predimesionamiento

PREDIMENSIONAMIENTO

Análisis y Diseño Estructural – “Proyecto Diseño de vivienda de tres niveles” 1

Predimensionamiento de Elementos Estructurales

INTRODUCCIÓN

Una vez adoptado el tipo estructura el paso siguiente es determinar las dimensiones aproximadas de los diferentes elementos que componen la edificación.Las características físicas de estos elementos deben ser conocidas para la determinación del peso de la estructura, que es de mucha importancia para el análisis estructural.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA

En losas aligeradas conformados por viguetas tipo T según el Reglamento Nacional de Edificaciones, indica que:

h =1/25

Donde L es la luz mas larga

h = 3.85/25 =0.154=0,17 cm


1 m

0.17 m

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGA PRINCIPAL

El calculo de Peralte de viga según Norma de Estructuras publicado el año 2004, en su acápite 10.4.1.3, indica que este dado por L/10 y L/12.

h = L/10 = 4.25/10 = 0.425 h = L/11 = 4.25/11 = 0.386 h = L/12 = 4.25/12 = 0.354 Asumimos que h =0,40 m

Base de la viga =b = h/2 = 0,40/2 =0,20 m b = 0,25 cm

La viga principal tiene una área transversal de = 0.40 X 0,25

0,40 m

0,25 m

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA VIGA SECUNDARIA


Al igual que el que el caso de viga principal ,este biene dado por un criterio que es

(Peralte) h = L/14 = 3,85/14 = 0,275 = 0,30 m

(Base) b = h/2 = 0,30/2 = 0,15

;pero para que no pierda estética b =0,25 m

El área de la Viga Secundaria será:

Área transversal = 0,30 X 0,25 m2

0,30 m

0,25m

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNA


Columna más critica.

Método de área tributaria :

Este indica que: Ac = K 0 A t

Donde At = área tributaria

At =3,625 X 3,6 m2

At = 13,05 m2

K0 = 0.0013 (para el penúltimo piso)

Ac =(0,0013) (13,05) = 0,016965m2

Ac =169,65 m2

L = AC = 13,025 cm

Pero como la norma Técnica de Estructuras ser menor al ancho de la viga .

La columna tendrá un área de:

Ac = 0,25 x 0,25 m2

0,25

0,25

PREDIMENSIONAMIENTO DE CIMENTACIONES (ZAPATAS)

Para ello se requiere realizar primero el metrado de columnas, para así calcular el peso total que actúa sobre la zapata (ver metrado de columna en Cap. III.d).


Además de esto asumiremos que la resistencia del suelo al esfuerzo cortante será de 2.5.

EL área de la zapata viene dado por la siguiente formula:

Área de zapata = Peso total sobre la zapata Resist. al esfuerzo cortante del suelo

Reemplazando datos tenemos:

Área de cimentación = (78594.30) / ( 2.5)= 31437.72

Ahora asumimos una sección cuadrangular

Entonces: Área de Cimentación = 177.31 x 177.31 cm2

Por lo tanto trabajaremos con zapatas de 1.80 x 180 m2


METRADO


CAPITULO III

METRADO DE CARGAS

INTRODUCCIÓN

EL metrado de cargas es una técnica con la cual se estiman las cargas actuantes sobre los distintos elementos estructurales que componen el edificio. Este proceso es aproximado ya que por lo general se desprecian los efectos hiper-estáticos producidos por los momentos flectores, salvo que estos necesiten de un análisis minucioso o detallado de acuerdo a su importancia.

Como criterio en lo que concierne a los metrados, debe pensarse en al manera como se apoya un elemento sobre otro; por ejemplo las cargas actuantes sobre un nivel se transfieren a través de la losa del techo hacia las vigas que soportan luego estas vigas al apoyar en las columnas, le transfieren su carga posteriormente, las columnas transmiten cargas hacia sus elementos de apoyo que son las zapatas, finalmente las zapatas trasmiten cargas en donde ellas pasan a actuar sobre el suelo de cimentación.

CRITERIOS QUE SE TOMO EN CUENTA PARA REALIZAR EL METRADO DE LA LOSA ALIGERADA

Como es una edificación de tipo Vivienda la losa de esta estructura según el Reglamento Nacional de Edificaciones E-020 recibe o soporta una sobre carga de 200 Kg/m2 para el primer, segundo y tercer nivel, pero para la azotea establece que debería ser de 100 kg/m2.


