Análisis y diseño del edificio Montoya Salazar de concreto armado de 1 semisótano + 6 pisos en Arequipa interactuando los Programas Revit y Robot Analysis

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL. “ANÁLISIS Y DISEÑO DEL EDIFICIO MONTOYA SALAZAR DE CONCRETO ARMADO DE 1 SEMISÓTANO + 6 PISOS EN AREQUIPA INTERACTUANDO LOS PROGRAMAS REVIT Y ROBOT ANALYSIS”. Tesis presentada por los bachilleres: CHIPANA MAMANI, ELMER MARIO HUILLCA HUILLCA, EVELIN CONSTANTINA. Para optar el título profesional de ingeniero civil. ASESOR DE TESIS Ing. Herber Fernando Calla Aranda. AREQUIPA-PERU 2019.

(2) Facultad de Ingeniería Civil. II.

(3) Facultad de Ingeniería Civil. DEDICATORIA. El presente trabajo está dedicado a mis padres Cristina y Cornelio quienes con su amor, paciencia y esfuerzo me han permitido llegar a cumplir hoy un sueño más, gracias por inculcar en mí el ejemplo de esfuerzo y valentía, de no temer las adversidades porque Dios está conmigo siempre. A mis hermanas por su cariño y apoyo incondicional, durante todo este proceso, por estar conmigo en todo momento gracias. A toda mi familia porque sus consejos y palabras de aliento hicieron de mí una mejor persona y de una u otra forma me acompañan en todos mis sueños y metas. ELMER. A mi querida madre, que desde el cielo guía mis pasos y es la responsable de todos mis éxitos, a mi padre Claudio que con sus palabras de aliento no me dejo decaer para que siempre sea perseverante con mis ideales, a mis hermanos que son ejemplo para mí y mis guías. A mi esposo, que con su amor y compresión ha sabido apoyarme en este largo proceso, para lograr una carrera para nuestro futuro, y para mi hijo Jhonev por ser una fuente de inspiración y motivación para poder superarme. EVELIN. III.

(4) Facultad de Ingeniería Civil. AGRADECIMIENTO. A nuestro asesor de tesis, Ing. Heber Calla Aranda, por la orientación y ayuda brindada durante el desarrollo de la presente tesis. Al ing. John Aragón Brousset, por absolver las dudas que se tuvieron durante el desarrollo de la tesis.. IV.

(5) Facultad de Ingeniería Civil. RESUMEN El presente trabajo comprende el diseño y análisis de un edificio con semisótano y 6 pisos ubicado en Arequipa distrito de José Luis Bustamante y Rivero que se encuentra sobre un suelo tipo S2(clasificación de la norma E030). El proyecto consta de 1 semisótano, el 1° piso de oficinas y el resto de niveles son viviendas. Cuenta con un ascensor, cisterna y tanque elevado. El sistema estructural adoptado tanto para X y Y se conformó de muros estructurales tal efecto controlara los desplazamientos laterales y la torsión. El sistema de losas que se utilizó son losas macizas en la zona del ascensor y losas aligeradas unidireccionales de diferentes espesores (20 y 25 cm) en los demás paños. El proyecto se realizó interactuando los programas computacionales como son el revit structural y robot structural. El proyecto primeramente se modeló en el programa revit, con el cual se obtuvo el modelo analítico con sus respectivas cargas; dicho modelo se exporto al programa robot structural, para su análisis y diseño respectivamente. Cada cambio que se hacía en los elementos para cumplir los desplazamientos relativos según la norma E030-2016, se realizaba en el software REVIT STRUCTURE para su respectiva actualización en el programa ROBOT STRUCTURAL. Una vez realizado los diseños de los elementos con el programa ROBOT se tenía la opción de exportar el armado del elemento que nos proporciona el programa ROBOT o a partir del REVIT se colocaba el armado.. PALABRAS CLAVES. Análisis sísmico, análisis estático, programa ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL, programa REVIT, diseño en concreto armado.. V.

(6) Facultad de Ingeniería Civil. SUMMARY The present work includes the design and analysis of a semi-basement and 6-storey building located in the Arequipa district of José Luis Bustamante y Rivero, which is on a type S2 floor (classification of the E030 standard). The project consists of 1 semi-basement, 1st floor of offices and the rest of levels are homes. It has an elevator, cistern and elevated tank. The structural system adopted for both X and Y was made up of structural walls such an effect will control the lateral displacements and torsion. The system of slabs that were used are solid slabs in the elevator area and unidirectional lightened slabs of different thicknesses (20 and 25 cm) in the other panels. The project was carried out interacting the computer programs such as the structural revit and structural robot. The project was first modeled in the revit program, with which the analytical model with its respective loads was obtained; This model was exported to the structural robot program, for its analysis and design, respectively. Every change that was made in the elements to comply with the relative displacements according to the E030-2016 standard, was made in the REVIT STRUCTURE software for its respective update in the ROBOT STRUCTURAL program. Once the design of the elements with the ROBOT program was done, we had the option of exporting the reinforcement of the element provided by the ROBOT program or, from the REVIT, the assembly was placed.. KEYWORDS. Seismic analysis, static analysis, ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL program, REVIT program, design in reinforced concrete.. VI.

(7) Facultad de Ingeniería Civil. INDICE GENERAL Contenido. pag.. DEDICATORIA ............................................................................................................. III AGRADECIMIENTO .................................................................................................... IV RESUMEN .......................................................................................................................V SUMMARY ................................................................................................................... VI INDICE DE TABLAS ................................................................................................... XII INDICE DE FIGURAS ............................................................................................... XIV CAPITULO 1 ................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN Y ASPECTOS GENERALES .......................................................... 1 1.. Introducción .......................................................................................................... 1 1.1.. Modelamiento en Revit .................................................................................. 1. 1.2.. Tipos de Software de Cálculo Estructural ...................................................... 4. 1.3.. Interoperabilidad entre softwares de cálculo estructural ................................ 8. 2.. Planteamiento de la problemática ....................................................................... 10. 3.. Objetivos............................................................................................................. 10 3.1.. Objetivos generales ...................................................................................... 10. 3.2.. Objetivos específicos.................................................................................... 10. 4.. Metodología de la tesis ....................................................................................... 11. 5.. Arquitectura del edificio ..................................................................................... 11. 6.. 5.1.. Descripción y características del proyecto ................................................... 11. 5.2.. Ubicación y localización del proyecto ......................................................... 16. Consideraciones generales de diseño ................................................................. 17 6.1.. Normas empleadas ....................................................................................... 17. 6.2.. Estudios Básicos ........................................................................................... 17. 7.. Cargas de diseño ................................................................................................. 19. 8.. Método de diseño: .............................................................................................. 19. VII.

