ETABS PASO a PASODiseno Estructural Con Albanileria Estructural

(1)

CONFINADA

DISEÑO DE UNA EDIFICACION

DE ALBAÑILERIA

(2)

OBJETIVO DEL CURSO

El objetivo del presente curso taller es que el participante

realice el diseño completo de una edificación de albañilería

confinada, esto implica el diseño de los Muros de Albañilería y

sus elementos de confinamiento, diseño de la losa de piso,

diseño de cimentación corrida.

METODOLOGIA

El curso esta dividido en 4 sesiones de taller en el cual los

participantes desarrollaran en cada sesión ejemplos prácticos

aplicando las consideraciones y/o recomendaciones dadas por

las normas E070, E030, E060. Con ese fin se dan las pautas

básicas de las normas aplicables en cada etapa del desarrollo

de un proyecto estructural. El curso es netamente practico de

modo que el participante deberá desarrollar en aula un ejemplo

practico con la tutoría del expositor logrando el alcance

programado para cada sesión.

(3)

CONSIDERACIONES PREVIAS

En el Perú el mayor porcentaje de viviendas en zonas urbanas

como rurales es construida con el sistema de albañilería sea

confinada o armada.

Se estima que entre el 60% y 70% de la construcción urbana es

de albañilería. Entre el 90% al 100% de la construcción rural es

de albañilería. En cuanto a la construcción informal gran

proporción es de albañilería.

En este contexto en el año 2006 se promulga la vigente norma

E - 070 que rige el diseño de edificaciones de albañilería.

La actual Norma E070 incluye un cambio sustancial en el

procedimiento de diseño de las edificaciones de albañilería y es

que acorde con las tendencias actuales en el análisis y diseño

Sismo resistente se incluye Niveles de Sismo de Diseño para

evaluar el desempeño de las edificaciones, en particular 02

niveles, Sismo Moderado y Sismo Severo.

(4)

Albañilería

La Albañilería es también conocida como Mamposter ía, una

definición simple de la albañilería es aquella en la que se considera

como un conjunto de unidades trabadas o unidas entre si con algún

material, como el mortero de barro o de cemento. Las unidades

pueden ser piedras(naturales) o también adobe, tapias, ladr illos de

ar cillay bloques de concreto(artificiales).

CONSIDERACIONES PREVIAS

(5)

DEFINICIONES PREVIAS

• Constr uccionesde albañiler ía

• Todo aquel sistema donde se ha empleado básicamente

elementos de albañilería (muros, vigas, pilastras, etc.) estos

elementos a su vez están compuestos por unidades de arcilla,

sílice-cal o de concreto, adheridas con mortero de cemento o

concreto fluido (“grout”).

• ALBAÑILERIAESTRUCTURAL

• Existe un consenso en la mayoría de las referencias revisadas en

cuanto a una definición para la albañilería estructural y ésta es

aquella que la define como construcciones de albañilería que

han sido diseñadas r acionalmente, de tal manera que las

cargas actuantes (cargas de gravedad, y cargas sísmicas, etc.)

durante su vida útil se transmitan adecuadamente a través de los

elementos de albañilería (convenientemente reforzadas) hasta el

suelo de cimentación.

(6)

• CLASIFICACION DE LA ALBAÑILERIA

• A efectos de obtener una mejor descripción de los diferentes tipos de

albañilería las clasificaremos de dos maneras:

• Por su Función Estr uctur al

.-– Los muros se clasifican en Portantes y No Portantes.

• Por la distr ibución del Refuer zo

– Muros de albañilería simple

(7)

• PRETENSADO EN LA ALBAÑILERIA

(8)

• AISLAMIENTO EN LA ALBAÑILERIA

(9)

(10)

(11)

(12)

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

(13)

(14)

CONSIDERACIONES PREVIAS – NORMA E 070

(15)

(16)

(17)

COMPORTAMIENTO SISMICO Y CRITERIOS DE

ESTRUCTURACION EN EDIFICACIONES DE

ALBAÑILERIA

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

El comportamiento de estructuras de albañilería sometidas a sismos no siempre

ha sido exitoso. Las principales razones de las fallas ocurridas, algunas de ellas

de magnitud catastrófica se vienen sucediendo en cada evento sísmico.

Estudiaremos a continuación varios tipos de fallas ocurridos en las

construcciones de albañilería muchos de los cuales se han puesto de manifiesto

en los recientes sismos, las lecciones que estas fallas nos dejan se remarcan y se

muestran para mejorar el comportamiento de estas edificaciones, así como

también se muestra aquellas que tuvieron un buen comportamiento lo cual

implica la validez de las recomendaciones de nuestras normas.

