Diseño Estructural Casa 5 Pisos

DISEÑO ESTRUCTURAS DE CONCRETO ENTREGA # 1B PROYECTO FINAL

PRESENTADO A: ING . YESID SIERRA

PRESENTADO POR: ANDRÉS FELIPE AVILA SARMIENTO JHONY LORENZO FERNÁNDEZ RAMÍREZ MONICA ALEXANDRA BUITRAGO

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2016

Tabla de contenido 1.1 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................................2 1.2 OBJETIVOS...............................................................................................................................2 1.3 MARCO TEORICO ...................................................................................................................3 2. MEMORIAS DE CÁLCULO .......................................................................................................8 2.1 Dimensionamiento de elementos (nsr 10) .........................................................................8 2.1.1 Dimensionamiento losa entrepiso ...............................................................................9 2.1.2 Dimensionamiento vigas ...............................................................................................9 2.1.2 Dimensionamiento de nervios (viguetas) ...................................................................9 2.1.3 Calculo de la cantidad de casetones ......................................................................10 2.2 AVALUO DE CARGAS.......................................................................................................10 2.2.1 Avaluó de cargas losa de entre piso segunda planta .............................................10 2.2.2 Avaluó de cargas escalera ............................................ ¡Error! Marcador no definido. 2.2.2 Avaluó de cargas cubierta ..........................................................................................12 2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIÓN ..........................................................................15 2.3.1 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS VIGAS SEGUNDA PLANTA.................16 2.3.2 Calculo de cuantías segunda planta .........................................................................23 2.3.2 Calculo cuantías cubierta ............................................. ¡Error! Marcador no definido. 2.4 Diseño de elementos a cortante .......................................... ¡Error! Marcador no definido. 2.4.1 Diseño a cortante (segunda planta) ............................. ¡Error! Marcador no definido. 2.5 CUDRO DE BARRAS DE REFUERZO SEGUNDA PLANTA ......... ¡Error! Marcador no definido.

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1.1 INTRODUCCIÓN

En entre proyecto se diseñó los elementos estructurales de un edificio para uso de vivienda, cumpliendo con los parámetros de diseño estipulados por la norma ( Nsr 2010). Se realizó un pre dimensionamiento de cada uno de los elementos que comprende la estructura. se realizó un avaluó de cargas teniendo en cuenta la carga muerta de los elementos y la carga viva que soporte considerando los anchos aferentes correspondientes y las combinaciones de carga estipuladas en el titulo b de la norma (nsr 2010) Se diseñaron los elementos principales como las vigas de carga, de segundo nivel y los secundarios como escaleras y vigueta por el método flexión y cortante. Se realizaron diagramas de cortante y momento flector para todas las vigas del segundo piso por el método aproximado de diseño Nsr 10 Titulo c 13-5 Se calculó el acero de refuerzo para cada uno de los elementos, realizando un diagrama de despiece donde se representa detalladamente cada una de los elementos de acero necesarios. 1.2 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL El objetivo principal de este proyecto es conocer detalladamente cómo se diseña un edificio por el método de la resistencia ultima, cumpliendo con los parámetros estipulados por la norma sismo resistente (NSR 10).

OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer detalladamente como se diseña estructuralmente un edificio de vivienda por el método de la resistencia ultima. Diseñar los elementos estructurales a flexión y fuerza cortante y analizar el acero que requieren. Realizar los planos estructurales necesarios, correspondientes así como, secciones de elementos, cuadros de despieces, plantas entre otros.