(8) Facultad de Ingeniería Civil. CAPITULO 2 ................................................................................................................. 20 ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO ............................................... 20 2.1.. Criterios de estructuración .............................................................................. 20. 2.2.. Estructuración del proyecto: ........................................................................... 22. 2.2.1. 2.3.. Aberturas de la losa: ................................................................................. 23. Predimensionamiento: .................................................................................... 26. 2.3.1.. Losa aligerada: .......................................................................................... 26. 2.3.2.. Losas macizas: .......................................................................................... 26. 2.3.3.. Vigas: ........................................................................................................ 27. 2.3.4.. Columnas: ................................................................................................. 27. 2.3.5.. Muros y Placas: ........................................................................................ 29. 2.3.6.. Escaleras: .................................................................................................. 29. 2.3.7.. Cisterna y tanque elevado: ........................................................................ 31. CAPITULO 3 ................................................................................................................. 33 ANALISIS ESTRUCTURAL ........................................................................................ 33 3.1.. Modelación e importación del proyecto ......................................................... 33. 3.1.1.. Modelado en revit ..................................................................................... 33. 3.1.2.. Creación del modelo analítico .................................................................. 36. 3.1.3.. Exportación del modelo de revit a robot structural .................................. 37. 3.1.4.. Interacción entre Robot Structural y Revit: .............................................. 38. 3.2.. Metrado de cargas por gravedad:.................................................................... 39. 3.2.1.. Carga muerta: ........................................................................................... 40. 3.2.2.. Carga viva: ................................................................................................ 41. 3.3.. Parámetros de sitio y características estructurales .......................................... 42. 3.3.1.. Factor de zona (z) ..................................................................................... 42. 3.3.2.. Parámetros de sitio (s, Tp, Tl): ................................................................. 43. 3.3.3.. Factor de amplificación sísmica (C) ......................................................... 43 VIII.

(9) Facultad de Ingeniería Civil. 3.3.4.. Categoría de las edificaciones y factor de uso (U): .................................. 44. 3.3.5.. Sistema estructural: .................................................................................. 44. 3.4.. Análisis estático: ............................................................................................. 46. 3.5.. Análisis dinámico ........................................................................................... 49. 3.5.1.. Análisis por combinación modal espectral ............................................... 49. 3.5.2.. Aceleración espectral del proyecto: .......................................................... 51. 3.5.3.. Modelo del edificio: ................................................................................. 52. 3.5.4.. Modos y periodos resultantes: .................................................................. 53. 3.5.5.. Efecto de torsión ....................................................................................... 55. 3.5.6.. Control de desplazamientos ...................................................................... 55. 3.5.7.. Cortante de diseño .................................................................................... 60. ................................................................................................................................ 61 3.5.8.. Junta sísmica ............................................................................................. 61. CAPITULO 4 ................................................................................................................. 62 DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO .................................. 62 4.1.. Introducción: ................................................................................................... 62. 4.1.1. 4.3.. Suposiciones de diseño: ............................................................................ 63. Diseño de losas aligeradas .............................................................................. 66. 4.3.1.. Análisis estructural ................................................................................... 67. 4.3.2.. Diseño por flexión .................................................................................... 67. 4.3.3.. Diseño por corte ....................................................................................... 68. 4.3.4.. Control de deflexiones. ............................................................................. 72. 4.3.5.. REFUERZO POR TEMPERATURA ...................................................... 72. 4.4.. Diseño de losas macizas bidireccionales ........................................................ 72. 4.4.1.. Análisis estructural ................................................................................... 73. 4.4.2.. Diseño por flexión .................................................................................... 75. 4.4.3.. Verificación de cortante............................................................................ 76 IX.

(10) Facultad de Ingeniería Civil. 4.5.. Diseño vigas ................................................................................................... 77. 4.5.1.. Diseño por flexión .................................................................................... 77. 4.5.2.. Diseño por corte ....................................................................................... 88. 4.6.. Diseño de columnas ........................................................................................ 93. 4.6.1.. Esbeltez en columnas................................................................................ 93. 4.6.2.. Diseño por flexo compresión uniaxial:..................................................... 95. 4.6.3.. Diseño por corte ....................................................................................... 96. 4.7 Diseño de Placa .................................................................................................. 102 4.7.2.. Diseño por flexo compresión.................................................................. 103. 4.7.3.. Diseño por cortante ................................................................................. 104. 4.8.. Muros de Contención ................................................................................... 110. 4.8.1. Muro de sótano .......................................................................................... 110 4.9.. Diseño de escaleras ....................................................................................... 116. 4.9.1. Metrado de cargas:...................................................................................... 116 4.9.2.. Diseño por flexión: ................................................................................. 117. 4.9.3.. Verificación del cortante: ....................................................................... 118. 4.10. Diseño de la tabiquería: ................................................................................ 118 4.11. Diseño de la cisterna: .................................................................................... 123 4.12.. Diseño de Cimentaciones ............................................................................. 127. 4.12.1 Dimensionamiento de zapata: .................................................................... 127 CAPITULO 5 ............................................................................................................... 135 INTERPRETACION DE RESULTADOS DEL SOFTWARE ROBOT STRUCTURAL Y SU RESPECTIVA COMPROBACION MANUAL ................................................ 135 5.1. Interpretación de resultados del software: .................................................... 135. 5.2. Comprobación en vigas ................................................................................ 135. 5.3. Comprobación en columnas: ........................................................................ 139. 5.4. Comprobación en zapatas: ............................................................................ 142. X.

(11) Facultad de Ingeniería Civil. CAPITULO 6 ............................................................................................................... 145 COSTOS Y PRESUPUESTOS .................................................................................... 145 6.1 Tablas de Cuantificación en Revit:..................................................................... 145 6.1.1 Cubicación del Concreto: ............................................................................ 146 6.1.2 Metrado del Acero: ...................................................................................... 147 6.1.2. Metrado de Encofrado ................................................................................ 147 6.2 Presupuesto del edificio ...................................................................................... 149 CAPITULO 7 ............................................................................................................... 152 PRESENTACION DE PLANOS EN REVIT .............................................................. 152 7.1 Introducción: ....................................................................................................... 152 7.2 Detalle estructural con revit:............................................................................... 152 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................... 154 CONCLUSIONES .................................................................................................... 154 RECOMENDACIONES .......................................................................................... 155 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 156. XI.

(12) Facultad de Ingeniería Civil. INDICE DE TABLAS Tabla 1: Área techada de niveles .................................................................................... 11 Tabla 2: Predimensionamiento de la columna interior .................................................. 28 Tabla 3: Consumo diario por departamento .................................................................. 31 Tabla 4: factor de suelo (Fuente: norma E030) ............................................................. 43 Tabla 5: parámetros TL y TP (Fuente: norma E030) ...................................................... 43 Tabla 6: Configuración inicial estructural del edificio .................................................. 45 Tabla 7: Peso sísmico (Extraído del ROBOT STRUCTURAL) ...................................... 46 Tabla 8: Distribución de las fuerzas laterales xx (Extraída del ROBOT STRUCTURAL) ........................................................................................................................................ 47 Tabla 9: Distribución de las fuerzas laterales YY (Extraída del ROBOT STRUCTURAL) ........................................................................................................................................ 48 Tabla 10: Modos y Periodos en XX (Extraído del ROBOT STRUCTURAL) ................. 53 Tabla 11: Modos y Periodos en YY (Extraído del ROBOT STRUCTURAL) .................. 54 Tabla 12: Aceleraciones por Nivel (diseño propio)........................................................ 54 Tabla 13: Efecto de torsión del edificio (Fuente: robot structural) ............................... 55 Tabla 14: Desplazamientos máximos dirección XX (fuente propia) .............................. 55 Tabla 15: Desplazamientos máximos dirección YY (Fuente: Diseño Propio) ............... 56 Tabla 16: factores de irregularidad torsional dirección XX (Fuente: Diseño propio) . 57 Tabla 17:factores de irregularidad torsional dirección YY (fuente propia) .................. 58 Tabla 18: Verificación piso blando en XX ...................................................................... 59 Tabla 19: Verificación de piso blando en YY ................................................................. 60 Tabla 20: Factor de escala del sismo dinámico (Fuente: Diseño propio) ..................... 60 Tabla 21:Junta sísmica de la edificación ( Fuente propia) ............................................ 61 Tabla 22: Factores de Reducción ϕ (Fuente: norma E.060) .......................................... 62 Tabla 23: Aceros Max y min según su peralte de la losa alig (Fuente: norma E.060) .. 67 Tabla 24: Metrado de cargas para una vigueta (Fuente: Diseño propio) ..................... 70 Tabla 25: Resultados del diseño de la vigueta (Fuente: diseño propio) ........................ 71 Tabla 26: Diseño por corte (Fuente: diseño propio) ..................................................... 72 Tabla 27: Acero mínimo en vigas (fuente aci) ................................................................ 77 Tabla 28: Longitudes de desarrollo de varillas (fuente: norma E060) .......................... 80 Tabla 29: Valores de los traslapes en vigas (fuente: Norma E.060) .............................. 81. XII.

