CAPÍTULO 1: ESTRUCTURACIÓN Según San Bartolomé (1998), la estructuración de un edificio consiste en “tomar decisiones en conjunto con los otros profesionales que intervienen en la obra acerca de la disposición y características que deben tener los diferentes elementos estructurales, de manera que el edificio tenga un buen comportamiento durante su vida útil; esto es, que tanto las cargas permanentes (peso propio, acabados, etc.) como las eventuales (sobrecarga, sismo, viento, etc.), y se transmitan adecuadamente hasta el suelo de cimentación” 2.1. CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Según Blanco (1991), los principales criterios para lograr una estructura sismo resistente, son: Simetría La simetría de la estructura en las dos direcciones es recomendable para evitar efectos torsionales que son difíciles de evaluar y pueden ser muy destructivos. Rigidez Lateral Para que una estructura pueda resistir fuerzas horizontales sin tener deformaciones importantes, será necesario proveerla de elementos estructurales que aporten rigidez lateral en sus direcciones principales. Uniformidad y Continuidad de la Estructura La estructura debe ser continua tanto en planta como en elevación, con elementos que no cambien bruscamente su rigidez, para evitar la concentración de esfuerzos. Elementos no Estructurales Se debe tomar en cuenta en el análisis, la influencia de los tabiques, si éstos se encuentran en abundancia y con una rigidez considerable en comparación con la de los elementos estructurales. . 1.- IDENTIFICAR EL USO DE LA EDIFICACIÓN a. Uso b. Lugar/ ubicación c. Tipo/categoría d. Cantidad de Pisos a. b. c. d. Uso Lugar/ ubicación/Zona Tipo/ categoría Cantidad de Pisos Departamento s lima C 10 1.1- ESTRUCTURACIÓN DEL EDIFICIO EN ESTUDIO La edificación en estudio se ha estructurado de la siguiente manera: Losas Aligeradas : Se ha escogido un sistema de losas aligeradas para formar un diafragma rígido (para lograr compatibilizar adecuadamente los desplazamientos y giros de los elementos que convergen a las losas y además transmitir mejor las fuerzas inerciales provocadas por los sismos) y en dos direcciones con el objeto de distribuir adecuadamente las cargas de gravedad sobre todos los muros estructurales. 2.-LOSAS ALIGERDAS Este tipo de losas se pre dimensionan siguiendo los siguientes criterios: ℎ= 𝐿𝑛 25 ;ℎ = 3.45 25 = 0.138 𝑚 ; 0.17 𝑚 L: luz mayor del paño más desfavorable (mayor). EL Sentido de la vigueta va en la luz menor METRADOS DE CARGAS. Metrados de cargas de la edificación. Peso del aligerado 280 kgf/m2 Peso de la tabiquería móvil 120 kg/m2 Peso de acabados 100 kg/m2 Peso de vigas 100 kg/m2 Peso de columna 60 kg/m2 S/C 250 kg/ m2 PG= CM+CV CM= (280+120+100+100+60) =660kg/m2. CV=250 kg/m2 SE Calcula el PG= 910 kg/m2. Para el valor del peso del edificio PG= 910 kg /m2, por tanto para los 402.60 m2 de área construida por nivel, nuestro edificio tendrá 10 pisos, tenemos un peso aproximado de 3663.66 ton. PG=402.60 m2 X 910 kg/m2 x10 =3663660 kg Peso recomendado por la norma E.030 CALCULO DE LA CORTANTE BASAL EN LA BASE Según la NTE 030 – 2016, tenemos: 𝑉= Z = 0.45 S = 1.10 U = 1.0 R=7 C = 2.5 P = 3663.66 ton 𝑍𝑈𝐶𝑆 0.45 ∗ 1.0 ∗ 2.5 ∗ 1.10 ∗ 𝑃= ∗ 3663.66 = 647.68 𝑡𝑜𝑛 𝑅 7 Se debe verificar que: Vu < Ø Vn Vn = Vc +Vs 𝑉𝑐 = 0.53√𝑓`𝑐. 𝑏. 