(18)

Poca rigidez en la dirección corta

Pisco 2007

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

(19)

Deficiente Estructuración

Planta de arquitectura

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

(20)

Planta de estructuras

Deficiente Estructuración

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

(21)

Fuerzas fuera del plano que se generan en los encuentros de muros sin confinamiento y

consecuente colapso de los muros perimétricos de un edificio en Santa Cruz en el sismo

de Loma Prieta.

(22)

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

Agrietamiento diagonal de muros por falta de confinamiento, este tipo de falla son

de naturaleza frágil.

(23)

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

“Piso Blando” este problema se genera debido a que muchas viviendas típicas tienen

el primer piso libre de muros y a partir del segundo nacen los muros.

(24)

COMPORTAMIENTOSISMICODE LA ALBAÑILERIA

Vivienda en Chimbote sismo de 1970 licuefacción del suelo, y cimiento armado sobre

suelos colapsable.

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

CRITERIOSDE ESTRUCTURACION– NORMAE 070

División de bloques en plantas estructurales tipo L o T.

Bloques con plantas estructurales tipo L o T.

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

En el siguiente ejemplo se muestra la aplicación de las recomendaciones de

estructuración, predimensionamiento y verificación de los capítulos 6 y 7 de la E-070.

•Características del Edificio

•La figura corresponde a la planta típica de un edificio de 4 pisos destinado a oficinas, ubicado en Lima sobre un suelo de buena calidad (grava arenosa densa) .

Paso 1.- Espesor mínimo de muros Art 7.1.1

Lima ----Zona Sísmica 3.

Considerando h =2.40m, t = 2.4/20 = 0.12m

Muro de soga (mínimo 0.13m)

•Vigas soleras en Y-Y:

0.15 x 0.30 m

Vigas soleras en X-X:

0.25 x 0.30

(37)

Paso 2.- Estructuración en planta:

Muros portantes en dirección xx , dirección yy losa

aligerada

•Vigas soleras en Y-Y:

0.15 x 0.30 m,

•Vigas soleras en X-X:

0.25 x 0.30

•Diafragma rígido

•Losa aligerada e = 0.20m

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

•Predimensionamiento de la losa aligerada.

•Norma E-060

(38)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

•Propiedades de los materiales

Concreto

: f’c = 175 kg/cm2 = 0.175 t/cm2

Acero

: fy = 4200 kg/cm2 = 4.2 t/cm2

Albañilería

: Pilas: f’m =65 kg/cm2 = 650 t/m2

Ladrillo

: King Kong Industrial

Mortero

: 1:4 (cemento: arena gruesa)

Cargas Muertas y vivas

•Concreto Armado

:

= 2.40 t/m

3

•Losa Aligerada

(e=0.20m)

: 300 kg/m

2

= 0.30 t/m

2

•Acabados

: 0.10 t/m

2

•Sobrecarga de azotea

: 0.10 t/m

2

•Sobrecarga de oficina

: 0.25 t/m

2

_{(Norma E -020)}

•Muros de albañilería

: 1.90 t/m

3

_{(para considerar el peso}

(39)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Nor ma E – 020 CARGAS

Capitulo 3 - Carga viva

(40)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

•De acuerdo a la norma E – 030:

Para nuestra edificación:

Z= Factor de zona (Lima está en zona 3)

= 0.4

U= Factor de uso (oficinas)

= 1.0

S= Factor de suelo (grava arenosa densa)

= 1.0

N= Número de piso del edificio

= 4.0

Ap=Área de la planta típica

= 12.00 x 7.0= 84.00 m2

L= Longitud total del muro confinado

t= Espesor efectivo del muro

(41)

Con la ayuda de una hoja de calculo se procede a verificar la densidad mínima de muros

para cada dirección.

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Con lo que verificamos que en ambas

direcciones cumple con lo establecido en la

Norma.

(42)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Con la ayuda de la hoja de calculo se

realiza el calculo del esfuerzo axial para

cada muro y para cada dirección. Como

muestra se presenta el calculo paso a paso

para el muro Y7.

Para hallar la carga axial sobre cada muro

es

necesario

determinar

las

áreas

tributarias esto se muestra en el grafico de

la derecha.

Para el muro Y7 el área tributaria es igual

a =9.42m2.

La máxima carga axial para todos los

muros se presenta en los muros del primer

nivel, para nuestro ejemplo el numero de

pisos es igual a 4, (3 típicos +1azotea).