(13) Facultad de Ingeniería Civil. Tabla 30: Áreas de acero de la viga (fuente: robot structural) ...................................... 83 Tabla 31: Diseño de vigas por flexion (Fuente: Diseño propio) ................................... 88 Tabla 32: Resultado del análisis de la viga para el diseño por corte (fuente ROBOT STRUCTURAL) ............................................................................................................. 91 Tabla 33: diseño a flexión del pórtico eje 2 (Fuente: Diseño propio) ........................... 91 Tabla 34: Cargas para placas ...................................................................................... 106 Tabla 35: Combinaciones de Cargas para placas. ...................................................... 107 Tabla 36: Valores de C (fuente E030 NTP) .................................................................. 119 Tabla 37: cálculo de fuerzas sísmicas al tabique (Fuente:Diseño propio) .................. 119 Tabla 38: valores de coeficientes de momentos (Fuente: E030 NTP).......................... 120 Tabla 39: Combinaciones de carga para la columna (Fuente: Diseño propio) .......... 139 Tabla 40: Cargas de diseño de la zapata (fuente: ROBOT STRUCTURAL) ............... 142 Tabla 41: Presupuesto del proyecto ............................................................................. 149. XIII.

(14) Facultad de Ingeniería Civil. INDICE DE FIGURAS Figura 1: Modelado de un edificio en REVIT (Fuente: Autodesk) .................................. 3 Figura 2: Modelado de un edifico en Robot Structural (Fuente: Autodesk).................... 6 Figura 3: Modelado de un edificio en Robot, donde se puede apreciar una simulación por efectos de las cargas a través de elementos finitos (Fuente: Autodesk) .................... 6 Figura 4: Representación de la interoperabilidad entre Robot y Revit estructure (Fuente: Diseño Propio)................................................................................................... 8 Figura 5: Ventana en el programa Revit Structure donde se muestra el link para exportar el modelo al Robot Structural Analysis Professional (Fuente: Revit Structural) .......................................................................................................................................... 9 Figura 6: Planta arquitectónica del semisótano (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos) ............................................................................................................................ 13 Figura 7: Planta arquitectónica 1° piso (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos) ... 14 Figura 8: Planta arquitectónica típica (2do a 6to piso) (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos) .......................................................................................................... 15 Figura 9: Plano de localización del proyecto (Fuente: Google Earth) ......................... 16 Figura 10: Plano de ubicación del proyecto. ................................................................. 17 Figura 11: Disposición recomendada para la existencia de aberturas ......................... 23 Figura 12: Planta de Semisótano (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos Ingenieros S.A.C.) ............................................................................................................................. 24 Figura 13: Planta Típica 2° hasta 6° nivel (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos Ingenieros S.A.C.)........................................................................................................... 25 Figura 14: Colocación de grilla en Revit (Fuente: Diseño Propio) .............................. 33 Figura 15: Inserción de columnas en Revit (Fuente: Diseño propio) ............................. 34 Figura 16: Colocación de placas en revit (Fuente: diseño propio) ............................... 34 Figura 17: Modelado de las vigas en Revit (Fuente: Diseño propio)........................... 35 Figura 18: Colocación de losas en revit (Fuente: Diseño propio) ................................ 35 Figura 19: Modelamiento de los apoyos en revit (Fuente: Diseño propio) ................... 36 Figura 20: Modelo Analítico (Fuente: Diseño propio) .................................................. 37 Figura 21: Modelo físico (Fuente: Diseño propio) ........................................................ 37 Figura 22: Correcta unión del modelo analítico (Fuente: Diseño propio) ................... 37 Figura 23: Método de exportación REVIT-ROBOT (Fuente: Diseño Propio) .............. 38. XIV.

(15) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 24: Modelo exportado desde REVIT (Fuente: Robot Structure) ........................ 38 Figura 25: Colocación de cargas desde ROBOT (Fuente: Diseño propio)................... 39 Figura 26: Modelo exportado desde el ROBOT (incluyendo las CM+CV)(Fuente: Diseño Propio) ............................................................................................................... 39 Figura 27: Cargas muertas incluido el peso propio en robot structural (Fuente: Diseño propio) ............................................................................................................................ 41 Figura 28: Cargas vivas en robot structural (Fuente: Diseño propio) ......................... 42 Figura 29: Disposición de Zonas (Fuente: norma E030) .............................................. 42 Figura 30: Categoría de la edificación (Fuente: norma E030) ..................................... 44 Figura 31: Tipos de Sistemas Estructurales (Fuente: Norma E030) ............................ 45 Figura 32: Estimación del PESO según categoría (Fuente: norma E030) ................. 46 Figura 33: Distribución de las fuerzas laterales xx (Fuente: robot structural) ........... 47 Figura 34: Distribución de las fuerzas laterales yy (Fuente: Robot structural)............ 48 Figura 35: Forma de modos de vibración (Fuente: blog de Francisco Martínez Alonsoingeniero estructural) ..................................................................................................... 49 Figura 36: Modos de Vibración de una Estructura (Fuente:Blog profesional de Francisco Martínez Alonso Ingeniero Estructural) ....................................................... 50 Figura 37: Espectro de diseño en XX (Fuente: Robot structural) ................................. 51 Figura 38: Espectro de diseño en YY (Fuente: Robot structural).................................. 52 Figura 39: Modelo final en ROBOT (Fuente: Diseño Propio) ...................................... 53 Figura 40: Desplazamientos en XX (Fuente: robot structural) ..................................... 56 Figura 41: Desplazamientos en YY (Fuente: robot structural)...................................... 57 Figura 42: Desplazamientos máximos XX (Fuente: robot structural) .......................... 58 Figura 43: Desplazamientos máximos YY (Fuente: robot structural) ........................... 59 Figura 44: fuerzas ya escaladas en YY (Fuente: robot structural) ................................ 61 Figura 45: fuerzas ya escaladas en XX (Fuente: robot structural) ............................... 61 Figura 46: Suposición de la distribución de esfuerzos .................................................. 63 Figura 47: Rectángulo equivalente de esfuerzos del concreto (Fuente: ACI) .............. 66 Figura 48: Detalle típico de losa aligerada (Fuente: Diseño propio) ........................... 67 Figura 49: Paños a diseñar (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) .................................... 69 Figura 50: Carga muerta sobre una franja de 1 m de losa aligerada. (Fuente: extraído del ROBOT STRUCTURAL)........................................................................................... 70 Figura 51: Carga VIVA sobre una franja de 1 m de losa aligerada. (Fuente: extraído del ROBOT STRUCTURAL)........................................................................................... 71 XV.

