Predimensionamiento de Vigas y Columnas..

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SECCION JAEN

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE

INGENIERIA CIVIL

CURSO

: :

ESTRUCTURACION

ESTRUCTURACION Y

Y CARGAS

CARGAS

TEMA

: :

PREDIMENSIONAMIENTO

PREDIMENSIONAMIENTO DE

DE

COLUMNAS Y VIGAS

DOCENTE

DOCENTE : :

Ing.

Ing. OLANO

OLANO GUZMAN

GUZMAN JUAN

JUAN

CICLO

: :

SEXTO

ALUMNO

ALUMNO : :

GUERRERO

GUERRERO MATICORENA,

MATICORENA, JOEL

JOEL

FECHA

: :

15 15 de

de SETIEMBRE

SETIEMBRE del

del 2011

2011

JAEN

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ANÁLISIS DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR DE TRES PISOS

Se ha desarrollado el diseño estructural de un edificio, destinado a una familia. El edificio es de tres pisos. Se encuentra ubicado en el distrito de Comas, departamento de Lima. El terreno de cimentación corresponde a un suelo blando.

Para el diseño de la losa correspondiente a la azotea se trabajará con el 100 % de sobrecarga; sin embargo, la sobrecarga puede reducirse (Tabla 4.2.1 de la Norma) para diseñar las vigas que pertenecen a ese nivel.

PREDIMENSIONAMIENTO COLUMNAS, VIGAS Y LOSAS:

Es el procedimiento previo al cálculo de dimensionado que es necesario llevar a cabo en estructuras para calcular con precisión los esfuerzos y cargas que estarán sobre las mismas. Con el predimensionamiento se establecen unas dimensiones orientativas de las secciones transversales de vigas y columnas que sirven de base para un cálculo de comprobación y reajuste de las dimensiones definitivas de las secciones.

En el predimensionamiento intervienen una serie de aspectos que involucran el criterio a considerar, por lo cual se tiene que tener en cuenta que estos parámetros pueden variar dependiendo de aspectos como la calidad de material, mano de obra calificada, etc.

1. DISEÑO DE COLUMNAS

Básicamente la columna es un elemento estructural que trabaja en compresión, pero debido a su ubicación en el sistema estructural deberá soportar también solicitaciones de flexión, corte y torsión. Transmiten las cargas de los pisos superiores hasta la planta baja y después al suelo, a través de la cimentación. Puesto que las columnas son elementos a compresión, la falla de una columna en un lugar crítico puede causar el colapso de la estructura completa.

En términos económicos y de pérdidas humanas, la falla estructural de una columna es un evento de principal importancia. Es por esto que se debe tener un cuidado extremo en el diseño de las columnas, que deben tener una reserva de resistencia más alta que las vigas o que cualquier otro elemento estructural horizontal, especialmente porque las fallas de compresión poseen muy poca advertencia visual, lo que también se denomina falla frágil. Para el presente trabajo tomaremos en cuenta:

C1 : Columna Central

C2 : Columna externa pórtico interior principal

C3 : Columna externa del pórtico interior secundario C4 : Columna de esquina

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_     Ac = Área sección transversal columna K = Coeficiente

At = Área tributaria

Valores K:

PISO LUZ TIPO DE COLUMNA

C1 C2 C3 C4 Antepenúltimo Antepenúltimo Antepenúltimo 4 6 8 0.0013 0.0011 0.0011 0.0025 0.0020 0.0017 0.0022 0.0016 0.0015 0.0040 0.0028 0.0023 Segundo Segundo Segundo 4 6 8 0.0011 0.0012 0.0012 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0021 0.0015 0.0015 NOTA:

 Las dimensiones de las columnas intermedias se hallan por interpolación lineal  La dimensión del primer piso se halla por extrapolación lineal aumentado

además en un 5%

2. DISEÑO DE VIGAS

Son los elementos estructurales que transmiten las cargas de las losas hacia las columnas o muros. Esta acción da como resultado la presencia de momentos flectores y fuerzas cortantes a lo largo de la longitud de la viga.