(43)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Considerando muro de soga:

Peso Muro (Pm) :

0.13 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 5.408 t

Peso Viga solera :

0.15 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 0.984 t

Peso Losa

:

0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t

Peso Acabados

:

0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t

Peso Sobrecarga :

0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Pm = 29.47 t

Ahora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel)

encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’

_m

como lo exige la Norma E.070.

m

=29.47/(0.13x2.28)=99.426 t/m

2

≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.13)

2

] =93.83 t/m

2

≤0.15f’m=97.50 t/m

2

Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro es mayor que el

limite establecido por la norma E070, a fin de reducir los esfuerzos se puede

incrementar el espesor del muro o en su defecto aumentar la calidad de la albañilería

es decir f´m. En este ejemplo se ha considerado aumentar el espesor a muro de cabeza.

(44)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Considerando muro de cabeza:

Peso Muro (Pm) :

0.23 x 2.28 x 2.40 x 1.90 x 4 = 9.565 t

Peso Viga solera :

0.25 x 0.30 x 2.28 x 2.40 x 4 = 1.642 t

Peso Losa

:

0.30 x 9.42 x 4 = 11.304 t

Peso Acabados

:

0.10 x 9.42 x 4 = 3.768 t

Peso Sobrecarga :

0.25 x 9.42 x 3 + 0.1 x 9.42 = 8.007 t

Pm = 34.286 t

Ahora verificamos que la máxima carga axial (esto es en el muro del primer nivel)

encontrada en el muro Y7 es menor al 15%f’

_m

como lo exige la Norma E.070.

m

=34.286/(0.23x2.28)=65.35 t/m

2

≤0.2x650[1-(2.4/ (35x0.23)

2

] =118.44 t/m

2

≤0.15f’m=97.50 t/m

2

Como se puede observar el máximo esfuerzo axial para este muro considerando un

aparejo de cabeza se logra reducir los efectos de confinamiento. Este es un proceso

iterativo que se puede trabajar de manera practica con la hoja de excel tal como se

muestra a continuación.

(45)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

(46)

EJ EMPLO: EDIFICIODE 04 NIVELES

Paso 4.- Esfuerzo Axial Máximo ( m)---Art 7.1.1b

Límites de Norma E070

Esfuerzo de Compresión 0.2*f'm*(1-(h/35e)^2) 0.15*f'm

Esfuerzo Máximo _σmáx. σ(Ton/m2) (Ton/m2) (Ton/m2)

45.15 93.83 97.50 conforme 60.24 93.83 97.50 conforme 44.52 93.83 97.50 conforme 62.79 93.83 97.50 conforme 79.75 93.83 97.50 conforme 62.79 93.83 97.50 conforme 64.13 118.44 97.50 conforme 53.63 93.83 97.50 conforme 33.56 93.83 97.50 conforme 44.47 93.83 97.50 conforme

Repetir el procedimiento para los muros en la dirección xx. Algunos autores

recomiendan considerar un ancho tributario para los muros en esta dirección igual a 4

veces el espesor de la losa para cuantificar el área tributaria.

(47)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIARDE 04 NIVELES

Considerando las mismas condiciones del ejemplo desarrollado y empleando la hoja

de calculo trabajada. Realizar la estructuración en planta de la edificación

multifamiliar de 04 niveles mostrada a continuación, verifique espesor mínimo de

muros, densidad mínima de muros, esfuerzo axial máximo en cada muro de cada

dirección.

(48)

(49)

Diseño Sísmico Convencional

(50)

Diseño Sísmico Convencional

Norma Técnica de Edificación E- 030

(51)

Diseño Sísmico Convencional

(52)

Diseño Sísmico Convencional

(53)

Diseño Sísmico Convencional

(54)

Diseño Sísmico Convencional

Norma Técnica de Edificación E- 030

Acorde con lo indicado en la norma E-030

y en la mayoría de los códigos de diseño

sismo resistente del mundo, se reconoce

que diseñar para el 100% de la fuerza

sísmica no es técnica ni económicamente

factible. Por ello la fuerza sísmica real es

REDUCIDA por el factor “R” el cual

varia según al sistema estructural y que es

función de la ductilidad e hiperestatismo

de cada sistema. Esto implica que la

estructura tenga capacidad suficiente para

DISIPAR ENERGIA. En términos mas

concisos esto significa DAÑO Estructural

y no estructural. Este daño es controlado

ciertamente

mediante

los

limites

de

desplazamientos

y

distorsiones

que

permitan la reparación de la estructura.