METRADO DE ALIGERADOS

METRADO DE LOSA 2 – ATI (Segundo nivel – aligerado tipo I)

Metrado de Losa 2 -ATI

Descripción Longitud (m) Factor (Kg / m2) Tramo 1-2 Tramo 2-3 Tramo 3-4

Peso propio de la losa ( h = 0.17) 1 280 280 280 280

Peso de piso terminado 1 100 100 100 100

Muro de soga (e = 0.15) 2.4 290 696 696

1076 1076 380

Peso de s/c (vivienda 200 Kg/m2) 1 200 200 200 200

200 200 200

Peso de muro de soga (e=0,15)

P1 2.4 290 696

P2 2.4 290 696

P3 2.4 290 696

Carga muerta (Wd / 2.5) 430.4 430.4 152

Carga viva (Wl / 2.5) 80 80 80

Para normalizar estados sobre cargas se incremento el 20% 96 96 96

Para diseño por metodo de resistenciaultima se mayora las cargas

(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 818.4 818.4 400.8


IDEALIZACIÓN DE CARGAS DE LA LOSA ALIGERADA EN ANÁLISIS 2 – ATI


METRADO DE LOSA 3 – ATI (Tercer nivel – aligerado tipo I)

Metrado de Losa 3 -ATI




Muro de soga (e = 0.15) 2.4 290 696 696 696

1076 1076 1076

Peso de s/c (vivienda 200kg/m2) 1 200 200 200 200

200 200 200


P1 1.2 290 348

P2 2.4 290 696

P3 2.4 290 696

Carga muerta (Wd / 2.5) 430.4 430.4 430.4

Carga viva (Wl / 2.5) 80 80 80



(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 818.4 818.4 818.4


METRADO DE LOSA 4 – ATI (Cuarto nivel o azotea – aligerado tipo I)

Metrado de Losa 4 -ATI (Azotea)




Muro de soga (e = 0.15) 2.4 290

380 380 380

Peso de s/c (vivienda – azotea 100kg/m2) 1 100 100 100 100

100 100 100


P1 2.4 290

P2 2.4 290

Carga muerta (Wd / 2.5) 152 152 152

Carga viva (Wl / 2.5) 40 40 40



(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 314.4 314.4 314.4


CRITERIOS QUE SE TOMO EN CUENTA PARA REALIZAR EL METRADO DE VIGAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS

Como es una estructura de concreto armado el Reglamento Nacional de Edificaciones E-020 establece que este tiene un peso de 2400 kg/m3 tanto para la viga principal como para la viga.

METRADO DE VIGA PRINCIPAL

La viga principal de la estructura en estudio tiene un área transversal de 0,40 X 0,25 m2, además de un peso normado de 2400 kg/m3.


METRADO DE 2V2 – AC – 0.40 x 0.25

Metrado de Viga principal 2 -ATI

Descripción Longitud (m) Factor (Kg / m2) tramo A' - A tramoA - B tramo B - C tramo C - D tramo D - E

Peso propio de la viga ( 0.40 x 0.25 ) 1 2400 240 240 240 240 240

Peso de losa ( h=0.17) 3 280 840 840 840 840 840

Peso de piso terminado 1 100 100 100 100 100 100

Muro de soga (e = 0.15) 2.6 290 754 754 754 754 754

Sumatoria de Cargas Muertas 1934 1934 1934 1934 1934

Peso de s/c (vivienda) 3 200 600 600 600 600 600

Sumatoria de Cargas Vivas 600 600 600 600 600


P1 2.6 290 2262

P2 2.6 290 301.6

P3 2.6 290 2262

P4 2.6 290 2262

P5 2.6 290 2262

P6 2.6 290 2262

P7 2.6 290 2262

Carga muerta (Wd) 1934 1934 1934 1934 1934

Carga viva (Wl) 600 600 600 600 600


(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 3981 3981 3981 3981 3981

IDEALIZACIÓN DE CARGAS DE LA VIGA PRINCIPAL EN ANÁLISIS 2V2 – AE – 0.40 x 0.25


METRADO DE 3V2 – AE – 0.40 x 0.25

Metrado de Viga principal 3 -ATI



Peso de losa ( h=0.17) 3 280 840 840 840 840 840


Muro de soga (e = 0.15) 2.6 290 754 754 754 754 754





P1 2.6 290 2262

P2 2.6 290 301.6

P3 2.6 290 2262

P4 2.6 290 2262

P5 2.6 290 2262

P6 2.6 290 2262

P7 2.6 290 2262

Carga muerta (Wd) 1934 1934 1934 1934 1934

Carga viva (Wl) 600 600 600 600 600


(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 3981 3981 3981 3981 3981


METRADO DE 4V2 – AE – 0.40 x 0.25

Metrado de Viga principal 4 -ATI (azotea)



Peso de losa ( h=0.17) 3 280 840 840 840 840 840


Muro de soga (e = 0.15) 0.9 290




Carga muerta (Wd / 2.5) 1180 1180 1180 1180 1180

Carga viva (Wl / 2.5) 600 600 600 600 600


(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 2850 2850 2850 2850 2850


METRADO DE VIGA SECUNDARIA

Para la viga secundaria de la estructura en estudio que tiene un área transversal de 0,30 X 0,25 m2, además de un peso normado de 2400 kg/m3, su area tributaria solo sera de 1m a diferencia de la primaria que se extendia hasta la mitad de la luz.