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1.3 MARCO TEORICO

Método de la resistencia ultima Según el libro Estructuras de concreto del Ingeniero Jorge segura franco en el método de la resistencia ultima, el diseñador podrá estudiar el comportamiento de la estructura en el instante de falla por esto si se diseña en ese instante lo suficientemente mayor de su trabajo para las cargas que soporta normalmente, se podrá tener un diseño con factores de seguridad apropiados. No es posible conocer el trabajo de la estructura en su última resistencia por el método elástico, en vista de que el comportamiento de los materiales inelásticos en el instante de falla es diferente al supuesto dentro del periodo elástico de su funcionamiento e decir, para su trabajaron cargas, esfuerzos y deformaciones admisibles. Estados Límites El libro del ingeniero Jorge segura Franco, denomina estado límite de una estructura o elemento estructural cuando llega al límite de su uso programado y estos se dividen en tres: l. Estado límite de falla: Este corresponde al colapso parcial o total de una estructura con características como la pérdida de equilibrio total o parcial, la rotura del elemento o de los elementos principales o básicos que conduzcan al colapso 2. Estado límite de servicio: Corresponde a la interrupción del uso de la estructura, sin que conlleve al colapso, por factores como deflexiones excesivas, fisuras o grietas importantes o vibraciones excesivas. 3. Estados límites especiales: Corresponden a daños o fallas debidos a condiciones especiales como movimientos sísmicos anormales, intervención del fuego, explosiones, colisiones de diverso tipo, corrosión, deterioro por factores no contemplados en el diseño.

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Losas armadas en una dirección Las losas armadas en una dirección son de dos tipos, macizas y aligeradas, apoyadas en vigas o en muros. Según Jorge Segura Franco , Se armarán losas en una dirección en el caso evidente en que sólo existan apoyos en esa dirección o cuando el grado de rectangularidad de la losa es tal que la relación de sus luces sea de 0.5 o menor. La norma nrs dice que las losas aligeradas armadas en una dirección logran reducción de la masa del entrepiso suprimiendo parte del concreto con ayuda de elementos de menor peso. La placa superior debe cumplir con los requerimientos de la NSR-10 y se puede diseñar a flexión y cortante asumiendo que la loseta es una viga doblemente empotrada con una luz libre igual al ancho del aligeramiento.

Marco legal Para diseñar losas armadas en una dirección se debe cumplir con los requerimientos de la norma NSR 10 que comprende los siguientes parámetros de diseño: • La placa superior debe cumplir con los requerimientos de la NSR-10 y se puede diseñar a flexión y cortante asumiendo que la loseta es una viga doblemente empotrada con una luz libre igual al ancho del aligeramiento. Dimensionamiento de viguetas • El ancho de las nervaduras no debe ser menor de 100 mm en su parte superior y su ancho promedio no puede ser menor de 80 mm; y debe tener una altura no mayor de 5 veces su ancho promedio. C.8.13.2 • Para losas nervadas en una dirección, la separación máxima entre nervios, medida centro a centro, no puede ser mayor que 2.5 veces el espesor total de la losa, sin exceder 1.20 m. Para losas nervadas en dos direcciones, la separación máxima entre nervios, medida centro a centro, no puede ser mayor que 3.5 veces el espesor total de la losa, sin exceder 1.50 m. C.8.13.3 • Cuando se trate de losas nervadas en una dirección, deben colocarse viguetas transversales de repartición con una separación libre máxima de 10 veces el espesor total de la losa, sin exceder 4.0 m. C.8.13.3.1 • Estas viguetas transversales de repartición deben diseñarse, a flexión y a cortante, de tal manera que sean capaces de transportar la carga total (muerta más viva) de cada nervio a los dos nervios adyacentes. C.8.13.3.2 • En el diseño de los elementos donde se apoyen estas viguetas transversales de repartición debe considerarse el efecto de la carga que puedan transportar