**V = ZUCS * P**

R

(55)

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL

(56)

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL

Ensayo de carga lateral típico en

(57)

COMPORTAMIENTO DUCTIL vs FRAGIL

Ensayo de carga lateral típico en

muros de albañilería (CISMID)

Curvas

de

histéresis

y

de

comportamiento,

Corte

vs

Desplazamiento – Note la degradación de la rigidez y el

incremento de desplazamiento.

(58)

Diseño Sísmico Convencional

Norma Técnica de Edificación E- 030

**V = ZUCS * P**

R

(59)

Norma Técnica de Edificación E- 030

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

Norma Técnica de Edificación E- 030

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Considerando las mismas condiciones del ejemplo desarrollado y empleando la hoja

de calculo trabajada. Realizar la estructuración en planta de la edificación

multifamiliar de 04 niveles mostrada a continuación, verifique espesor mínimo de

muros, densidad mínima de muros, esfuerzo axial máximo en cada muro de cada

dirección.

(85)

1.70 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.30 .60 6.00 9. 85 10 .8 0 6. 50 3. 50 2. 55 1. 88 1. 40 1. 78 1.95 1.95 1.95 1.20

Estructuración y Áreas tributarias

(86)

(87)

(88)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Con la ayuda de la hoja

de Excel se procede a

realizar el calculo del

peso de la edificación en

este caso considerando

solo el 25% de la carga

viva.

(89)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

(90)

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Calculo

del

cortante

directo sobre cada muro

en función de su rigidez

lateral. Esto en cada piso y

en cada dirección.

(91)

(92)

(93)

(94)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

Los programas de computo aplicados son una herramienta muy potente

para el análisis y diseño de estructuras en general, sin embargo estos no

reemplazan el criterio del ingeniero quien es responsable de lo mas

importante en todo proyecto estructural la Concepción Estructural.

Es frecuente, en la práctica que la mayoría del tiempo que se dedica al

diseño estructural de un edificio se invierta en los procesos de análisis y

diseño, y que se examinen con brevedad los aspectos de diseño

conceptual y de estructuración. Desde el punto de vista del diseño sismo

resistente, esta costumbre es particularmente peligrosa, puesto que no se

puede lograr que un edificio mal estructurado se comporte

satisfactoriamente ante sismos, por mucho que se refinen los

procedimientos de análisis y dimensionamiento. Por el contrario, la

experiencia obtenida en varios sismos muestra que los edificios bien

concebidos estructuralmente y bien detallados han tenido un

comportamiento adecuado, aunque no hayan sido objeto de cálculos

elaborados, y en ocasiones, aunque no hayan satisfecho rigurosamente

las normas y/o reglamentos.

(95)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

Paso1 .- Previo a la creación del modelo en el programa ETABS es

necesario definir los ejes de los respectivos elementos estructurales ya

sean muros, columnas, vigas etc. Aun cuando el programa tiene la

opción de importar la geometría del modelo desde un archivo con

extensión .dxf, data de hoja de calculo con extensión .xls, con la

ayuda de los ejes definido y la versatilidad del programa es suficiente

para generar el modelo en el mismo entorno del programa con la ayuda

de los iconos de dibujo.

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

El programa ETABS es un programa desarrollado por CSI, familia del

programa SAP2000, en nuestro medio se podría decir que son los

programas mas usados. Ambos poseen un interface grafica de ingreso y

salida de datos, este ambiente grafico permite generar con rapidez y

sencillez los modelos estructurales para el análisis. En particular el

ETABS es indicado para edificaciones.

(96)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

(97)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso2 .- Iniciar el programa al igual que cualquier programa de uso común. Aceptar “OK” y cambiar unidades en la parte inferior derecha a Ton-m.

(98)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso3 .- En la ventana mostrada escoger Grid Only y presionar “OK”. Se ha aceptado los ejes por defecto del programa tal como se muestra. En el menú Edit escoger Edit Grid Data / Edit Grid.

(99)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso 4 .- En la ventana mostrada escoger Modify/Show System. En la ventana siguiente modificar las coordenadas por defecto mostradas tanto en “x” como en “y” de acuerdo a las coordenadas de los ejes de nuestra edificación previamente trazada, al finalizar presión “OK”

(100)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso 5 .- En la ventana mostrada escoger Modify/Show System. En la ventana siguiente modificar las coordenadas por defecto mostradas tanto en “x” como en “y” de acuerdo a las coordenadas de los ejes de nuestra edificación previamente trazada, al finalizar presión “OK” y otra vez Ok. Seguidamente en el menú File escoger Save As , ubicar el directorio donde se desea grabar el archivo colocar el nombre al proyecto y presionar Guardar.