(16) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 52: Diagrama de momentos de la vigueta (diseño propio) ................................ 71 Figura 53: Diagrama de fuerzas cortantes de la vigueta (diseño propio)..................... 71 Figura 54: franjas de losa (Fuente: Diseño propio) ...................................................... 73 Figura 55: Losa Maciza de estudio ( Fuente: robot structural) ................................... 73 Figura 56: Franjas de la losa Maciza en estudio (Fuente: diseño propio) ................... 74 Figura 57: Coeficientes para el Momento negativo (Fuente: norma E060) .................. 74 Figura 58: Coeficientes para Momento Positivo (fuente: norma E060)........................ 75 Figura 59: Detalle del corte de acero (fuente :ACI) ...................................................... 79 Figura 60: Disposición general de traslapes en vigas(fuente: aceros arequipa) .......... 80 Figura 61: Viga del pórtico del eje 3 a analizar por flexión (Fuente: robot structural) 81 Figura 62: Selección de combinaciones manuales(fuente: robot structural) ................. 82 Figura 63: Diagrama de la envolvente de la viga a analizar (Fuente: robot structural) ........................................................................................................................................ 82 Figura 64: Resultados del análisis de la viga (Fuente: robot structural)..................... 83 Figura 65: Armado automático del acero en 3d de la viga (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) .............................................................................................................. 84 Figura 66: Armado automático del acero de la viga (fuente ROBOT STRCUTURAL) 85 Figura 67: armado de viga en revit(fuente: revit structure) ........................................... 85 Figura 68: Armadura de viga (fuente: REVIT STRUCTURE) ....................................... 85 Figura 69: cuantificación del elemento estructural (FUENTE: ROBOT STRUCTURAL) ........................................................................................................................................ 86 Figura 70: Diagrama de corte de acero en vigas (Fuente: robot structural) ................ 86 Figura 71: Diagrama del Momento Nominal extraído del ROBOT .............................. 87 Figura 72: Esquema del cálculo del cortante por capacidad (Fuente: norma E060) ... 89 Figura 73: Disposición de los estribos en vigas (fuente: norma E060) ......................... 90 Figura 74: Ejemplo de viga a analizar por corte (Fuente: ROBOT STRCUTURAL) ... 91 Figura 75: Diagrama de fuerzas cortantes (fuente: ROBOT STRUCTURAL) .............. 92 Figura 76: Capacidad por corte de la viga (Fuente: robot structural) ......................... 93 Figura 77: Armado de la viga (Fuente: robot structural) ............................................. 92 Figura 78: Armado completo de la viga con REVIT STRUCTURE (Fuente: Revit Structure) ........................................................................................................................ 93 Figura 79: Diagrama de interacción (fuente propia) .................................................... 96 Figura 80:Esquema de cálculo de cortante por capacidad (fuente: norma E060)........ 97 Figura 81: Disposición de los estribos en columnas (Fuente: norma E060) .................. 98 XVI.

(17) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 82: Longitudes de traslapes en columnas (Fuente: Norma E.060) .................... 99 Figura 83: Columna de ejemplo a analizar (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) ............ 99 Figura 84: Resultados del análisis de la columna (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) .. 99 Figura 85: Armado automático del programa ROBOT STRUCTURAL........................ 99 Figura 86: Diagrama de interacción de la columna (Fuente: robot structural) ......... 100 Figura 87: Armado automático de los estribos (Fuente: robot structural) ................. 101 Figura 88: armado columna (fuente: revit structure) ................................................... 101 Figura 89: Refuerzo de la columna (Fuente: REVIT STRUCTURE)........................... 102 Figura 90: Ubicación de placa P-2 (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) ...................... 106 Figura 91: Distribución del acero longitudinal de la placa P-2 (Fuente: REVIT STRUCTURE)............................................................................................................... 106 Figura 92: Diagrama de interacción en la dirección X-X de la placa (Fuente: Diseño propio) .......................................................................................................................... 107 Figura 93: Diagrama de interacción en la dirección Y-Y de la placa (Fuente: Diseño propio). ......................................................................................................................... 108 Figura 94: Detalle de doble malla de acero de placa P-2 (Fuente: REVIT STRUCTURE)............................................................................................................... 110 Figura 95: Vista 3D del muro de sótano a diseñar (Fuente: ROBOT STRUCTURE) . 113 Figura 96: Modelo estructural de muro de Sótano (kg/m) (Fuente: ROBOT SAP 2018) ...................................................................................................................................... 114 Figura 97: Diagrama de momentos flectores de muro de sótano en (Tonf-m)(izquierda) y Diagrama de fuerzas cortantes en (Tonf) (derecha), (Fuente ROBOT SAP 2018) ... 114 Figura 98:Detalle de acero del muro de sótano, (Fuente REVIT STRUCTURE) ....... 116 Figura 99: Diagrama de momentos flectores (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) ....... 117 Figura 100: Diagrama de fuerzas cortantes (Fuente ROBOT STRUCTURAL) .......... 118 Figura 101: Muro de tabiquería a diseñarse (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) ........ 118 Figura 102: tipos de arriostramiento para tabiques ((Fuente: norma E.070) ............ 120 Figura 103: esquema general del tabique a diseñar (Fuente: diseño propio) ............ 121 Figura 104: distribución de carga sobre la viga solera (Fuente: diseño propio) ....... 121 Figura 105: distribución de cargas sobre la columna central (Fuente: diseño propio) ...................................................................................................................................... 122 Figura 106: vista en planta de la cisterna (Fuente: Diseño propio) ........................... 123 Figura 107: Distribución de cargas sobre la cisterna (Fuente: diseño propio) .......... 124 Figura 108: Franja de diseño sobre la cisterna (Fuente: Diseño propio) .................. 125 XVII.

(18) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 109: Vista en planta de zapata aislada típica (Fuente: Diseño propio) .......... 128 Figura 110: Distribución de esfuerzos sobre zapatas según el tipo de suelo (Fuente: Ing rural) ...................................................................................................................... 128 Figura 111: Distribución de esfuerzos según la excentricidad (Fuente: Diseño propio) ...................................................................................................................................... 129 Figura 112: Vista en planta de zapata para el chequeo punzonamiento (Fuente: diseño propio) .......................................................................................................................... 129 Figura 113: valores para el chequeo de la capacidad del concreto (fuente: ACI )..... 130 Figura 114: Sección critica para el punzonamiento en zapatas (Fuente: Diseño propio) ...................................................................................................................................... 131 Figura 115: Zapata a diseñar (Fuente: Diseño propio) .............................................. 132 Figura 116: Esfuerzos admisibles del suelo (Fuente: ROBOT STRUCTURAL) ......... 132 Figura 117: Combinaciones de diseño (Fuente: Robot Structural) ............................. 133 Figura 118: Resultados de las combinaciones para el Diseño (Fuente: Robot Structural)..................................................................................................................... 133 Figura 119: Armado final con el programa ROBOT STRUCTURAL (Fuente: Diseño Propio) .......................................................................................................................... 134 Figura 120: Vista en planta del armado de zapata (Fuente: Diseño Propio) ............. 134 Figura 121: Diagrama de interacción de la columna en XX ....................................... 139 Figura 122: Diagrama de interacción de la columna en YY(Fuente: Diseño propio) 140 Figura 123: Armado del acero de la columna en REVIT STRUCTURE (Fuente: Diseño Propio) .......................................................................................................................... 142 Figura 124: Tablas del proyecto realizado (Fuente: Diseño propio) .......................... 146 Figura 125: Metrado del acero de refuerzo por niveles (Fuente: REVIT STRUCTURE) ...................................................................................................................................... 147 Figura 126: Creación de parámetros (Fuente: Diseño Propio) .................................. 148 Figura 127: Despiece típico de un modelo 3d ............................................................. 153 Figura 128: detallado 3d de placa del proyecto (Fuente: Diseño propio) .................. 153. XVIII.