Generalmente las vigas forman parte de los denominados ejes de la estructura, teniendo las columnas ubicadas en sus intersecciones. El conjunto formado por las vigas y las columnas recibe el nombre de pórticos.

Las vigas se diseñan para resistir esfuerzos por flexión y por cortante considerando cargas de gravedad, muerta y viva, aplicadas en ellas, y las cargas de sismo que éstas absorben.

De acuerdo a la configuración de la estructura, se consideró conveniente agrupar las vigas en tres grandes grupos para de esta manera tener un diseño más ordenado. Estos grupos son los siguientes: vigas del sótano, vigas del piso típico y vigas de la azotea.

Para la realización del presente trabajo habrá vigas principales y vigas secundarias según sea el armado de la losa.

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siguiente tabla. Usos Departamentos y oficinas Garajes y tiendas Depósitos Sobrecargas 250 500 1000 Altura total l /11 l / 10 l / 8 l =luz libre

Para determinar el ancho de la viga tendremos en cuenta el ancho tributario que soporta la viga.

Para predimensionar el ancho de la viga lo haremos en base a la siguiente fórmula:

Ancho de viga:

 



 (ancho tributario)

3. DISEÑO DE LOSAS

Las losas son elementos estructurales horizontales que separan un piso de otro, construidos monolíticamente o en forma de vigas o viguetas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales y/o vigas. Las losas de techo cumplen las siguientes funciones:

Función arquitectónica: Separa espacios verticales formando los diferentes pisos de una construcción.

Función estructural: Las losas deben ser capaces de transmitir las cargas muertas y las cargas vivas incluyendo las cargas de acabados y revoques a las vigas.

Además, forman un diafragma rígido intermedio, para soportar la fuerza sísmica de la estructura.

Según el nuevo Reglamento Peruano de Concreto Armado en su artículo 10.4.1 respecto a peraltes mínimos para no verificar Deflexiones:

Dice en el artículo 10.4.1.1: “En losas aligeradas continuas conformadas por viguetas de 10 cm.

De ancho, bloques de ladrillo de 30cm de ancho y losa superior de 5cm, con sobrecargas menores a 300 kg/m2y luces menores de 7,5 m, cuando se cumple que:

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    En el Art. 10.4.1.2 dice:

En losas macizas continuas con sobrecargas menores a 300 kg/m2 y luces menores de 7.5m cuando se cumple que:

   

CALCULOS DE PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Y COLUMNAS, LOSAS.

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS l = l ₁: vigas principales

l = l ₂

: vigas secundarias

PARA VIGAS EN PRIMER PISO Nº DE VIGA

PRINCIPAL

luz libre (cm) h (cm) b(cm) b*h

calculado asignado calculado asignado (cm²)

100 - 1 290 121 26.36 30 7.55 25 25*30 100 - 2 290 255 26.36 30 14.25 25 25*30 100 - 3 290 134 26.36 30 8.20 25 25*30 100 - 4 200 134 18.18 20 8.20 25 25*20 100 - 5 200 134 18.18 20 8.20 25 25*20 100 - 6 186 121 16.91 20 7.55 25 25*20 100 - 7 186 207 16.91 20 11.85 25 25*20 100 - 8 224 121 20.36 25 7.55 25 25*25 100 - 9 224 255 20.36 25 14.25 25 25*25 100 - 10 224 134 20.36 25 8.20 25 25*25 100 - 11 395 121 35.91 40 7.55 25 25*40 100 - 12 395 255 35.91 40 14.25 25 25*40 100 - 13 395 134 35.91 40 8.20 25 25*40 100 - 14 195 121 17.73 20 7.55 25 25*20 100 - 15 195 121 17.73 20 7.55 25 25*20 100 - 16 195 121 17.73 20 7.55 25 25*20 ₁ ₂