METRADO DE 2VC – 14 – 0.25 x 0.30

Metrado de Viga secundaria 2VC – 14 – 0.25 x 0.30


Peso de la viga (0.30 x 0.25) 1 2400 180 180 180

Peso de la losa ( h = 0.17) 1 280 280 280 280


Muro de soga (e = 0.15) 2.6 290 754 754

1134 1134 380

Peso de s/c (vivienda) 1 200 200 200 200

200 200 200

Carga muerta (Wd) 1134 1134 380

Carga viva (Wl) 200 200 200


(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 2061 2061 930


IDEALIZACIÓN DE VIGA 2VC – 14 – 0.25 x 0.30


METRADO DE 3VC – 14 – 0.25 x 0.30



Peso de la viga (0.30 x 0.25) 1 2400 180 180 180

Peso de la losa ( h = 0.17) 1 280 280 280 280


Muro de soga (e = 0.15) 2.6 290 754 754

1134 1134 380


200 200 200




(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 2061 2061 930


IDEALIZACIÓN DE 3VC – 14 – 0.25 x 0.30


METRADO DE 4VC – 14 – 0.25 x 0.30



Peso de la viga (0.30 x 0.25) 1 2400 180 180 180

Peso de la losa ( h = 0.17) 1 280 280 280 280


Muro de soga (e = 0.15) 0.9 290

380 380 380


200 200 200




(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 930 930 930


IDEALIZACION DE LA VIGA 4VC – 14 – 0.25 x 0.30


METRADO DE COLUMNA 1C12B, 2C12B, 3C12B

El metrado de columnas consiste en determinar la carga axial concentrada de pesos y las sobrecargas actuantes en su área de influencia o tributaria, esto nos sirve para predimensionar las cimentaciones (zapatas).

Metrado de Viga principal 4 -ATI (azotea)

Descripción area tribut. (m2) Factor (Kg / m2) P1 P2 P3 Ptotal

Peso de la columna 2400 5760.00 6240.00 6240.00

Peso propio de la viga principal ( 0.40 x 0.25 ) 2400 870.00 870.00 870.00

Peso propio de la viga secundaria ( 0.30 x 0.25 ) 2400 652.50 652.50 652.50

Peso de losa ( h=0.17) 13.05 280 3654.00 3654.00 3654.00

Peso de piso terminado 13.05 100 1305.00 1305.00 1305.00

Muro de soga (e = 0.15) 13.05 290

p1 290 217.50 319.00 0.00

p2 290 812.00 464.00 0.00

p3 290 530.70 406.00 0.00

p4 290 156.60 406.00 0.00

p5 290 368.30 870.00 0.00

p6 290 101.50 501.70 0.00

p7 290 72.50 89.90 0.00

Sumatoria de Cargas Muertas 14500.60 15778.10 12721.50

Peso de s/c (vivienda) 13.05 200 2610.00 2610.00 2610.00

Sumatoria de Cargas Vivas 2610.00 2610.00 2610.00

Carga muerta (Wd) 14500.60 15778.10 12721.50

Carga viva (Wl) 2610.00 2610.00 2610.00


(Wv =1.5Wd + 1.8Wl 26448.90 28365.15 23780.25 78594.30


ANÁLISIS ESTRUCTURAL


CAPITULO IV

ANÁLISIS DE PÓRTICOS

ANÁLISIS DE PÓRTICO PRINCIPAL POR EL MÉTODO DE CROSS

Para ello primero necesitamos de los anteriores capitulos, lo siguiente:

1. Idealización del pórtico a analizar

Usando el AUTOCAD tenemos:


Datos de las vigas principales con respecto a las longitudes y el área transversal

DESCRIP. Tramov1-A

TramoA-B

TramoB-C

Tramo C-D

Tramo D-E

Tramo E-v2

Área Viga 0.25x0.40 0.25x0.40 0.25x0.40 0.25x0.40 0.25x0.40

Long. nivel 1 4.25 3 4.15 3.25

Long. nivel 2 0.85 4.25 3 4.15 3.25 1.05

Long. nivel 3 0.85 4.25 3 4.15 3.25 0.86

Long. nivel 4 0.85 4.25 3 4.15 3.25 1.05

Datos de las vigas principales con respecto a las Cargas distribuidas en cada nivel y tramo