(19) Facultad de Ingeniería Civil. CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN Y ASPECTOS GENERALES 1. Introducción Hoy en día el tiempo ejerce una presión constante en todos los ámbitos y más aún en la realización de proyectos, debido a la competitividad del mercado. Cada avance tecnológico en la rama de Ingeniería civil busca cada vez más una mayor eficiencia tanto en el análisis y diseño como en la elaboración de los detalles estructurales, la cual permite reducir la escala de tiempo de los proyectos, y mejorar la capacidad y calidad del diseño. Por lo que quienes primero aprovechan las nuevas ventajas, marcan el objetivo al resto de competidores, incrementando la presión competitiva. Existen múltiples opciones a la hora de ahorrar tiempo y costos en nuestros proyectos, y mejorar la calidad de éstos, y desde luego que la inversión que hagamos en alcanzar estas nuevas cotas profesionales, nos van a traer grandes beneficios. Una alternativa para ahorrar recursos como por ejemplo la elaboración de detalles estructurales es por medio de la integración de Robot Structural Analysis Professional con Autodesk REVIT, la cual ha supuesto una auténtica revolución de productividad, eficacia y eficiencia, gracias a la vinculación directa del análisis de estructuras de ROBOT con el modelo de diseño paramétrico de REVIT. Este trabajo se realizará con la finalidad de aplicar una nueva alternativa de software como es el ROBOT ANALYSIS. Se trata de programas poco conocidos en nuestro medio.. 1.1.Modelamiento en Revit Revit es considerado uno de los mejores programas de gestión de información, ya que cuenta con una base de datos relacional, necesaria para coordinar el modelado, la arquitectura, la ingeniería y la construcción de un edificio, de tal manera que cubre todas nuestras necesidades. Este programa nos permite crear diseños de objetos inteligentes, que se encuentran asociados y reaccionan automáticamente ante cualquier cambio. Entre sus funciones más importantes tenemos:  Revit cuenta con herramientas tan útiles, que nos permiten diseñar el edificio desde su conceptualización hasta la obtención de planos. Es decir, nos permite modelar elementos como muros, vigas, columnas, placas, pisos, cubiertas, etc. 1.

(20) Facultad de Ingeniería Civil.  Además, nos permite hacer un estudio volumétrico de masas, como calcular las áreas por pisos y en cada elemento  Nos permite experimentar con texturas, materiales y colores, muy útiles en el ámbito de la arquitectura y detalles finales.  Cuenta con sombras vectoriales que nos permiten visualizar los efectos de los cambios de iluminación ante cualquier cambio de la estructura o la orientación.  Permite analizar todos los ángulos del edificio desde distintas perspectivas y en distintas secciones, incluyendo vistas con líneas ocultas, sombras y siluetas.  Posee un conjunto de herramientas que nos permiten coordinar todas las áreas del proyecto, por ejemplo, nos permite modificar el dibujo y que este se actualice en todas partes, para así reducir tiempos y mejorar los resultados, además de estimar los costos.  Permite diseñar el edificio tomando en cuenta el contexto exterior. También ofrece una biblioteca con vegetación y otros elementos, como la maquinaria de construcción, para planificar los procesos de construcción de forma adecuada.  Distintos equipos pueden trabajar de forma simultánea en un solo proyecto, ya que Revit coordinara todos los cambios ingresados  Además, nos permite coordinar todos los elementos al detalle para lograr minimizar los errores y mejorar la eficiencia. Con el manejo adecuado del software nos facilita estos tres procesos  Manejo de archivos: Para tener todos los archivos en un solo lugar.  Registro de datos y cumplimiento de tareas: El programa no permite que se ingresen inconsistencias o se dejen tareas de lado.  Actualización. por. cambios:. Al. cambiar un. elemento,. se. ejecutan. automáticamente todas las modificaciones relacionadas a ese cambio, en todas las áreas y secciones.. 2.

(21) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 1: Modelado de un edificio en REVIT (Fuente: Autodesk). En la presente tesis ahondaremos en el programa Revit, pero con la subfamilia Autodesk Revit Estructure, ya que este software cuenta con la herramienta necesaria para un óptimo modelado estructural. 1.1.1. Autodesk Revit Structure Autodesk Revit Structure es el software más utilizado en la actualidad para la creación, desarrollo y ejecución de proyectos de edificación civil. Es la subfamilia de la herramienta REVIT creada específicamente para la elaboración de modelos estructurales paramétricos en tres dimensiones. Es una aplicación para el diseño totalmente integrado con el diseño estructural y análisis. Ayuda a mejorar la coordinación multidisciplinar de la documentación del diseño estructural, minimizar errores y mejorar la colaboración entre estructuralistas y gabinetes de arquitectura. El software Revit Structure integra un modelo físico para múltiples materiales con un modelo analítico que se puede editar independientemente para realizar análisis, diseño y documentación eficientes. Se pueden crear modelos propios o importar archivos arquitectónicos desde AutoCAD Architecture o Revit Architecture. Las principales ventajas fundamentales de Revit son:  Nos ofrece una interfaz cuidadosa y ordenada, donde todos los elementos cuentan con un fácil acceso y entendimiento.  Su instalación es rápida y sencilla, solo basta con disponer de la licencia correspondiente y una conexión a internet para su descarga y validación. 3.

(22) Facultad de Ingeniería Civil.  Es un programa muy flexible, ya que resulta válido tanto para pequeños proyectos arquitectónicos como para construcciones de gran envergadura.  Como herramienta de trabajo colaborativo, ofrece gran potencia y rendimiento; todos los cambios introducidos por un usuario actualizan todos los elementos a los que afectan y están disponibles en tiempo real para el resto.  Abarca la totalidad del proyecto, desde su más temprana fase hasta su entrega al cliente, lo que nos facilita una gestión y control más eficiente, optimizando tiempos, costos y asegurando la calidad.  Todos los elementos del proyecto se conciben en 3D, desde un inicio, lo que permite asociar cantidades, materiales, costos y así crear de forma automática el presupuesto. 1.2.Tipos de Software de Cálculo Estructural En cualquier proyecto o construcción civil, el primer paso a realizar es modelar, para posteriormente proceder a analizar y diseñar la estructura. En la etapa de modelado, lo que se pretende es representar a la estructura real por medio de la construcción simplificada de los elementos que lo constituyen. Para lograrlo es imprescindible que entendamos cómo se comportan cada uno de sus elementos con el fin de que no excedamos la cantidad que se necesita o para evitar refinamientos innecesarios que retardarían los cálculos. En general las etapas que pueden realizar los programas de análisis estructural son:  Realizar el modelaje (Pre-procesamiento)  Procesamiento numérico de los datos (Procesamiento)  Análisis de los resultados (Post-procesamiento). En la actualidad el modelaje de elementos de una estructura utilizando software es muy sencillo, ya que es su etapa de pre- procesamiento cuentan con gran diversidad de herramientas, haciendo esta etapa muy visual y gráfica. Posteriormente viene una fase muy pesada, que involucra el procesamiento de gran cantidad de datos y cálculos, para poder determinar los esfuerzos y deformaciones, que al hacerlos de forma manual resultaría un procedimiento muy tedioso. Es por ello que en la actualidad se a hecho necesario que estos procesos los lleve a cabo un programa de computo, los cuales por lo general para realzar dichos procesos utilizan métodos como 4.

