El trabajo de investigación titulado “Análisis y diseño estructural de un edificio de concreto armado de 5 pisos mediante la aplicación de la metodología Bim en el distrito de Tacna”, se presenta como un estudio para la elección del título profesional de Ingeniero Civil para la Universidad Privada de Tacna. El objetivo de este trabajo fue determinar el análisis estructural y diseño de un edificio de concreto armado de 5 pisos mediante la aplicación de la metodología BIM, en el distrito de Tacna. Asimismo, se ha aplicado en base a la solución propuesta según el análisis y diseño presentado.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
- Descripción del problema
- Formulación del problema
- Problema General
- Problemas Secundarios
- Justificación e importancia
- Objetivos
- Objetivo General
- Objetivos Secundarios
- Hipótesis
- Hipótesis General
- Hipótesis Secundarias
¿En qué consiste el análisis y diseño estructural de un edificio de concreto armado de 5 pisos mediante la aplicación de la metodología BIM, en el distrito de Tacna? Determinar el análisis estructural y diseño de un edificio de concreto armado de 5 pisos mediante la aplicación de la metodología BIM, en el distrito de Tacna. Al aplicar la metodología BIM al análisis y diseño estructural, se reducen tiempos, costos e intervenciones especializadas en un edificio de concreto de 5 plantas en el distrito de Tacna.
MARCO TEÓRICO
Antecedentes
- A nivel Internacional
- A nivel Nacional
- A nivel Local
BIM” en Factibilidad de Proyectos de Infraestructura en la Contraloría General de la República, Jesús María, 2016”, de la Universidad César Vallejo de Lima. Se utilizó la técnica de encuesta con un cuestionario para la variable factibilidad de proyectos de infraestructura. Apaza (2015) realizó una investigación “Uso de la metodología BIM para mejorar la gestión de proyectos de construcción en Tacna” en la Universidad Jorge Basadre Grohmann.
Bases Teóricas
- Metodología BIM (Building Information Modeling)
- Análisis y Diseño Estructural
El objetivo del trabajo fue desarrollar una metodología que promueva una mayor interacción entre las herramientas Lean Construction y BIM para mejorar la planificación, programación y control de las obras de construcción. Según Goyzueta y Puna (2016), los proyectos de construcción requieren una buena cooperación e intercambio de información entre todos los actores involucrados, debido al carácter colaborativo de la industria. Los elementos principales de la estructura de un edificio son los techos, vigas, columnas y cimientos.
Definición de conceptos básicos
Según afirma en su sitio web, Mathcad (2019) es un software diseñado principalmente para la verificación, validación, documentación y reutilización de cálculos de ingeniería. Mathcad es un entorno de documentación técnica con capacidades de computación numérica y simbólica que le permite explorar problemas, formular ideas, analizar datos, modelar y verificar escenarios, determinar la mejor solución y documentar, presentar y comunicar los resultados de las hojas de trabajo, en las que se incluyen ecuaciones y expresiones. se muestran gráficamente, no como texto plano. Cerdán, Begoña, Hayas y López, 2016). f) Revit: es un software de modelado de información para arquitectos, ingenieros estructurales, ingenieros MEP, diseñadores y contratistas.
MARCO METODOLÓGÍCO
- Tipo de investigación
- Diseño de investigación
- Población y/o muestra de estudio
- Población
- Muestra
- Operacionalización de variables
- Técnicas e instrumentos para la recolección de datos
- Procesamiento y análisis de datos
Asimismo, cabe señalar que la población de estudio está representada por las edificaciones de hormigón armado, y la muestra por el edificio de hormigón armado de cinco pisos.
RESULTADOS
Descripción del Proyecto
- Normas utilizadas
- Propiedades de los materiales utilizados
- Metrado de cargas
Estructuración
Pre-dimensionamiento de los elementos estructurales
- Pre-dimensionamiento de Losas
- Pre-dimensionamiento de Vigas
- Pre-dimensionamiento de Columnas
- Pre-dimensionamiento de Muros Estructurales
La norma peruana E.060 establece que las vigas deben tener un ancho mínimo de 25 cm si forman parte de pórticos o elementos sismorresistentes de estructuras de hormigón armado (Blanco, 1994). Por tanto, todas las vigas de la construcción se dimensionarán con una base mínima de 25 cm. Sobre las vigas secundarias sólo actúan cargas de gravedad, se pueden reducir sus dimensiones respecto a las vigas principales, también se tiene en cuenta la arquitectura del proyecto para la estructuración.
Se utilizarán vigas planas para soportar el peso de los tabiques, tendrán un espesor igual al del forjado y un ancho mínimo de 25 cm. Las columnas están dimensionadas de modo que el esfuerzo axial máximo en la sección de la columna bajo cargas operativas sea igual o menor a 0,45 f'c. La siguiente tabla presenta un resumen de las secciones de las columnas donde se evalúan las más críticas.
Se considera que dimensiones mayores a las requeridas funcionan de manera conservadora y, en última instancia, optimizan el diseño mediante análisis sísmicos posteriores. Este es el elemento menos predecible, lo que dificulta mucho un predimensionamiento óptimo. Esto se debe a que la función principal de las losas es absorber las fuerzas sísmicas.
La longitud de los muros de corte se ve afectada por la disposición arquitectónica, por lo que el dimensionamiento previo se vuelve difícil y el tamaño necesariamente se ajustará después de las comprobaciones sísmicas.