(101)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso6 .- En el menú Edit escoger Edit Story Data/. En Label editar los nombres de cada piso y en Height cambiar las alturas de cada piso, en Master Story escoger para el Piso 1 Yes y los otros piso mantener No, en Similar Story escoger Piso 1 para los pisos 2 a 4. Finalmente “OK”.

(102)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso7 .- Ahora procederemos a dibujar los elementos del modelo muros y losas, luego definiremos las secciones y las asignaremos según corresponda.

(103)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso8 .- En la barra vertical izquierda escoger el icono de dibujo Draw Walls (Plan), seleccionar el punto inicial del muro Y1 haciendo click en el mouse, arrastrar el mouse hasta la coordenada final del muro Y1, Continuar dibujando todos los muros de la edificación en X e Y hasta completar el modelo, para salir del modo dibujo presionar la tecla ESC del teclado.

(104)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso9 .- En la barra vertical izquierda escoger el icono de dibujo Draw Rectangular Áreas(Plan), seleccionar el punto inicial de la esquina inferior del paño de losa y arrastrar el mouse hasta la esquina opuesta del paño de losa. Completar el modelo con todas las losas de la planta típica, para salir del modo dibujo presionar la tecla ESC del teclado. En la barra de menú buscar el icono Set Building Wiew Options que tiene forma de un check, en la ventana Special Effects activar la opción Extrusion.

(105)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso10 .- Ahora procederemos a definir las propiedades de los materiales y las secciones transversales de muros y losas. En el menú Define escoger Material Properties / seleccionar Conc y de ser el caso modificar las propiedades del concreto por defecto para f´c=280kg/cm2.

(106)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso11 .- Repetir el procedimiento ahora seleccionar Other y en Material Name modificar el nombre a Albañilería y seguidamente las otras propiedades considerar Mass per unit Volume (densidad ) 0.18 t/m3, Weight per unit Volume (P.E.) 1.8 t/m3 y Modulus of Elasticity 32,500 t/m2 (aprox 500f´m , f´m =650t/m2), finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

(107)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso12 .- En el menú Define escoger Wall/Slab/DeckSection seleccionar WALL1 y escoger Modify/ShowSection luego en Section Name editar nombre a Soga (muro de soga). En Membrana y Bending colocar 0.13 (espesor del muro), finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

(108)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso13 .- En el menú Define escoger Wall/Slab/DeckSection seleccionar SLAB1 y escoger Modify/ShowSection luego en Section Name editar nombre a ALIGH20 (aligerado). En Membrana y Bending colocar 0.125 (espesor equivalente para un aligerado de 0.20m), en Type escoger Membrana y en Load Distribution activar Use Special One –Way Load Distribution, finalmente aceptar Ok, nuevamente Ok..

(109)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso14 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View desactivar Floor (Area), finalmente aceptar Ok.

(110)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso15 .- En la vista en planta seleccionar todos los muros de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Wall/Slab/DeckSection luego en Sections seleccionar SOGA finalmente aceptar Ok.

(111)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso16 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View activar Floor (Area), y desactivar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

(112)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso17 .- En la vista en planta seleccionar todos las losas de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Wall/Slab/DeckSection luego en Sections seleccionar ALIGH20 finalmente aceptar Ok.

(113)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso18 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View activar Floor (Area), y activar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

(114)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso19 .- En el icono inferior derecho cambiar a One Story. En la vista en planta seleccionar todos los muros y losas de la edificación, luego ir al menú Assign, escoger Joint /Point luego escoger Diaphragms seleccionar D1, finalmente aceptar Ok.

(115)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso20 .- Hacer click en el icono Move Up in List que tiene forma de flecha hacia arriba. Seleccionar todos los elementos de ese piso2 y repetir el procedimiento es decir ir al menú Assign, escoger Joint /Point luego escoger Diaphragms seleccionar Add New Diaphragm luego OK. Repetir hasta completar los 4 pisos.

(116)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso21 .- Hacer click en el icono Set Building Wiew Option que tiene forma de check, en Object Present in View desactivar Floor (Area), y activar Wall(Area) finalmente aceptar Ok.

(117)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso22 .- En la vista en planta seleccionar el muro X1, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Pier Label luego en Wall Piers cambiar P1 (por defecto) a X1 luego hacer click en Change Name y finalmente Ok.