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100 - 1 145 243 22.09 25 8.75 20 20*25 100 - 2 145 268 24.36 25 8.75 20 20*25 100 - 3 145 243 22.09 25 8.75 20 20*25 100 - 4 245 268 24.36 25 13.75 20 20*25 100 - 5 93 243 22.09 25 6.15 20 20*25 100 - 6 193 268 24.36 25 11.15 20 20*25 100 - 7 205 268 24.36 25 11.75 20 20*25 100 - 8 310 243 22.09 25 17.00 20 20*25 100 - 9 180 268 24.36 25 10.50 20 20*25 100 - 10 253 268 24.36 25 14.15 20 20*25 100 - 11 34 178 16.18 20 3.20 20 20*20 100 - 12 296 243 22.09 25 16.30 20 20*25 100 - 13 148 243 22.09 25 8.90 20 20*25 100 - 14 18 95 8.64 20 2.40 20 20*20 100 - 15 1.17 90 8.18 20 1.56 20 20*20 PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

PISO LUZ TIPO DE COLUMNA

C1 C2 C3 C4 Antepenúltimo Antepenúltimo Antepenúltimo 4 6 8 0.0013 0.0011 0.0011 0.0025 0.0020 0.0017 0.0022 0.0016 0.0015 0.0040 0.0028 0.0023 Segundo Segundo Segundo 4 6 8 0.0011 0.0012 0.0012 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0014 0.0021 0.0015 0.0015

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Calculando el Área Tributaria de cada Columna:

COLUMNA LONGITUD (m) ANCHO(m) AREA TRIB.(m²) Luz mayor (m)

C1 - 1 2.85 2.75 7.84 2.85

C1 - 2 2.85 2.23 6.36 2.85

C1 - 3 2.85 2.35 6.70 2.85

C1 - 4 2.85 3.39 9.66 3.39

C1 - 5 2.85 3.25 9.26 3.25

COLUMNA AREA TRIB.(m²) AREA SEC. COLUM (cm)² DIM. CAL. DIM. CORR.

C1 - 1 7.84 172.48 13.13 25*25

C1 - 2 6.36 139.92 11.83 25*25

C1 - 3 6.70 147.40 12.14 25*25

C1 - 4 9.66 212.52 14.58 25*25

C1 - 5 9.26 203.72 14.27 25*25

COLUMNA LONGITUD (m) ANCHO (m) AREA TRIB.(m²) Luz mayor (m)

C2- 1 2.85 1.60 4.56 2.85

C2- 2 2.85 1.13 3.22 2.85

C2 - 1 4.56 127.68 11.30 25*25

C2 - 2 3.22 90.16 9.50 25*25

C3- 1 1.36 1.60 2.18 1.60 C3- 2 1.49 2.75 4.10 2.75 C3- 3 1.36 1.08 1.47 1.36 C3- 4 1.49 2.23 3.32 2.23 C3- 5 1.36 2.35 3.20 2.35 C3- 6 1.49 2.35 3.50 2.35 C3- 7 1.36 3.39 4.61 3.39 C3- 8 1.49 3.39 5.05 3.39 C3- 9 1.36 3.25 4.42 3.25 C3- 10 1.49 2.12 3.16 2.12 C3- 11 1.36 1.13 1.54 1.36 C3- 12 1.49 1.13 1.68 1.49

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C3- 1 2.18 61.04 7.81 25*25 C3- 2 4.10 114.80 10.71 25*25 C3- 3 1.47 41.16 6.42 25*25 C3- 4 3.32 92.96 9.64 25*25 C3- 5 3.20 89.60 9.47 25*25 C3- 6 3.5 98.00 9.90 25*25 C3- 7 4.61 129.08 11.36 25*25 C3- 8 5.05 141.40 11.89 25*25 C3- 9 4.42 123.76 11.12 25*25 C3- 10 3.16 88.48 9.41 25*25 C3- 11 1.54 43.12 6.57 25*25 C3- 12 1.68 47.04 6.86 25*25

C4 - 1 1.36 1.60 2.18 1.60

C4 - 2 1.49 1.60 2.38 1.60

C4 - 1 2.18 91.56 9.57 25*25

C4 - 2 1.60 67.20 8.20 25*25

NOTA:

Para el cálculo de la sección de la columna; como vemos en los datos la LUZ entre columnas es menor de 4m; como criterio de diseño tomaremos en cuenta una luz de 4m para su cálculo.