DESCRIP. Tramov1-A

TramoA-B

TramoB-C

Tramo C-D

Tramo D-E

Tramo E-v2

Carga en nivel 1

Carga en nivel 2

3981 3981 3981 3981 3981 3981

Carga en nivel 3

3981 3981 3981 3981 3981 3981

Carga en nivel 4

2850 2850 2850 2850 2850 2850

Datos de las columnas

Nivel 1 2 3 4Altura 2.4 2.6 2.6 0Área 2.4 2.6 2.6 0


1ro. Calculamos las rigideces relativas en cada tramo

b h I

Inercia de Columna 0.25 0.25 0.000325521

Inercia de viga 0.4 0.25 0.000520833

Kij L I K = I/L

KPA 2.4 0.000326 0.000136

KAP 2.4 0.000326 0.000136

KAF 2.6 0.000521 0.000200

KAB 4.25 0.000326 0.000077

KBA 2.6 0.000326 0.000125

KBE 4.25 0.000521 0.000123

KBC 2.6 0.000326 0.000125

KCB 2.6 0.000326 0.000125

KCD 4.25 0.000521 0.000123

KDC 4.25 0.000521 0.000123

KDG 3 0.000521 0.000174

KDE 2.6 0.000326 0.000125

KED 2.6 0.000326 0.000125

KEB 4.25 0.000521 0.000123

KEH 3 0.000521 0.000174

KEF 2.6 0.000326 0.000125

KFE 2.6 0.000326 0.000125

KFA 4.25 0.000521 0.000123

KFI 3 0.000521 0.000174

KFQ 2.4 0.000326 0.000136

KQF 2.4 0.000326 0.000136

KGD 3 0.000521 0.000174

KGJ 4.15 0.000521 0.000126

KGH 2.6 0.000326 0.000125

KHG 2.6 0.000326 0.000125

KHE 3 0.000521 0.000174

KHK 4.15 0.000521 0.000126

KHI 2.6 0.000326 0.000125

KIH 2.6 0.000326 0.000125

KIF 3 0.000521 0.000174

KIL 4.15 0.000521 0.000126

KIR 2.4 0.000326 0.000136

KRI 2.4 0.000326 0.000136

KJG 4.15 0.000521 0.000126

KJM 3.25 0.000521 0.000160

KJK 2.6 0.000326 0.000125

KKJ 2.6 0.000326 0.000125

KKH 4.15 0.000521 0.000126

KKN 3.25 0.000521 0.000160

KKL 2.6 0.000326 0.000125


KLK 2.6 0.000326 0.000125

KLI 4.15 0.000521 0.000126

KLO 3.25 0.000521 0.000160

KLS 2.4 0.000326 0.000136

KSL 2.4 0.000326 0.000136

KMJ 3.25 0.000521 0.000160

KMN 2.6 0.000326 0.000125

KNM 2.6 0.000326 0.000125

KNK 3.25 0.000521 0.000160

KNO 2.6 0.000326 0.000125

KON 2.6 0.000326 0.000125

KOL 3.25 0.000521 0.000160

KOT 2.4 0.000326 0.000136

KTO 2.4 0.000326 0.000136

2do Calculamos Momentos de empotramiento perfecto (MEP)

FACTOR DE DISTRIBUCIÓN NUDO SUMA DE K FACTOR

PA P 0.000136 1.00

AP

A

0.000413 0.33

AF 0.000413 0.49

AB 0.000413 0.19

BA

B

0.000373 0.34

BE 0.000373 0.33

BC 0.000373 0.34

CB

C

0.000248 0.51

CD 0.000248 0.49

DC

D

0.000421 0.29

DG 0.000421 0.41

DE 0.000421 0.30

ED

E

0.000547 0.23

EB 0.000547 0.22

EH 0.000547 0.32

EF 0.000547 0.23

FE

F

0.000557 0.22

FA 0.000557 0.22

KFI 0.000557 0.31

KFQ 0.000557 0.24

KQF Q 0.000136 1.00

KGD

G

9.751792 0.00

KGJ 9.751792 0.00

KGH 9.751792 0.00

KHG

H

0.000550 0.23

KHE 0.000550 0.32

KHK 0.000550 0.23

KHI 0.000550 0.23

KIH

I

0.000560 0.22

KIF 0.000560 0.31

KIL 0.000560 0.22


KIR 0.000560 0.24

KRI R 0.000136 1.00

KJG

J

0.000411 0.31

KJM 0.000411 0.39

KJK 0.000411 0.30

KKJ

K

0.000536 0.23

KKH 0.000536 0.23

KKN 0.000536 0.30

KKL 0.000536 0.23

KLK

L

0.000547 0.23

KLI 0.000547 0.23

KLO 0.000547 0.29

KLS 0.000547 0.25

KSL S 0.000136 1.00

KMJ

M

0.000285 0.56

KMN 0.000285 0.44

KNM

N

0.000411 0.30

KNK 0.000411 0.39

KNO 0.000411 0.30

KON

O

0.000421 0.30

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