Análisis Sismorresistente de la Estructura
- Parámetros Sísmicos
- Coeficientes de Participación: Modos y Periodos
- Análisis Dinámico
- Determinación de Desplazamientos Laterales
Las estructuras se clasifican en regulares o irregulares para respetar las limitaciones de la tabla no. 10, para establecer los procedimientos de análisis y determinar el coeficiente "R" para la reducción de fuerzas sísmicas (NTE E.030, 2018). Existe una irregularidad de rigidez cuando, en cualquier dirección del análisis, en un entrepiso la rigidez lateral es menor que el 70% de la rigidez lateral del entrepiso inmediatamente superior, o es menor que el 80% de la rigidez lateral promedio de los tres niveles superiores adyacentes. , ver tabla 8 (NTE E.030, 2018). Existe irregularidad de resistencia cuando, en cualquier dirección del análisis, la resistencia de un entrepiso a los esfuerzos cortantes es inferior al 80%.
Existe una irregularidad extrema de rigidez cuando, en cualquier dirección del análisis, en un entrepiso la rigidez lateral es menor que el 60% de la rigidez lateral del entrepiso inmediatamente superior, o es menor que el 70% de la rigidez lateral promedio de los tres niveles. superiores contiguos, ver tabla 10 (NTE E.030, 2018). Existe irregularidad resistente extrema cuando, en cualquier dirección del análisis, la resistencia de un entrepiso a los esfuerzos cortantes es inferior al 65% de la resistencia del entrepiso inmediatamente superior, ver tabla 11 (NTE E.030, 2018). La estructura se clasifica como irregular cuando existen ángulos de entrada cuyas dimensiones en ambos sentidos son mayores al 20% de la dimensión total del plano correspondiente, ver tabla 15 (NTE E.030, 2018).
Obtenemos los periodos fundamentales para cada uno de los modos de vibración en la estructura. El segundo modo de vibración es traslacional en la dirección Y-Y con un período de 0,345 segundos y una masa participante del 65%. En el caso de esta estructura se trabajará como irregular según los cálculos realizados anteriormente.
Todos los parámetros de respuesta dinámica se multiplican por el factor de modificación: 0,9*Vs/Vd.
Diseño Estructural en los Elementos de Concreto Armado
- Método de Diseño
- Diseño de Losas Aligeradas
- Diseño de Vigas
- Diseño de Columnas
- Diseño de Muros de Concreto Armado
- Diseño de Muros de Sótano
- Diseño de Cimentaciones
Acero requerido para momento positivo en el extremo cm2 Acero longitudinal inferior en el extremo 2. En la Figura 33 se muestra que los momentos en los extremos están dentro de la curva del diagrama de interacción de diseño, por lo que se concluye que el diseño es adecuado para flexocompresión. En la Figura 34 se muestra que los momentos finales se encuentran dentro de la curva del diagrama de interacción de diseño, por lo que se concluye que el diseño es adecuado para flexión compresión.
Conocidos habitualmente como muros de corte, resisten importantes fuerzas de corte debidas a la acción lateral del sismo o del viento, actuando en dirección paralela a su plano.
Cuantificaciones de los Elementos de Concreto Armado
Además, se verificaron las presiones para cada caso de carga y sus combinaciones en el programa Safe, donde se puede observar que el valor máximo de presión es de 1.78 kg/cm2, menor que la capacidad de carga de 2.5 kg/cm2, por lo que concluimos que la diseño de la presión las cimentaciones son correctas. Con una manipulación adecuada, se puede lograr un mejor control de los materiales a través de la sección de filtro. Además de la presentación de elementos por cada piso o por sector, esto nos lleva a un buen desarrollo de la gestión de materiales para la fase de construcción.
El nivel de desarrollo dependerá del uso que se le dará a la información, ya que en la primera fase de diseño no se invierte demasiado tiempo en el manejo de cada material, por otro lado para su uso en la fase de coordinación o desarrollo. En la implementación es imprescindible codificar los materiales.
Aplicaciones del BIM en el proyecto
Para la correcta transferencia de información se debe cumplir una condición importante: consultar el modelo analítico de la estructura en Revit, es decir, todos los elementos del marco (vigas y columnas) están conectados con nodos, y al mismo tiempo los elementos. de la envolvente (muros y losas)) no presentan ningún desplazamiento ni error de continuidad con los pisos superiores (figura 80). En las vigas su dirección longitudinal se configura siguiendo el eje estructural y en la placa queda limitada dentro de la superficie formada por los elementos del marco. Una vez finalizado el diseño estructural, son visibles los cambios en el modelo inicial (izquierda) en relación al diseño final del proyecto (derecha), ver figura 83.
Se determinó que la implementación de la metodología BIM permitió un mayor control en la etapa de diseño. El modelo BIM de la estructura facilitó la adquisición de cuantificaciones detalladas y precisas de materiales de forma manual o con el uso de programación, se redujo el tiempo en la elaboración de la documentación en los planos de detalle con la incorporación de una plantilla personalizada. Para el diseño de la cimentación se propusieron zapatas aisladas y combinadas con espesores de 50 cm a una profundidad igual a 1,20 m, debajo de los elementos verticales (columnas y muros de hormigón armado).
Propuesta de metodología para la implementación de la tecnología BIM en la Empresa de Edificación y Patrimonio "Ij Proyecta". Implementación de la metodología BIM y el último sistema planificador 4d para mejorar la gestión de la obra "Residencial Montesol-Dolores" - Tomo I. Uso del método "BIM" para la construcción de proyectos de infraestructura en la Contraloría General de la República , Jesús María, 2016 .
Evaluación de la rentabilidad del uso de gestión bim en la construcción de un bloque residencial de 10 plantas en el distrito de San Martín de Porres-Lima.