(118)

USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso23 .- Repetir el procedimiento en la vista en planta seleccionar el muro X2, luego ir al menú Assign, escoger Shell/Area escoger Pier Label luego en Wall Piers colocar X2 luego hacer click en Add New Name y finalmente Ok. Repetir el procedimiento para todos los muros en la dirección X e Y.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso24 .- Finalmente se tiene el modelo conforme los muros portantes según la estructuración previa hecha en CAD.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso24 .- Finalmente se tiene el modelo conforme los muros portantes según la estructuración previa hecha en CAD.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso25 .- En el menu Define escoger Static Loas Cases en Load escribir SISMO X en Type escoger QUAKE en Auto Lateral Load escoger User Loads presionar Add New Load luego Modify Latera Load.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso26 .- Ingresar las fuerzas de piso halladas para cada dirección X e Y. Activar Apply Center of Mass

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso28 .- En el menu Select escoger by Wall/Slab/Deck Sections.. , luego escoger ALIGH20, y finalmente OK.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso29 .- En el menu Assign escoger Shell/Area Loads, luego Uniform y luego en Load Case Name escoger DEAD y en Uniform Load ingresar 0.10t/m2 _{(peso de acabados) en Options}

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

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Paso30 .- En el menu Assign escoger Shell/Area Loads, luego Uniform y luego en Load Case Name escoger LIVE y en Uniform Load ingresar 0.20t/m2 _{(Carga Viva) en Options activar}

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso31 .- Con ayuda del icono Move Up in List o Move Down in List que tiene forma de flecha ubicarse en la planta del piso 4 (azotea), cambiar la opción Similar Story a One Story en el ventana inferior derecha. Repetir el proceso anterior y asignar una carga viva iguala 0.10t/m2_.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso32 .- Con ayuda del icono Move Up in List o Move Down in List que tiene forma de flecha ubicarse en la planta BASE del edificio, en el menu Assign seleccionar Joint/Point y luego Restraint(Supports) seleccionar el icono de empotramiento y finalmente OK.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso34 .- En el Menu Display escoger Show Mode Shape luego en Mode Number escoger la forma de modo que se desea estudiar, finalmente OK.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso35 .-En parte superior izquierda de la ventana activa se puede leer el periodo de vibración asociado a esa forma de modo. Haciendo click sobre el icono Star Animation se puede observar el movimiento de asociado a dicha forma de modo.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso36 .- En el Menu Display escoger Show Deformed Shape luego en Load escoger la carga asociada a la deformación que se desea estudiar, por ejemplo SISMO Y finalmente OK.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso37 .- Haciendo click derecho en cualquier punto se obtienen los valores de los desplazamientos en cada dirección. Presionando en Lateral Drift se puede revisar la distorsión reducida, para obtener la Distorsión real se deberá multiplicar por 0.75R.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso38 .- En el menu Display, escoger Show Member Force/StressDiagram luego escoger Frame/Pier/Spandrel Forces. Seleccionar en Load SISMO Y Static Load en Component escoger Shear 2-2 y en Include activar Piers.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso39 .- En la ventana derecha repetir el procedimiento pero en la opción Component escoger Moment 3-3 en lugar de Shear 2-2 en include activar Piers. Con ayuda del icono Set Elevation View escoger la elevación E.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso40 .- Otra forma de ver los resultados del análisis y exportarlos a formato excel es con ayuda del Menu Display escoger ShowTables

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso41 .- Ahora activar todas los datos que necesitamos Displacement/ Reactions etc y en Select Load Cases escoger SISMO X y SISMO Y.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso42 .- En el menu desplegable escoger por ejemplo Story Drift para revisar las distorsiones de piso.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso43 .- Ahora en el menu Edit seleccionar Copy EntireTable

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso44 .- Abrir el programa Excel y hacer click derecho opción Pegar.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso45 .- Ahora podrá trabajar los datos para verificar las distorsiones. Multiplicando previamente por el factor 0.75R.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso46 .- Nuevamente en la ventana desplegable escoger Pier Force y repetir el procedimiento es decir en el menu Edit seleccionar Copy EntireTable.

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USO DEL PROGRAMA ETABS PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL

APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Paso47 .- Abrir el programa Excel y hacer click derecho opción Pegar.

Ahora podrá trabajar los datos de cortante sísmico para verificar las condiciones de sismo moderado y severo de acuerdo a la norma E070.