(23) Facultad de Ingeniería Civil. el análisis matricial de estructuras (AME) y el análisis por el método de elementos finitos (MEF), este último utilizado por el Robot. La importancia que tienen actualmente estas herramientas de cómputo para el proceso de diseño estructural, es uno de los factores que motivan la realización de la presente tesis, dentro del cual se muestran aspectos puntuales de un software de análisis y diseño estructural entre los que mencionaremos: SAP2000, ETABS, STAAD PRO y ROBOT.. Algunos softwares creados para el cálculo estructural más utilizados en la actualidad y que permiten crear una interfaz con otros programas, son:  ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL: Es un software de análisis y diseño de estructuras desarrollado por Autodesk, que nos ofrece un flujo de trabajo amigable y dinámico, que permite a los ingenieros realizar simulaciones y análisis de una gran variedad de estructuras mediante elementos finitos, así como acciones dinámicas de sismo y viento  STAAD. Pro: Fue desarrollado por Bentley, es un programa de análisis y diseño de estructuras mediante elementos finitos. Es capaz de analizar cualquier estructura expuesta a respuestas dinámicas, interacción suelo- estructura, viento, sismo, cargas móviles  SAP2000: Es un software desarrollado y comercializado por Computers and Structures inc. (CSI), es un programa de elementos finitos con interfaz gráfica 3D, para el análisis de estructuras se cuenta con diversos tipos de elementos: barras, placas, membranas, cáscaras y sólidos. Permite la introducción de cargas de vehículos, carriles y trenes. Efectúa el diseño de elementos en acero y concreto.  ETABS: Está enfocado para el análisis y diseño de estructuras altas, como edificios de oficinas, residenciales y hospitales. Realiza análisis estático y dinámico lineal y no lineal, permite la utilización de elementos no lineales tales como: aislantes antisísmicos, disipadores, amortiguadores, etc. Permite el análisis y diseño de estructuras 3D combinando marcos y muros a través de una completa interacción entre ambos. 5.

(24) Facultad de Ingeniería Civil. 1.2.1. Robot Structural Analysis Professional Como ya pudimos ver existen muchos programas en el mercado especializados en el cálculo de estructuras, pero en este caso particular hablaremos del ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL, destacando sus ventajas y usos:. Figura 2: Modelado de un edifico en Robot Structural (Fuente: Autodesk). Autodesk Robot Structural Analysis Professional se ha convertido en la mejor herramienta para el. cálculo, diseño y simulación de estructuras a nivel. internacional. Primera opción en países como EE.UU., Reino Unido, Francia, Alemania, Holanda, China, Australia Emiratos Árabes, Chile, y últimamente en Perú.. Figura 3: Modelado de un edificio en Robot, donde se puede apreciar una simulación por efectos de las cargas a través de elementos finitos (Fuente: Autodesk). Sus ventajas son:  Trabaja con la Tecnología MEF de cálculo y diseño de estructuras por elementos finitos, que permite analizar la estructura en conjunto, así como diseccionar y. 6.

(25) Facultad de Ingeniería Civil. enfocar el análisis en partes concretas del mismo  Autodesk Robot dispone de opciones tan interesantes como el cálculo de estructuras de acero, estructuras de madera, esquemas automáticos de cargas, losas, efectos de torsión, secciones de armado, y análisis rápido del punzonamiento; en este aspecto, MEF y Robot, se integran a la perfección  Está dotado de la mayor capacidad de análisis y procesamiento del mercado, superando a muchos otros programas en este aspecto, lo que supone una gran ventaja en cuanto a ahorro de tiempo y fiabilidad en los resultados.  Cuenta con una interfaz amigable y productiva, donde todas sus herramientas son continuamente revisadas en cada versión nueva que publica Autodesk para mejorar el trabajo del diseñador y calculista de estructuras.  Nos permite realizar el armado automático de los elementos estructurales, considerando el corte de acero.  En el caso de vigas nos permite realizar el armado automático y modificarlo en tiempo real  Realiza un análisis por viento. Sus desventajas:  Solo nos permite definir combinaciones de carga, no permite definir la envolvente manualmente.  Los parámetros de los diseños de los elementos estructurales son fijos, no se pueden editar.. 7.

(26) Facultad de Ingeniería Civil. 1.3.. Interoperabilidad entre softwares de cálculo estructural. Figura 4: Representación de la interoperabilidad entre Robot y Revit estructure (Fuente: Diseño Propio). La interoperabilidad permite el intercambio de información entre diferente software o aplicaciones que están involucrados en un proceso BIM (ya sea de diseño, construcción, análisis, etc.) que es facilitada por la compatibilidad de las herramientas. Por ejemplo, un modelo desarrollado en un software como Autodesk Revit Architecture puede ser transferido a plataformas de modelación especializada en estructuras (Autodesk Revit Structure) y Análisis Estructural (Autodesk Robot Structural Analysis Professional). Para iniciar el proceso de importación y exportación de información entre programas, partiremos de un modelo desarrollado en Revit, que nos permite crear elementos tanto arquitectónicos como estructurales, en este caso se tomara el modelo estructural, ya que el objetivo es realizar el análisis y diseño structural. Para poder realizar esta interfaz entre Revit y otros Softwares es necesario crear un “modelo analítico estructural” 1.3.1. Interoperabilidad Revit – Robot Robot Structural Analysis Professional es un software desarrollado por Autodesk, especializado en diseño y análisis de estructuras, al ser del mismo fabricante de Revit nos facilita el proceso de iteración e intercambio de datos. En cuanto a la interoperabilidad entre softwares, implica la migración del modelo de RSAP a REVIT y viceversa, y la misma se realiza de manera muy sencilla. A través de dos maneras: La primera es exportar desde REVIT y la segunda es importar desde RSAP (robot structural), en este caso se exportará desde REVIT. 8.

(27) Facultad de Ingeniería Civil. Dentro del programa Revit Structural existe un link llamado “ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS”, que nos permite la transferencia directa de datos entre Revit y Robot. Esta se ejecutará haciendo click en el link mostrado en la figura:. Figura 5: Ventana en el programa Revit Structure donde se muestra el link para exportar el modelo al Robot Structural Analysis Professional (Fuente: Revit Structural). De esta manera se inicia la exportación del modelo desde REVIT a RSAP. Como requisito, cabe resaltar que las versiones de RSAP y REVIT “deben ser del mismo año”, en caso contrario no funcionará.. Una vez exportado el modelo a ROBOT, se deberá proceder a realizar las adecuaciones que tengan lugar a fin de realizar los cálculos y diseño estructurales en RSAP, actualizar la información en REVIT y realizar todas las configuraciones a fin de obtener los planos del proyecto. Esta herramienta además nos permite:  Enviar el modelo de Revit a Robot.  Actualizar el modelo.  Actualizar modelo y resultados.. 1.3.2. Selección del software de diseño existe. una. mejor. INTEROPERATIVIDAD. entre. los. softwares. ROBOT. STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL Y REVIT ESTRUCTURE, ya que ambos son programas desarrollados por Autodesk, esta relación entre programas nos facilita el proceso de diseño, donde se logra una iteración y un intercambio de datos más eficiente, y de esta manera logramos ahorrar recursos y minimizar los errores.. 9.

