Análisis y diseño de edificaciones en albañilería

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    12-Dec-2014

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Carlos Daro Jess Mendizbal Palacios INGENIERO CIVIL Registrado en el Colegio de Ingenieros del Per N 54894 1 Datos Generales del Proyecto : Ubicacin : Lima N de pisos : 4 Uso : Vivienda Sistema Estructural : Albailera Confinada Distribucin Arquitectnica : 2 departamentos por piso. Con un area techada de Peso de la albailera : 1800 kg/m3 Albailera (fm) : 60 kg/cm2 Mortero : 1 : 1 : 4 cemento : cal : arena Concreto (fc) : 210 kg/cm2 Acero (fy) : 4200 kg/cm2 Resistencia al Terreno (t) : 2.5 Kg/cm2 Altura Total de la Edificacin : 10.28 m 2 Parmetros para evaluar la Fuerza Cortante en la base : Z= 0.4 C= 2.50 R= 6.00 U= 1.00 S = 1.2 K= 3 Estructuracin La estructuracin del edificio tiene las siguientes caractersticas: A Existe una densidad de muros ms o menos aceptable en ambas direcciones. Losa aligerada en una sola direccin de 17 cm de espesor ya que tenemos luces hasta 4.0 Ml B C D

257.67

0.152 17 hasta 4.0 Ml

E

F G H I J K L M

La losa maciza de e = 17 cm en la zona de la escalera, debido a la reduccin de planta que sufre la losa aligerada en dicho sector. Existe simetra del edificio con respecto al eje "Y", pero con respecto al eje "X" es asimtrico, motivo por el cual se han considerado muros de cabeza en los ejes A, B, y C.; para lograr que la distancia entre el centro de Rigidez y el Centro de Masas sa la menor posible. En la direccin "Y" se han considerado practicamente todos los muros de cabeza, ya que segn la nueva norma sismoresistente E-030 la excentricidad accidental hace que estos, tomen incrementos de cortantes en torsiones importantes , principalmente aquellos que estn mas alejados del Centro de Rigidez del edificio, es decir, los perimetrales. Las ventanas en los ambientes han sido ubicadasen los extremos de los paos; para obtener muros de mayor longitud. La escalera ha sido ubicada en la direccin ms crtica "Y" Todos los muros perimetrales sern confinados por efectos de torsin. Las vigas soleras de los muros se prolongarn por encima de los vanos. (No se considera dinteles) No se ha considerado para el anlisis estructural los muros menores o uguales a 1.00 Ml. De longitud. Los muros tendrn una altura de 2.4 Ml Los muros confinados mantendrn la relacin L= 20 t

0.9

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Carlos Daro Jess Mendizbal Palacios INGENIERO CIVIL Registrado en el Colegio de Ingenieros del Per N 54894 V : Fuerza cortante en el pao confinado en kilogramos. fc : Resistencia de concreto en Kg/cm2 t : Espesor efectivo del muro en cm Inicialmente y para determinar el espesotr de los muros no se necesita definir el area de concreto de los elementos de confinamiento; pero si la calcularemos despus de definir la fuerza cortante de diseo de cara muro. Tambin debemos considerar que la distancia mxima de centro a centro (l) entre elementos de refuerzo verticales sea dos veces la distancia libre entre loselementos horizontales (h), lo cua determinar que en algunos muros tengan uno o mas paos confinados Muros. Se han considerado muros en aparejo de soga y de cabeza, construidos con ladrillo King Kong de 18 huecos hechos a mquina, cuyas dimensiones son 13 x 23 x 9 ( ancho x largo x altura ); es decir con espesores efectivos (t) de 13 centmetros y 23 centimetros respectivamente. Si aplicamos la frmula dada por la norma E-070 tenemos que t > h/20 siendo igual a 0.12 , lo que quiere decir que los espesores elegidos son aceptables. Es importante resaltar que en la prctica que muros van de cabeza y que muros van de soga, puede conllevarnos a una serie de modificaiones, hasta lograr que dichos muros pases por compresin axial y por corte. De no lograrse el objetivo es cuando se optan de reemplazar algunos muros de ladrillo por placas (muros de concreto armado); de esta manera estos elementos tomarn practicamente todo el cortante del nivel analizado. 4 Metrado de Cargas Para realizar el metrado de cargas se han considerado los siguientes pesos: Peso de la losa aligerada = 280 Kg/M2 Peso de albailera = 1800 Kg/M3 Peso de acabados = 100 Kg/M2 Peso del Concreto Armado = 2400 Kg/M3 Sobrecarga (s/c) 1, 2 y 3 nivel = 200 Kg/M2 Sobrecarga (s/c) Ultimo nivel = 150 Kg/M2

