4070 - Diseño Estructural - Castro

Diseño Estructural II A Cátedra Ing. Mario E. Castro Alumno: Matricula: Universidad de Belgrano Facultad de Arquitectura Turno: Curso: Grupo:

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TRABAJO PRÁCTICO N° 1 – ANÁLISIS DE CARGAS GRAVITATORIAS EJERCICIO 1 Analizar las cargas propias del siguiente entrepiso y determinar la carga de servicio qs a soportar por la losa, para una sobrecarga o carga útil de 200kg/m2

elemento Peso especifico unidad espesor unidad carga unidad Baldosas cerámicas Mortero de asiento Contrapiso Losa de H°A° Cielorraso D L qs EJERCICIO 2 Dado el siguiente sector de vivienda para el cual se sugiere posición de columnas

2.a) Se pide armar un esquema estructural, numerando cada uno de los elementos estructurales. Para el armado de las losas se cuenta con miniplacas de 4.00 m. Para vigas y columnas IPN° 200

Baldosas cerámicasMortero de asiento de

Contrapiso de cascotes

Losa de H°A°Cielorraso de yeso

2 cm3 cm8 cm

10 cm1 cm

Dibujar el esquema estructural de la cubierta sobre planta baja indicando dirección de apoyo de la losa y posición de vigas.


2

2.b) Determinar las cargas de las losas. Elemento Peso especifico unidad espesor unidad carga unidad Membrana asfáltica Mortero de asiento Contrapiso Losa miniplacas Cielorraso D L qs

2.c) Determinar las intensidades de carga que reciben cada una de las vigas del detalle. Trazar diagramas de cargas.

V N° 1

Descarga de cubierta D trasm cubierta L trasm cubierta p viga

Carga de peso propio g viga D carga propia Carga total D D viga Carga total L L viga Carga total q viga

V N° 2

Descarga de cubierta D trasm cubierta L trasm cubierta p viga


2.d) Determinar la carga que recibe la columna 3.

C N° 3

V N° 2

L=

qD=

L=

qL=

V N° 1

L=

qD=

L=

qL=

V N° 2

D=

L=

V2

PB

Azotea

H =

5m

C3


3

Carga de peso propio g columna D carga propia Carga total D D columna Carga total L L columna Carga total q columna

2.e) La carga que recibe la columna 1, será la misma que recibe la columna 2?

Cuantificarlas. C N° 1

Descarga de viga D trasm viga L trasm viga p columna

Carga de peso propio g columna D carga propia Carga total D D columna Carga total L L columna Carga total q columna C N° 2


PPD =

D =

L =

V N° 1

D= L=

V1

PB

Azotea

H =

5m

C1

V1

PB

Azotea

C2

H =

5m

V2


4

Descarga de vigas D trasm vigas L trasm vigas p columna

Carga de peso propio g columna D carga propia Carga total D D columna Carga total L L columna Carga total q columna 2.f) Verificar la fundación de la columna mas cargada, conociendo que la misma es de H°A°.

Zapata N°

Descarga de columna D trasm columna L trasm columna p zapata

Carga de peso propio g zapata D carga propia Carga total D D zapata Carga total L L zapata Carga total q zapata

σ

t adm = 1.5 kg/cm2

==.....................qza

PPD =

D =

L =

V N° 1

D= L=

V N° 2

D= L=


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EJERCICIO 3 Para el mismo sector de vivienda, ahora en 1er piso, se pide armar un esquema estructural, numerando cada uno de los elementos estructurales y conociendo:

*Las cañerías sanitarias serán enterradas en contrapiso

*Para el armado de las losas se cuenta con miniplacas de 4.00 m y 2.00 m

*Para vigas y columnas IPN° 200

Detalle del sector baño

3.a) Determinar las cargas de losas a nivel y losa baja.