𝑑 (Se despreciará el aumento de resistencia al cortante por compresión) Vs = Av .fy .d / s Donde: - ф = factor de reducción para cortante = 0.85 - Vn = resistencia nominal al corte del elemento - Vc = contribución del concreto a la resistencia al corte - Vs = contribución del acero a la resistencia al corte. - f’c = resistencia a la compresión del concreto = 210 kg/cm2 - d = longitud efectiva de las placas = 0.8 L donde L= 100 cm -b = espesor de la placa (asumimos b = 0.30m) - Av = área del refuerzo (asumimos ф 3/8” = 2 x 0.71 = 1.42 cm2) - fy = esfuerzo de fluencia del acero = 4200 kg/cm2 - s = espaciamiento de estribos (asumimos s = 0.20m) CALCULO DE LA CORTANTE ABSORVIDA POR EL CONCRETO Y EL ACERO A CORTE Así tenemos: 𝑑 ф𝑉𝑛 = 0.85 [ 0.53√𝑓𝑐. (𝑏𝑤). (𝑑) + (𝐴𝑣) (𝑓𝑦) ] ; 𝑑 = 0.8𝐿 ; 𝐿 = 100𝑐𝑚 𝑠 ф𝑉𝑛 = 0.85 [ 0.53√210. (30). (0.8 ∗ 100) + (1.42) (4200) 0.8 ∗ 100 ] = 35.95 𝑡𝑜𝑛/𝑚 20 MUROS ESTRUCTURALES (PLACAS) Para poder determinar la densidad de muros necesaria en cada una de las direcciones, se debe comparar la fuerza basal aproximada con la resistencia a fuerzas cortantes de los muros. Con los parámetros y requisitos generales del análisis sísmico, se calculará la fuerza basal aproximada y con esto la longitud de muro necesaria. L= mínima para que sea placa 120 cm Bmin= 20cm zona de alta sismicidad. Por lo tanto, se se necesita una longitud de muros en cada dirección de L = 18.06 m. 𝐿𝑥 = Vbasal x 𝑑 0.85 [ 0.53√𝑓𝑐. (𝑏𝑤). (𝑑) + (𝐴𝑣) (𝑓𝑦) 𝑠 ] 𝐿𝑥 = 𝐿𝑦 = 647.682 ton = 18.06𝑚 35.95 𝑡𝑜𝑛/𝑚 Vbasal y 𝑑 0.85 [ 0.53√𝑓𝑐. (𝑏𝑤). (𝑑) + (𝐴𝑣) (𝑓𝑦) 𝑠 ] 𝐿𝑥 = 647.682 ton = 18.06𝑚 35.95 𝑡𝑜𝑛/𝑚 Longitud de muros en la dirección X = 30 m (OK). Longitud de muros en la dirección Y = 25.2 m (OK). La longitud mínima para placas o muros estructurales. Además de esto, el espesor del alma de los muros de corte no deberá ser menor de 1/25 de la altura entre elementos que le proporcionen apoyo lateral, ni menor de 15 cm. b ≥ 1/25. h = 1/25 (2.65) = 10 cm …….. (OK) b ≥ 15 cm …….. (OK) PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Vigas Peraltadas: Para el pre dimensionamiento del peralte de las vigas se tomará la siguiente recomendación: 𝐿 𝐿 ℎ= 10 12 1 2 𝑏 = ( ℎ = )ℎ 2 3 ℎ= Para la práctica: ℎ= 𝐿 4.95 ;ℎ = = 0.50 𝑚 10 10 1 𝑏 = ( )ℎ 2 Donde: h: peralte de la viga (incluye el espesor de losa de techo o piso) L: mayor luz de viga (luz libre ) bmin=25cm , porque el área minina de una columna para que sea considera estructural es de 600cm2 para edificaciones de tipo C. b,h = van de cada 5cm PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Según el ACi Zona de alta sismicidad área mínima es de 1000cm2 P= peso por sismo. Pt= P x AT x N Pt= peso total P= peso por sismo AT= área tributaria N= número de pisos Desarrollo. PG= 910 kgf/m2 PG= CM+CV kg/m2. Aquí tenemos el peso por m2, peor nosotros necesitamos el peso como carga axial. PG* A.T peso por gravedad PG= 910 kg/m2*18.37m2 = 16716.7 kg. PG=16289*10=167167 kg.--------- Peso en los 10 pisos n=0.30 P=1.10PG=183883.7 kg. 𝑏. 𝐷 = 1.10𝑃𝐺 183883.7 𝐾𝑔 = = 2918.78 𝑐𝑚2 𝑛𝑓′𝑐 0.30 ∗ 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Si consideramos una sección rectangular 54x54 cm = 55x55 cm = 3025 cm 2 a a 40 75 Sección 75x40=3000 cm2 Dirección x Dy =0.4 m Dx=0.75m Hn= 3.00 . Hn/D en la dirección x es 4 cumple ok. Hn/D en la dirección y es 3/0.40 = 7.5 mayor a 4 ok . 𝑏. 𝐷 = 1.10𝐺 = 𝑥𝑥𝑥 𝑐𝑚2 𝑛𝑓′𝑐 La rigidez ( Kc) de columna tiene que ser mayor o igual a 1.20 rigidez de la viga (Kv). Kc≥ 1.2 kv. 𝑘𝑣 = 192𝐸𝐼 192𝐸𝐼 ; 𝑘𝑣 = 𝐿3 𝐿3 H 𝐾𝑐 = L 𝐼𝑣 = 𝐼𝑐1 = 12𝐸𝐼 12𝐸𝐼 ; 𝐾𝑐 = = 𝑡𝑜𝑛𝑓/𝑚 𝐻3 𝐻3 𝑏𝑥ℎ3 0.25𝑥0.50𝑒3 ; 𝐼𝑥 = = 0.0026 𝑚4 12 12 0.40𝑥0.70𝑒3 0.40𝑥0.70𝑒3 = 0.0140 𝑚4 ; 𝐼𝑐2 = = 0.0140 𝑚4 ; 12 12 𝐼𝑐2 = ℎ𝑥𝑏3 12𝐸𝐼 ; 𝐼𝑥 = = 𝑐𝑚4 12 𝐻3 𝐸 = 150000 ∗ √𝑓 ′ 𝑐 ; 𝐸 = 150000 ∗ √210 = 2173706.5 = 2.2𝑥10𝐸6 ton/m2 𝐾𝑐1 = 12 ∗ 2173706.5 ∗ 0.0140 12𝐸𝐼 = 13525.28 ; 𝐾𝑐2 = = 13525.28 𝑡𝑜𝑛𝑓/𝑚 3𝑒3 𝐻3 Kc1+kc2=27050.57 tonf/m. 𝐾𝑣 = 192 ∗ 2173706.5 ∗ 0.0026 = 17606.95 𝑡𝑜𝑛𝑓/𝑚 3.95 𝑒3 Kc tiene quer mayor a 1.2 de la viga. Kv=1.2*17606.95=21128.34 . Cumple. Definimos que la base de la viga debe ser b=0.25 m. H=0.50