( e = 17 cm)

(vivienda) (vivienda)

Nota.- Para simplificar el ejemplo dado su magnitud, la escalera y la losa maciza se han considerado con losa aligerada solo para efectos delclculo del peso total de la edificacin.

5 Anlisis y diseo de muros Denominacin y longitudes de los muros en cada direccin. MURO 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10 X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 X 17 X Direccin "X" 0.13 0.23 4.15 2.60 3.60 3.60 2.20 7.35 5.75 4.00 4.15 2.60 3.60 3.60 2.20 5.75 MURO 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10 Y 11 Y 12 Y 13 Y 14 Y 15 Y 16 Y 17 Y Direccin "Y" 0.13 0.23 8.35 3.90 3.45 3.90 2.05 3.10 1.75 8.35 1.75 3.10 2.05 3.90 3.45 3.90 8.35 2.90 2.90

Resumen : Direccin XL x ( t = 0.13 m ) = 27.25 L x ( t = 0.23 m ) = 27.90

Direccin YL y ( t = 0.13 m ) = 23.90 L y ( t = 0.23 m ) = 43.25

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Carlos Daro Jess Mendizbal Palacios INGENIERO CIVIL Registrado en el Colegio de Ingenieros del Per N 54894 18 X 19 X 20 X 21 X Totales 18 Y 19 Y 20 Y 21 Y 27.90 Totales

27.25

23.90

43.25

Verificacin de la densidad de muro Am Ap Am Ap

> >

N 130 N 140

Para edificios

Para viviendas de 1 o 2 pisos

donde : Am= Area en planta de muros en cada direccin en M2 A p = 257.7 Area en planta de edificacin por piso en M2 N= 4 Numero de pisos en la edificacin Resultados : Direccin "X" 0.0387 >

0.0307692

Direccin "Y" 0.0506636

>

0.030769231

Anlisis de muros por carga vertical El anlisis se efectuar por metro lineal de muro. Datos Peso de la albailera Kg/m3 = Nmero de pisos = Peso del aligerado Kg/m2 = Peso de Acabados Kg/m2 = Peso del Concreto Kg/m3 = Altura del muro Ml = Sobrecarga (niveles superiores) = Sobregarga (Ultimo nivel) = fm = Peso del acabado del aligerado = Clculo del esfuerzo admisible Fa

1800 4 280 100 2400 2.4 200 150 60 100

Kg/m3 Kg/m2 Kg/m2 Kg/m3 Ml Kg/m2 Kg/m2 Kg/cm2 Kg/m2

FaPara T = Para T =

=0.13 0.23

0,20 fm

(1-(Fa Fa

h 35t = =

)^2 )8.66 10.93 Kg/cm2 Kg/cm2

Resultados : Observando los cuadros de la pestana Anlisis por carga Vertical, se observa que para todos los muros se comprueba que fa < Fa Ok

Clculo del peso total del edificio (P) Datos Peso de Albailera = Longitud de muros portantes en la direccin "x"