(28) Facultad de Ingeniería Civil. 2. Planteamiento de la problemática Debido al desarrollo de los programas computacionales la tarea de los ingenieros civiles es estar a la vanguardia de los avances tecnológicos para poder conseguir una amplia gama de posibilidades para realizar actividades profesionales en el ámbito de la ingeniería estructural, y tener agilidad, eficiencia y eficacia en la ejecución de procesos de diseño y optimización de recursos en la elaboración de planos, metrados y memorias de cálculo. Los programas computacionales más conocidos como el ETABS, SAP2000 terminan cuando nos proporciona las cuantías de los elementos estructurales, y no van más allá como es el detalle estructural, que es muy importante, tanto para el análisis como el diseño. Esta nueva alternativa de software ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL interactuando con REVIT nos permitirá optimizar esos tiempos tanto en los detalles como en costos y cualquier cambio que se produzca tanto el REVIT y ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL se actualizará automáticamente.. 3. Objetivos 3.1. Objetivos generales “realizar un análisis y diseño del edificio MONTOYA SALAZAR de concreto armado de 1 semisótano + 6 pisos en AREQUIPA interactuando los programas REVIT y ROBOT ANALYSIS” 3.2. Objetivos específicos • Promover el uso de nuevas alternativas para el cálculo estructural • Dar a conocer las ventajas y desventajas del software (ROBOT STRUCTUTAL ANALYSIS PROFESSIONAL) • Interpretar los datos obtenidos una vez ejecutado el software ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL. • Determinar la cantidad de acero requerida arrojados por el programa y compáralo con el cálculo manual.. 10.

(29) Facultad de Ingeniería Civil. 4. Metodología de la tesis La tesis está organizada en 6 capítulos, conclusiones, recomendaciones y anexos desarrollados de la siguiente manera: Capítulo 1.-se presenta la introducción, el planteamiento del problema y se establecen los objetivos, se presenta la arquitectura del proyecto y se dan consideraciones generales. Capítulo 2.- se realiza, la estructuración, pre-dimensionamiento Capítulo 3.-se realiza el Metrado de cargas y el análisis estático, dinámico y sísmico Capítulo 4.- en esta parte de la tesis se desarrolla, el diseño de los elementos estructurales. Capítulo 5.- se cuantifican costos y presupuestos del edificio. 5. Arquitectura del edificio 5.1. Descripción y características del proyecto El área del terreno donde se construye el edificio es de 230.37 m2. A continuación se muestra un cuadro con las áreas techadas por nivel y el área techada total: Tabla 1: Área techada de niveles Nivel. Área Techada. Semisótano, 1°. 199.49. 2°,3°,4°,5°,6°. 165.25. Escaleras. 21.14. Total. 1046.88. (Fuente: Diseño Propio). El acceso a los departamentos y oficinas del edificio puede hacerse por las escaleras de acceso que nos dirigen al vestíbulo de ingreso que nos conducen al ascensor y escalera principal. También se puede optar por ingresar al edificio a través del acceso vehicular que conduce a los estacionamientos del semisótano, donde se encuentra también un ascensor y escaleras que nos conducirán a los distintos niveles del edificio.. Tiene una altura de edificación de 20.53 m, en donde se tiene una altura de semisótano de 2.5 m, de 3 metros en el primer piso y 2.4 m de altura de en pisos 11.

(30) Facultad de Ingeniería Civil. siguientes. La distribución de los ambientes de los departamentos (1º al 6º nivel) son iguales, a excepción del 2° nivel y 6° nivel, éstos incluyen un balcón por cada departamento con vista a la calle.. En el primer nivel tenemos los siguientes ambientes: cuarto personal, 2 baños, spa, sala de espera, sala rayos x, sala de vacunación y tratamiento, gerencia. El 2°, 3°y 4° niveles cuentan con dos departamentos por nivel y cuentan con los siguientes ambientes: -. Departamentos 201,301 y 401 cuenta con una sala comedor, cocina, dormitorio matrimonial y un baño.. -. Departamentos 202,302 y 402 cuenta con una sala comedor, cocina, un dormitorio principal y dos secundarios, además de dos baños.. El 5° y 6° nivel están conformados por dos dúplex similares, el 501 y 502 que cuentan con los siguientes ambientes: sala comedora, cocina, estudio, dormitorio matrimonial con dos W.C y baño incluido, además de dos dormitorios y dos baños adicionales.. En el semisótano de ubican 05 estacionamientos, y un ducto de ventilación. Se presentan desniveles en el semisótano que varían desde el ingreso (NPT +/- 0.00) hasta la playa de estacionamiento (NPT -1.65). El almacenamiento y distribución de agua en el edificio se realizará a través de un sistema hidroneumático con bombeo a cada departamento, por lo que se requerirá de una cisterna ubicada por debajo del nivel del semisótano en los ejes (4-5; C-E). La circulación vertical en el edificio se realizará por medio de la escalera y alternativamente por el ascensor, ambos ubicados en los ejes (23; B-D).. Cabe señalar que el ascensor comunica directamente con cada uno de los departamentos y la escalera con todos los niveles incluyendo la azotea. En la siguiente figura se muestra la planta de Arquitectura del edificio.. 12.

(31) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 6: Planta arquitectónica del semisótano (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos). 13.

(32) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 7: Planta arquitectónica 1° piso (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos). 14.

(33) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 8: Planta arquitectónica típica (2do a 6to piso) (Fuente: Consultores y Ejecutores Ramos). 15.

(34) Facultad de Ingeniería Civil. 5.2. Ubicación y localización del proyecto País: Perú. Departamento: Arequipa. Provincia: Arequipa. Distrito: José Luis Bustamante y Rivero. Urbanización: Quinta Tristán. Calle: N° 1 – Los Pinos. Lote: “Ñ” 31 Límites del proyecto Norte: Calle Los Pinos Sur: Calle Los Cedros Este: Calle N°5 Oeste: Vivienda. Figura 9: Plano de localización del proyecto (Fuente: Google Earth). 16.

(35) Facultad de Ingeniería Civil. Figura 10: Plano de ubicación del proyecto(fuente: Ramos ingenieros). 6. Consideraciones generales de diseño 6.1. Normas empleadas Se utilizaron las normas del Reglamento Nacional de Edificaciones siguientes: . E.020 Cargas.. . E.030 Diseño sismo resistente (2016). . E.050 Suelos y cimentaciones. . E.060 Concreto armado. . E.070 Albañilería. 6.2. Estudios Básicos Para estos estudios se ha tomado como referencia unos estudios realizados para una tesis, en el mismo distrito, y en el año 2016. 6.2.1. Topografía del Terreno La topografía en la zona del proyecto no constituye un problema en el diseño 17.

(36) Facultad de Ingeniería Civil. estructural de la cimentación, ya que el terreno es relativamente plano sin relieves pronunciados importantes. 6.2.2. Estudio de Mecánica de Suelos Para lo cual solo mostraremos los resultados Capacidad Portante Según el estudio de Mecánica de Suelos realizado por GEODEMISA, se arribaron a las siguientes conclusiones y recomendaciones: • Peso Unitario:. 1.46 g/cm3. • Densidad Máxima:. 1.51 g/cm3. • Densidad Mínima:. 1.34 g/cm3. • Densidad Relativa:. 73.01%. • Angulo de rozamiento interno (Ø):. 30.95°. • Profundidad de desplante: Df = 3.0m. 𝑞𝑎𝑑𝑚 = 2.6 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 Conclusiones del estudio de suelos • Suelos semi compactos, materiales no plásticos. • La uniformidad del terreno no considera la posibilidad de un asentamiento diferencial. • El porcentaje de humedad no representa peligro de empuje y/o colapso. • No se encontró el nivel freático. • Los materiales encontrados no tienen sulfatos, carbonatos, caliches u otras sales solubles. • La uniformidad del terreno no considera la posibilidad de un asentamiento diferencial.. Recomendaciones del estudio de suelos • Considerar como capacidad portante admisible en este suelo 2.6 kg/cm2. • Considerar como capacidad portante admisible en este suelo 1.706 kg/cm2 para cimiento corrido. • Utilizar cimentación superficial recomendado una profundidad DF=2.50m para zapatas (nivel de desplante), y cimientos corridos DF=1.20m. • Buscar que los asentamientos que puedan presentarse sean menores a los 18.