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considerando una carga aferente equivalente al doble dela carga total que lleva un nervio típico principal. C.8.13.3.3 • La porción vaciada en sitio de la loseta superior debe tener al menos 45 mm de espesor, pero ésta no debe ser menor de 1/20 de la distancia libre entre los nervios. El espesor de la losa de concreto vaciada en sitio sobre aligeramientos permanentes de concreto, de arcilla cocida, o plaquetas prefabricadas, la parte vaciada en sitio del espesor mínimo de la loseta superior puede reducirse a 40 mm. C.8.13.5.2 • Cuando se utilicen encofrados o aligeramientos removibles que no cumplan con C.8.13.5:El espesor de la losa no debe ser menor que 1/12 de la distancia libre entre las nervaduras, ni menor de 50 mm. C.8.13.6.1 Una losa se considera que trabaja en una dirección cuando se cumple una de las siguientes condiciones: • Cuando tiene dos bordes libres, sin apoyo vertical, y tiene vigas o muros, en los otros dos bordes opuestos aproximadamente paralelos. C.13.1.6.1 • Cuando el panel de losa tiene forma aproximadamente rectangular con apoyo vertical en sus cuatro lados, con una relación de la luz larga a la luz corta mayor que 2. C.13.1.6.2 • Cuando una losa nervada tiene sus nervios principalmente en una dirección. C.13.1.6.3 Para determinar el espesor de una losa armada en una dirección se puede efectuar un análisis de deflexiones o utilizar los valores dados en la CR 9.5(a) o CR 9.5 Cuando soportan muros divisorios susceptibles a dañarse por deflexiones.

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DISEÑO ESTRUCTURAL

Según la norma sismo resistente NSR 10, reglamentario para el diseño de edificaciones en Colombia nos dice que el diseño estructural, debe ser realizado por un ingeniero civil facultado para este fin, La estructura de la edificación debe diseñarse para que tenga resistencia y rigidez adecuadas ante las cargas mínimas de diseño, verificarse que dispone de rigidez adecuada para limitar la deformabilidad ante las cargas de servicio. PASO 1- Pre dimensionamiento y Coordinación con los profesionales. En este paso se define el sistema estructural del sistema, se pre dimensionan los elementos para evaluar diferentes solicitaciones como, la masa de la estructura, las cargas muertas, las cargas vivas, los efectos sísmicos, y las fuerzas de viento entre otros. PASO 2- Evaluación de las solicitaciones definitivas. En este paso se evalúan todas las solicitaciones que puedan afectar la edificación de acuerdo con los requisitos del título B de la NSR 10, que incluyen el efecto gravitacional de la masa de los elementos estructurales,, las cargas de acabados y elementos no estructurales, las cargas muertas, las fuerzas de viento, las deformaciones impuestas por efectos reologicos de los materiales estructurales y asentamientos del suelo que da apoyo a la fundación. PASÓ 3- Obtención del nivel de amenaza sísmica Aa, Av Este paso consiste en localizar el lugar donde se construirá la edificación dentro de los mapas de zonificación sísmica de Colombia y determinar el nivel de amenaza sísmica del lugar, de acuerdo con los valores de los parámetros Aa y Av, que en el caso para Bogotá son Aa=0,15 y Av =0,20 Clasificando como Nivel de amenaza intermedio. PASÓ 4- Movimientos sísmicos de diseño En este paso deben definirse unos momentos sísmicos de diseño en el lugar de la edificación de acuerdo al capítulo A.2 de la norma NSR 10, para esto se busca el mapa actual de microzonificación sísmica, se ubica la edificación en este , se determina el tipo de suelo sobre el cual está ubicado y determinan los valores de Fa 6

y Fv mencionados allí para el tipo de suelo. Además se determina un valor I de importancia y se procede a realizar el Espectro de Diseño.

PASÓ 5- Características de la estructuración y del material empleado. El sistema estructural de resistencia de la edificación debe clasificarse dentro de uno de los sistemas estructurales descritos en el capítulo A.3, sistema de muros de carga , sistema combinado, sistema de muros de carga, sistema combinado, sistema de pórtico, o sistema dual y el tipo de material empleado. PASÓ 6- Grado de irregularidad de la estructura y procedimiento de análisis. En este paso se define el proceso de análisis sísmico de la estructura de acuerdo con la regularidad o irregularidad de la configuración de la edificación, tanto en planta como en alzado, su grado de redundancia o ausencia de ella. PASÓ 7- Determinación de las fuerzas sísmicas. En este paso se obtiene las fuerzas sísmicas Fs, que deben aplicarse a la estructura para lo cual deben usarse los movimientos sísmicos de diseño definidos en el paso 4. PASÓ 8. Análisis sísmico de la estructura. Se lleva a cabo el análisis sísmico de la estructura, aplicando los movimientos sísmicos de diseño prescritos, a un modelo matemático apropiado de la estructura definido en el capítulo A3. PASÓ 9 -Desplazamientos Horizontales. En este paso se evalúan los desplazamientos horizontales incluyendo los efectos torsionales de toda la estructura, y las derivas.