1800 Kg/m3

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Carlos Daro Jess Mendizbal Palacios INGENIERO CIVIL Registrado en el Colegio de Ingenieros del Per N 54894 Para t = 0.13 m = 27.25 m Para t = 0.23 m = 27.90 m Longitud de muros portantes en la direccin "y" Para t = 0.13 m = 23.90 m Para t = 0.23 m = 43.25 m Altura de muro (h m ) = 2.4 m Espesor efectivo de muro (t 1 ) = 0.13 m Espesor efectivo de muro (t 2 ) = 0.23 m Longitud de muros no portantes = 2.9 m Longitud de alfeizares = 20.55 m Altura de Alfeizar (ha) = 0.9 m N de pisos = 4 Peso del aligerado = 280 Kg/m2 Peso del acabado = 100 Kg/m2 Area Techada = 257.67 m2 Sobrecarga del 1, 2, y 3 nivel = 200 Kg/m2 Sobregarga 4 nivel = 150 Kg/m2 Longitud de parapeto (L p ) = 76.7 m Altura de parapeto (h p ) = 0.9 m % de Reduccin de Carga Viva = 25% Resultados : Observando el cuadro de la pestaa Peso de la Estructura, el peso total del mismo en kilogramos es 877632.345," Clculo de la Fuerza Cortante en la Base del Edificio Resultados : Observando el cuadro de la pestaa Parmetros ZUCSRD, la fuerza cortante en la base del edificio en kilogramos es 175526.469,"

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Z : (FACTOR DE ZONA) Concepto.Divide al territorio nacional en tres zonas ssmicas, a cada una de las cuales se le asigna un factor "Z" que viene a ser la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad del 10% de ser excedida en 50 aos. FACTORES DE ZONA ZONA FACTOR 3 0.4 2 0.3 1 0.15 Zona correspondiente = 3 Z aplicado = 0.4

U : (FACTOR DE USO E IMPORTANCIA) Concepto.Corresponde a la importancia de la edificacin. Considera cuatro categorias asignndole a cada una de ellas un valor FACTOR DE USO DESCRIPCION Edificaciones esenciales cuya funcin no debera rumpirse inmediatamente despues que ocurra un sismo. Como hospitales, centrales de comnicaciones, cuartelesde bomberos y polica, subestaciones elctricas, reservorios que puedan servir de refugio despus de un desastre. Tambin se incluye edificaciones cuyo colapso puede significar un riesgo

CATEGORIA A EDIFICIOS ESCENCIALES

adicional, como grandes hornos, depsitos de materiales inflamables o txicos. Edificaciones donde se reunen gran cantidad de personas, como teatros, estadios, B EDIFICIOS centros comerciales, establecimientos penitenciarios o que guardan patrimonios valiosos IMPORTANTES como museos, bibliotecas y archivos especiales. Tambin se considerarn depsitos de granos y otros almacenes importantes para el abastecimiento. C Edificaciones comunes, cuya falla ocasionara prdidas de cuanta intermedia como EDIFICIOS viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depsitos o instalaciones industriales cuya falla COMUNES no acarre peligros adicionales de incendios, fugas de contaminantes, etc. D Edificaciones cuyas fallas causan perdidas de menor cuanta y normalmente la EDIFICACIONES probabilidad de causar vctimas es baja como cercos menos de 1.5 Ml depositos MENORES temporales, pequeas viviendas temporales, y construcciones similares.(*) en estas edificaciones, a criterio del proyectista, se podr omitir el anlisis por fuerzas ssmicas, pero deber proveerse de la resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales.

Uso correspondiente =

C

U aplicado =

1

S : (FACTOR DE SUELO) Concepto.Considera cuatro perfiles de suelo, a tres de los cuales se les asigna el factor de amplificacin "S" y parmetro "Ts". Esta clasificacin toma en cuenta las caractersticas mecnicas del suelo, el espesor del estrato, el perodo fundamental de vibracin y la velocidad de propagacin de la onda de corte FACTOR DE SUELO Descripcin Roca o suelos muy rgidos Suelos intermedios Suelos flexibles o con estratos de gran espesor

Tipo S1 S2 S3

Ts 0.4 0.6 0.9

S 1 1.2 1.4

S4 Tipo correspondiente =

Condiciones excepcionales s2 Ts aplicado = 0.6

(*) S aplicado =

(*) 1.2

(*) Los valores de Ts y S para este caso sern establecidos por el especialista, pero en ningn caso sern menores a los especificados para el perfil tipo S3

C : (FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA) Concepto.La aceleracin mxima que recibe una estructura en su cimentacin (amax = ZS ) es amplificada en funcin a su perodo fundamental de vibracin "T". La NTE E - 030 permite calcular el facto "C" de amplificacin de la respuesta estructural respecto a la aceleracin en el suelo. C = 2.5 * (Ts/T)^1.25 C