural, sin alterar la
arquitectura y sin afectar la funcionalidad del edificio.
Para cargas de gravedad:
 El edificio debe contar con elementos estructurales que puedan transmitir todas las
fuerzas de gravedad hacia la cimentación.
 Se busca que las vigas se apoyen en columnas de manera que formen pórticos,
evitando que crucen los dormitorios o ambientes amplios como la sala-comedor.
 Para el sistema de techo se empleará losa aligerada, buscando en el mejor de los
casos la continuidad de tramos y que el apoyo se produzca en la luz menor del paño.
 Se plantea el uso de losas macizas, en aquellos paños que tienen ductos, ya que los
bordes libres no aseguran la continuidad de las viguetas de un aligerado. También se
plantea las losas macizas en zonas de baño, para que las tuberías de desagüe no
alteren el comportamiento de la losa aligerada.
 Las vigas chatas se proyectan como una transición entre losa aligerada y losa maciza,
donde no hay viga peraltada. En aligerados convencionales, las vigas chatas tienen la
función de cargar el peso de los tabiques paralelos al sentido del aligerado, esta función
de cargar el peso de los tabiques es mediante doble viguetas.
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Para cargas de sismo:
 Por estar en un país ubicado en una zona de alta sismicidad, se requiere que
el sistema estructural sea capaz de resistir las fuerzas sísmicas para tener un
adecuado comportamiento.
 Lo ideal es que la estructura sea lo más simple posible teniendo en cuenta
los criterios indicados en la NTE E.030 como:
simetría, hiperestaticidad, uniformidad y continuidad; y dotarla de una rigidez,
resistencia y ductilidad adecuada.
1.2 Pre dimensionamiento de los Elementos Estructurales
 Mediante el pre dimensionamiento se busca dar dimensiones a los elementos
estructurales según los criterios establecidos en la NTE E.060 y teniendo en
cuenta las limitaciones de la arquitectura. Estas dimensiones deben
verificarse en la etapa de diseño con opción a ser cambiadas de manera de
buscar la mejor solución.
 Losa Aligerada: Las recomendaciones para pre dimensionar el espesor del
aligerado recomendados se haga en función de la luz del paño.
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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 (L ≤ 7.5 m)
ESPESORES DE LOSA ALIGERADA
h (cm)
17
20
25
30
Ladrillo de techo
12 × 30 × 30
15 × 30 × 30
20 × 30 × 30
25 × 30 × 30
Peso (kg) Rend. × m²
6.80
8.33
8.00
8.33
9.28
8.33
11.50
8.33
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Vigas: El pre dimensionamiento consiste en establecer dimensiones para un peralte (h) y un
ancho (b). El peralte se considera por lo general 1/12 de la luz libre para vigas simplemente
apoyadas o 1/14 de la luz libre para vigas continuas. El ancho varía entre 30 y 50% de la altura,
además la NTE E060 en el capítulo 21 “Disposiciones Especiales para el Diseño Sísmico”
estable que el ancho no debe ser menor de 0.25 veces el peralte ni menor que 25 cm.
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
Para predimensionar las vigas emplearemos las relaciones
h= L
10
b= h
2
8m
6m
8m
4m
4m
Donde:
h : Peralte de la viga
b : Base de la viga
L : Luz libre de la viga
4m
Para uniformizar las dimensiones de todas las vigas tomaremos el valor más crítico
h=
8
10
=
0.80 m
0.80 m
b = 0.80
2
=
0.40 m
0.40 m
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Columnas: Se pre dimensionan considerando solo la carga axial que presentan,
de tal forma que el esfuerzo axial máximo con cargas de servicio sea menor o
igual al 45% de la resistencia del concreto (f´c).
Por lo tanto el área requerida para las columnas será:
𝑃𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜
𝐴𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 =
0.45𝑓´𝑐
Donde:
Pservicio = Número de pisos x Área tributaria x Carga unitaria.
La tabla 2.3 muestra los valores calculados para el pre dimensionamiento de las
columnas como C1 y C2 por carga axial.
Tabla 2.3 Pre dimensionamiento de columnas por carga axial
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4.3.