(37) Facultad de Ingeniería Civil. admisibles y tratar que sean uniformes y no diferenciales.. 7. Cargas de diseño Las combinaciones de las cargas para obtener la resistencia requerida (mínimo valor de la resistencia de diseño) se encuentran definidas en la NTE.060: “Concreto Armado”. a continuación, se muestran las combinaciones que se utilizaron para el diseño del edificio: . U= 𝟏. 𝟒𝑪𝑴 + 𝟏. 𝟕𝑪𝑽. . U= 𝟏. 𝟐𝟓(𝑪𝑴 + 𝑪𝑽) + 𝑪𝑺. . U= 𝟏. 𝟐𝟓(𝑪𝑴 + 𝑪𝑽) − 𝑪𝑺. . U= 𝟎. 𝟗𝑪𝑴 + 𝑪𝑺. . U= 𝟎. 𝟗𝑪𝑴 − 𝑪𝑺. Donde: U: Resistencia Requerida. CM: Carga Muerta. CV: Carga Viva. CS: Carga de Sismo.. 8. Método de diseño: El diseño del edificio se realiza mediante el “Reglamento Nacional de Edificaciones” (RNE), el cual se subdivide en capítulos o normas.. El método de diseño utilizado es el “Método de Diseño por Cargas Últimas”. Este método se caracteriza por amplificar las cargas actuantes en la estructura y estudia las condiciones del elemento a diseñar en su etapa última que es el momento cuando se inicia. la. .. 19. falla.

(38) Facultad de Ingeniería Civil. CAPITULO 2 ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO 2.1.Objetivos de la estructuración . Evitar los desplazamientos excesivos. . Evitar efectos de torsión considerables. 2.2. Criterios de estructuración La estructuración es el primer paso para un diseño estructural y la parte más subjetiva en la cual la experiencia del ingeniero e intuición juegan un papel muy importante. La estructuración consiste en definir y ubicar en forma adecuada los elementos estructurales como los elementos lineales (viga y columnas) y elementos planos (muros y losas), con base al proyecto arquitectónico. Tener una buena estructuración podríamos predecir el comportamiento de la estructura principalmente frente a las acciones sísmicas. Una mala distribución de los elementos estructurales presentara problemas, independientemente de la precisión de los cálculos. De todos los problemas que puede causar por una mala distribución de los elementos estructurales, el de la torsión y este fenómeno es el más perjudicial, el que causa mayor daño a nuestra edificación. Para que nuestra estructura tenga un buen comportamiento ante movimientos sísmicos se debe cumplir los siguientes criterios:. Simplicidad y simetría Nuestra estructura debe ser lo más simple posible para poder predecir con más detalle su comportamiento ante solicitaciones sísmicas. Deben ser lo más simétrica posible en las 2 direcciones que eso sería lo ideal, que en realidad eso no ocurre. La falta de simetría puede causar efectos torsionales que son difíciles de predecir y son los más destructivos. (Blanco, 1995, p. 5). Resistencia y ductilidad La estructura se debe proveer resistencia en las 2 direcciones principales de tal manera que se garantice la estabilidad tanto de la estructura general como cada uno de sus elementos. Y ductilidad para que bajo sismos severos las fallas de los elementos sean por flexión.. 20.

(39) Facultad de Ingeniería Civil. Uniformidad y continuidad La estructura debe ser continua tanto en planta como en elevación, no debiera haber un cambio brusco de rigidez así evitamos las concentraciones de esfuerzos. (Blanco, 1995, p. 9).  EFECTO DE “PISO BLANDO”-Muros o placas que se eliminan en el primer piso, concentrando demandas de ductilidad excesivas para las columnas del primer piso, dado el comportamiento de sólido rígido de las placas superiores.  CHOQUE ENTRE EDIFICIOS- Si no existe suficiente separación sísmica entre edificios adyacentes, su manera distinta de vibrar ante la solicitación sísmica puede producir el choque entre ellos. Esto es más peligroso cuando los edificios adyacentes no coinciden en sus alturas de entrepiso. Rigidez lateral A la estructura de debe de proveer una cantidad suficiente de elementos estructurales para evitar deformaciones excesivas ante las solicitaciones sísmicas. (Blanco, 1995, p. 9).. Diafragma rígido Es válida la hipótesis de considerar la losa como diafragma rígido para idealizarlo como un todo donde las fuerzas se distribuyen proporcionales a su rigidez lateral, en otras palabras, un elemento robusto recibirá más cortante que un elemento delgado. 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜. En nuestro proyecto las losas se asumieron como diafragma rígido ya que su 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 < 4 13.95 12.52. = 1.12 < 4 y no es necesario representar la rigidez de las losas en el modelo.. Hiperestaticidad y monolitismo Toda estructura debe ser hiperestática ya que puede generar mayor cantidad de rotulas plásticas y pon ende aumenta la capacidad resistente del elemento. En nuestro proyecto está formado casi en su totalidad por placas, debido a la compleja arquitectura, con ello nos aseguramos que es totalmente hiperestática. Elementos no estructurales Para estos tipos de elementos no estructurales, se lo representara como cargas lineales o repartidas en el modelo. Pero no hay que olvidar que los elementos no estructurales constituyen una amenaza potencial para los residentes de la estructura. Un edificio. 21.

(40) Facultad de Ingeniería Civil. puede quedar en pie después de un sismo, pero puede quedar inhabilitado por los danos de los elementos no estructurales. Los elementos estructurales deben mantener su integridad durante el sismo para evitar daños a las personas dentro y fuera de la edificación, para lograrlo no debemos hacerlo interactuar con la estructura principal ya que afectará en la dinámica de la estructura y distribuirá cargas a elementos que no fueron diseñados para eso. 2.3.. Estructuración del proyecto:. Para nuestra estructuración del edificio MONTOYA SALAZAR se decidió respetar los ejes de la arquitectura. Se utilizaron losas aligeradas armadas en una dirección de 20 y 25 cm. Los de 25 cm se colocaron en los paños donde se encuentran gran cantidad de tabiquería y baños (las intersecciones de los ejes 3-4, eje A-B y eje D-E), en la zona de baños debido a las instalaciones sanitarias y evitar la pérdida de rigidez. En los otros paños donde se ubican baños se decidió colocar losas macizas de 20cm, para facilitar el proceso constructivo ya que se ubican en los paños de las losas aligeradas de 20 cm. Se decidió a colocar vigas chatas para soportar la tabiquería. Para el caso de los paños donde se ubican gran cantidad de tabiquería y baños, no se colocaron vigas chatas ya que el peralte de la losa se asumió de 25cm.. Respecto a la dirección YY: Se ubicó las 2 placas entre los ejes 4,5 y B, C por la continuidad en todos los niveles y aprovechando los linderos se colocaron otras 2 placas entre los ejes 2 y 3 y los ejes A y E.se procedió también colocar placas a la estructura del ascensor y las escaleras.. Respecto a la dirección XX: Es esta dirección solo tendríamos las placas del ascensor y escaleras, así que se tomó la decisión de colocar otra placa entre los ejes 4 y 5 y los ejes A y B, para que los pórticos en esa dirección trabajen mejoro tengan un mejor comportamiento. Este criterio se tomó por la razón que en la dirección xx no hay mucha rigidez. En esta dirección al tener pocas placas, se peralto las columnas en este caso nos referimos a las zonas de confinamiento de las placas. Las vigas de los pórticos principales en la dirección xx se tomaron medidas de 25x50 cm y 25x40cm. 22.