PASO 10 — Verificación de derivas En este paso se realiza la comprobación de las derivas de diseño obtenidas no excedan los límites dados en el Capítulo A.6. Si la estructura excede los límites de deriva, calculada incluyendo los efectos torsionales de toda la estructura, es obligatorio rigidizarla. PASO 11 — Combinación de las diferentes solicitaciones

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Las diferentes solicitaciones que deben ser tenidas en cuenta, se combinan para obtener las fuerzas internas de diseño de la estructura, de acuerdo con los requisitos del Capítulo B.2 del Reglamento. PASO 12 — Diseño de los elementos estructurales Se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos propios del sistema de resistencia sísmica y del material estructural utilizado. Los elementos estructurales deben diseñarse y detallarse de acuerdo con los requisitos propios del grado de capacidad de disipación de energía mínimo (DMI) moderado (DMO), o especial (DES).

2. MEMORIAS DE CÁLCULO 2.1 Dimensionamiento de elementos (nsr 10)

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2.1.1 Dimensionamiento losa entrepiso

2.1.2 Dimensionamiento vigas

Para dimensionar las vigas principales y de segundo nivel tuvimos en cuenta que el ancho mínimo permitido según el título C 21-3-4-1 Nsr 10 que es 200 mm.

2.1.2 Dimensionamiento de nervios (viguetas) TITULO C.8 -13 NSR 10

Para dimensionar la losa tuvimos en cuenta el título c-8-13-2 que indica que el ancho del nervio debe ser mayor o igual a 100mm y el espesor de la losa menor a 5 veces

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el ancho de la vigueta. Sin embargo se concluyó que para facilidad de construcción el espesor de la losa es 5 veces el ancho del nervio.

2.1.3 Calculo de la cantidad de casetones Para calcular el número de casetones y dimensionar la separación de estos tuvimos en cuenta dos condiciones del título C -8-13-3 de la norma Nsr 10, que indica que la separación máxima entre los ejes de los nervios de ser menor o igual a 2,5 veces el espesor de la losa o menor a 1,20 m. Además para obtener la luz libre del Vano asumimos una dimensión de columna cuadrada de 0,30m de ancho.

2.2 AVALUO DE CARGAS 2.2.1 Avaluó de cargas losa de entrepiso pisos típicos

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2.2.2 Avaluó de cargas cubierta

2.2.3 Avaluó de cargas escalera

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2.2.4 Avaluó de cargas loseta

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2.2.5 Avaluó de cargas viguetas pisos típicos

2.2.6 Avaluó de cargas viguetas cubierta

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2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIÓN Y CORTANTE

2.3.1 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGAS PRINCIPALES PISOS TIPICOS (según método aproximado de diseño nsr 10 titulo c 13-5-5-3 )

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2.3.1 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGAS SECUNDARIAS PISOS TIPICOS

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2.3.2 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGAS PRINCIPALES CUBIERTA

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2.3.3 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGAS SECUNDARIAS CUBIERTA

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2.3.4 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGUETAS PISOS TIPICOS

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2.3.5 CALCULO DE MOMENTOS ULTIMOS Y CORTANTES VIGUETAS CUBIERTA

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2.4.1 CORTANTE PISOS TIPICOS

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2.4.2 CORTANTE CUBIERTA

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2.5. CUANTIAS 2.3.2 Calculo de cuantías vigas principales pisos típicos

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2.3.3 Calculo de cuantías vigas secundarias pisos típicos

2.3.4 Calculo de cuantías vigas principales cubierta

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2.3.5 Calculo de cuantías vigas secundarias cubierta

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2.3.6 Calculo de cuantías viguetas

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3. MODELO MATEMATICO ETABS

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