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
Para predimensionar las columnas emplearemos
Ag = λ Ps
η f 'c
Donde:
Ag
Ps
f 'c
λ, η
:
:
:
:
Área de la columna
Carga de servicio que soporta la columna
Resistencia del concreto
Factores de predimensionamiento
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4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
NORMA E.020 - "CARGAS"
TABIQUERÍA
6.3. Tabiquería Móvil
El peso de los tabiques móviles se incluirá como carga viva
equivalente uniformemente repartida por metro cuadrado,
con un mínimo de 0.50 kPa (50 kg/m²), para divisiones
livianas móviles de media altura y de 1.0 kPa (100 kg/m²)
para divisiones livianas móviles de altura completa.
Cuando en el diseño se contemple tabiquerías móviles,
deberá colocarse una nota al respecto, tanto en los planos
de arquitectura como en los de estructuras.
LOSA MACIZA
Peso losa = 0.15 × 2400 = 360 kg/m²
ACABADOS Del 1º al 12º Piso del Edificio
Peso de los acabados = 100 kg/m²
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4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
Columna E1 (Esquina)
4m
Carga Muerta
Losa maciza
Dimesiones
2.00 3.00
Acabados
Tabiqueria
viga en x
2.00
2.00
0.40
3.00
3.00
0.80
viga en y
Parapeto en x
0.40
0.80
Parapeto en y
Columna (Asumido)
0.40
0.40
Piso
12
Total
25920
2.00
100
100
2400
12
11
12
7200
6600
18432
3.00
0.00
2400
270
12
1
27648
0
0.00
3.00
270
2400
1
11
0
12672
TOTAL
98472
Piso
11
Total
19800
1
TOTAL
600
20400
Carga Viva
Biblioteca
Dimesiones
2.00 3.00
Azotea
2.00
3.00
Carga
360
Carga
300
100
8m
4m
6m
6m
C1
P1
6m
E1
P2
f 'c = 210 kg/cm²
λ = 1.50
η = 0.20
70
Ag = 4245.43
70
a = 65.2 cm
Carga de Servicio
( Ps = P CM + PCV )
TOTAL 118872
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4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
Columna P1 (Perímetro)
4m
Carga Muerta
Losa maciza
Dimesiones
2.00 6.00
Acabados
Tabiqueria
viga en x
2.00
2.00
0.40
6.00
6.00
0.80
viga en y
Parapeto en x
0.40
0.80
Parapeto en y
Columna (Asumido)
0.40
0.40
Carga
360
Piso
12
Total
51840
2.00
100
100
2400
12
11
12
14400
13200
18432
6.00
0.00
2400
270
12
1
55296
0
0.00
3.00
270
2400
1
11
0
12672
TOTAL 165840
Carga Viva
Biblioteca
Dimesiones
2.00 6.00
Azotea
2.00
6.00
Carga
300
100
Piso
11
Total
39600
1
TOTAL
1200
40800
8m
4m
6m
6m
C1
P1
6m
E1
P2
f 'c = 210 kg/cm²
λ = 1.25
η = 0.25
70
Ag = 4920.00
70
a = 70.1 cm
Carga de Servicio
( Ps = P CM + PCV )
TOTAL 206640
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4.3. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS
Columna P2 (Perímetro)
4m
Carga Muerta
Losa maciza
Dimesiones
6.00 3.00
Acabados
Tabiqueria
viga en x
6.00
6.00
0.40
3.00
3.00
0.80
viga en y
Parapeto en x
0.40
0.80
Parapeto en y
Columna (Asumido)
0.40
0.40
Carga
360
Piso
12
Total
77760
6.00
100
100
2400
12
11
12
21600
19800
55296
3.00
0.00
2400
270
12
1
27648
0
0.00
3.00
270
2400
1
11
0
12672
TOTAL 214776
Carga Viva
Biblioteca
Dimesiones
6.00 3.00
Azotea
6.00
3.00
Carga
300
100
Piso
11
Total
59400
1
TOTAL
1800
61200
8m
4m
6m
6m
C1
P1
6m
P2
f 'c = 210 kg/cm²
λ = 1.25
η = 0.25
E1
80
Ag = 6570.86
80
a = 81.1 cm
Carga de Servicio
( Ps = P CM + PCV )
TOTAL 275976
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