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(146)

(147)

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(150)

Norma Técnica de Edificación E- 070

Sismo Moderado

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Norma Técnica de Edificación E- 070

Sismo Moderado

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Norma Técnica de Edificación E- 070

Sismo Severo

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Norma Técnica de Edificación E- 070

Sismo Severo

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Norma Técnica de Edificación E- 070

Sismo Severo

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(156)

(157)

(158)

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(160)

(161)

(162)

(163)

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

SISMO MODERADO - CONTROL DE LA FISURACION

Se muestra la revisión de los muros en la dirección Y frente a las fuerzas de sismo moderado. En el ejemplo se ha analizado para un valor de R=3(sismo severo) por ello para no realizar otro análisis y acorde con lo indicado en la norma se considerara como valores para sismo moderado la mitad de los valores obtenidos.

Sismo Moderado

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

SISMO MODERADO - CONTROL DE LA FISURACION

Ve

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

SISMO SEVERO – RESISTENCIA DEL EDIFICIO

La resistencia al corte del edificio es mayor que la fuerza de corte ante sismo severo.

…..OK!!

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Se muestra el diseño paso a paso del muro Y1.

SISMO SEVERO – DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO

Como el muro tiene una longitud mayor que 2 veces su altura, se va a considerar una columna intermedia, para este ejemplo ubicada en el medio de la longitud del muro.

M= 93.08 -1/2x46.53*2.4 = 37.24 T-m F=M/L = 37.24/6.5= 5.73T.

Nc = 3 (2 extremas + 1 interior)

Lm = 6.5/2 =3.25m

Pc =Pg1/2+Pg/2 como el muro Y1 lo estamos dividiendo en 2paños entonces la Pg1 = 38.62T también lo dividimos entre 2 entonces Pg1 =38.62/2 =19.31T.

Además Pg2 = 17.64T Reemplazando:

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Diseño del muro Y1.

Como el muro tiene 2 columnas extremas y 1 interior se muestra el diseño para la columna extrema. Para ello se determinara las fuerzas internas de acuerdo a la Tabla 11.

Vm1= 46.53 T, F = 5.73T.

Nc = 3 , Lm = 3.25m, Pc = 36.95T.

Vc= 1.5x46.53*3.25/[6.5x(3+1)] =8.72 T….. (Fuerza de corte)

T= 5.73 – 18.48 = -12.75 T. …No existe tracción en este muro (Tracción) C= 5.73+18.48 = 24.21 T (Compresión)

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Corte fricción Asf = Vc/(fy ) Vc = 8.72T, fy = 4.2T/cm2_. Reemplazando: Asf = 3.05cm2 Tracción Ast= T/(fy ) T = 0T, No existe tracción . Reemplazando: Ast = 0.0cm2 Refuerzo vertical As= 3.05+0.0=3.05cm2 0.1f´cAc/fy =??? Considerando Ac=15x15= 225cm2 0.1*225*175/4200= 0.90cm2 4 8mm < > 4x0.50 =2.0cm2

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Compresión As=4x1.27= 5.08cm2_{,C=24.21 T.} fy = 4.2T/cm2 An= 5.08+[(24.21/0.70–5.08*4.2) / (0.85*1.0*0.175 )] An= cm2_{(9x11) (Núcleo)} Considerando el recubrimiento Ac=13x15 (195cm2_). Corte fricción Acf = Vc/(0.2f’c ) f’c=0.175T/cm2 Acf = 8.72 / (0.2*0.175*0.85) =293.1cm2. Considerando Ac=13x25 (325cm2_). Mínimo ….15 t = 15x13

Área columna de confinamiento extrema

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Estribos de la columna Av=2x0.31= 0.62cm2_{, (Usando 1/4”)} fy = 4.2T/cm2_{, f’c=0.175T/cm}2 An=(13 - 4)x(25- 4)=189 cm2 _(Núcleo)

t

n= cm S1 S1=0.62*4.2/(0.3x9x0.175x(325/189-1) S1= 7.65cm. S2 S2=0.62*4.2/(0.12x9x0.175) S2= 13.77cm. S3 S3=21/4=5.25 cm >5cm. S4= 10.0cm. Usar [] 1/4” 1@5,8@5,Rto@25

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Viga solera Vm1=46.53 T., Lm = 3.25m, L=6.5m fy = 4.2T/cm2_{, f’c=0.175T/cm}2 Acs=13x30 =390 cm2 Ts=46.53x3.25/(2x6.5) = 11.63 T As = 11.63/(0.9x4.2) = 3.07cm2 Mínimo 0.1x0.175x13x30 / 4.2 = 1.62cm2 Usar 4 1/2”.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Cimiento corrido del muro Y1.

DISEÑO DE LA CIMENTACION

Para nuestro caso consideraremos conservadoramente la longitud de la cimentación igual a la del muro.

El dimensionamiento en planta se hace teniendo como condición las presiones transmitidas al terreno estas no deben superar el esfuerzo admisible. Para este caso supondremos .

adm= 1.5Kg/cm2 _{< > 15T/m}2

Las cargas en servicio sin considerar sismo. Ps = 47.44 T. (PD+PL)

Considerando un ancho B= 0.6m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.6x0.8x6.5=7.17 T

q

_max/min= P/(B.L) +/- 6M/(B.L2₎

Recordando

Para una zapata corrida de dimensiones en planta BxL :

q

_max/min

=

(47.44+7.17) / (0.6x6.5)

q

_max= 14.00T/m2, _{< 15.0 T/m}2 _{……….OK!}

Ahora verificaremos considerando sismo

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

adm= 1.5Kg/cm2 _{< > 15T/m}2 _{. La norma E060 permite}

incrementar la capacidad admisible hasta un 30% cuando se verifican esfuerzos incluyendo sismo.

El momento por sismo. Msismo Y = 31 T-m

Considerando un ancho B= 0.6m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.6x0.8x6.5=7.17 T

Hallando las presiones:

q

_max/min

= P/(BxL) +/- 6M/(BxL

2

₎

q

_max/min

=

(47.44+7.17) / (0.6x6.5) +/- 6x31/(0.6x6.52₎

q

_max= 21.34T/m2, _{< 1.3x15 = 19.5 T/m}2 _{(con sismo)…..}_{REDIMENSIONAR}

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Aumentando el ancho a B= 0.7m y una altura H=0.8m, Peso propio = 2.3x0.7x0.8x6.5=8.37 T Calculamos las presiones nuevamente.

q

_max/min

=

(47.44+8.37) / (0.7x6.5) +/- 6x31/(0.7x6.52₎

q

_max= 18.55T/m2, _{< 1.3x15 = 19.5 T/m}2 _{(con sismo)…. OK!}

q

_min= 5.97T/m2 _{>0 y < 1.3x15 = 19.5 T/m}2 _{(con sismo)…..OK!}

Usar una cimentación corrida de ancho B=0.7m y altura H = 0.8m.

Nivel de fondo de cimentación de acuerdo al estudio de suelos….Df.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Revisión de la altura por corte y punzonamiento

El diseño de zapatas en general se hace con cargas ultimas acorde con la norma E060. Por corte

Pu = 69.94 T. Mu=44.52 T-m

q

_u

=

(69.94) / (0.7x6.5) +/- 6x44.52/(0.7x6.52₎

q

u_max= 24.40T/m2,

q

u_min= 6.33T/m2

Para efectos de simplificar el calculo supondremos una distribución uniforme igual a 24.4 T/m2

Luego sabemos el corte ocurre a una distancia “d” de la cara del muro en este caso en la dirección X, como d=0.7m cae fuera del ancho de la cimentación luego es conforme por corte. Por Punzonamiento a una sección igual a “d/2” es decir 0.35m también cae fuera del ancho de la cimentación luego es conforme por punzonamiento.

Verificando los esfuerzos de tracción por flexión en la base del cimiento para longitud unitaria:

M

u= qu (lv)2/ 2 lv = (0.7-0.13)/2 = 0.285m…….Mu = 24.40x0.285^2 / 2 = 0.99T-m

Esfuerzo actuante en la base del cimiento corrido 6M / (1xH2_{) = 6x0.99 / (1.0x0.8^2) =9.28 T/m}2

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Resistencia a la tracción del concreto : Modulo de Ruptura fr = 2√f’c

Considerando f’c = 140 kg/cm2_{; fr = 2* √140 = 23.66 kg/cm}2

= 0.92 < 23.66 kg/cm2 _{………Ok!!}

Considerando inclusive las cargas ultimas el concreto es capaz de soportar los esfuerzos de tracción …………..OK!!

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Se ha escogido el paño de losa mostrado, el modelo de esta losa se ha considerado como una viga de dos tramos simplemente apoyada en los muros de albañilería.

DISEÑO DE LA LOSA ALIGERADA

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Resultados del análisis. DMF y DFC.

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APLICACIÓN 1 : MULTIFAMILIAR DE 04 NIVELES

Resultados del análisis. DMF y DFC.

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