Losas a nivel elemento Peso especifico unidad espesor unidad carga unidad Solado Mortero de asiento Contrapiso Losa miniplacas Cielorraso D L qs

Losa baja elemento Peso especifico unidad espesor unidad carga unidad Solado Mortero de asiento Contrapiso Losa miniplacas Cielorraso D L qs


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3.b) Determinar las intensidades de carga que reciben cada una de las vigas del detalle del sector baño. Trazar diagramas de cargas.

V N°

Descarga de cubierta D trasm losa L trasm losa p viga


3.c) Con los datos obtenidos, determinar las intensidades de carga que recibe la viga 1. Trazar diagrama de cargas.

V N° 1

Descarga de cubierta D trasm losa L trasm losa p viga


3.d) Determinar la carga que recibe la columna 2, en planta baja.

Columna N° 2. Plano paralelo a “x”.

V N°

L=

qD=

L=

qL=

V N°

PD= PL= PD= PL=

V N° 1

qD= qL= PD= PL=

L= L= L= L=


7

dcbac)ba*(Pqb)a*Pa)*(PqD 2DD1D

++++++++

=(

cbab)a*Pa)*(PqL LL

++++

=(

D = ------------------------------------------------------ L = -----------------------------

Columna N° 2. Plano paralelo a “Y”.

Descarga de viga 1 D trasm viga L trasm viga p columna

Descarga de viga 2 D trasm viga L trasm viga p columna


V N° 2

D= L=

V1

PB

1er piso

H =

5m

V2

C2

Descarga C2 en 1er piso D=

L=

V N° 1

D=

Pq1D

PD

Pq2D

a b c d

L=

PqL

PL

a b c


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EJERCICIO 4 Para el mismo sector de vivienda se plantea un balcón de ancho variable en la habitación principal. Armar un esquema estructural, numerando cada uno de los elementos estructurales

4.a) Determinar las cargas de la losa del balcón.

elemento Peso especifico unidad espesor unidad carga unidad Solado Mortero de asiento Contrapiso

Carga de peso propio g columna D carga propia Carga total D D columna Carga total L L columna Carga total q columna

PPD =

D =

L =

D= L=

V

PB

1er Piso

H =

5m

C2


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Losa miniplacas Cielorraso D L qs 4.b) Será posible armar el voladizo con las miniplacas? Como se materializaría?

4.c) Trazar el diagrama de cargas de la viga que divide la habitación del balcón. Cuantificarlo.

EJERCICIO 5 En el mismo esquema estructural del punto 1, reemplazar las columnas 2 y 3 por un muro portante en planta baja. Trazar el diagrama de cargas de dicho muro. Cuantificarlo.

Descarga de losas D trasm losas L trasm losas p viga


qD=

V N°

qL=

PD= PL=

L= L= L= L=

qD=

qD=

DiUn

H=

5m

señnive

H =

5m

ño Eersid

PD

Estrdad

CaCaCaCa

5.ne

De

CaCa

De

DicoCa

D =

q =

ructde

argaargaargaarga

a) ece

esc

argaarga

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strioncearga

=

turaBel

a da Da La d

Cesa

carg

a da to

carg

bucentra to

al II gra

e pD L distr

Con rio

ga d

e potal

ga d

ciónradotal

A no

eso

ribu

qupa

de m

eso

de c

n dea a f

o pr

uida

ue vra

mur

o pr

cub

e ca

fund

ropi

a

valσt

ro

ropi

iert

arga

dac

CátFac

io

or = 1

io

a

a

ción

tedrculta

de 1.5

+

ra Inad d

g

ca kg

p

g

p

DisP/a

+

ng. Mde A

mur

argag/m

p zapa

zapa

q

p mur

stana

MarArqu

ro

a v2?

ata

ata

qZC

ro

ncia

rio Euitec

verif

= -

a “a

qD

E. Cctur

fica

----

a”

=

P

a

Casta

aría

-----

=

q

ro

a la

-----

=

a za

----

AluTur

apa

-----

P

umnrno:

ata

-----

L =

o:

de

----

e di

-----

cho

----=

o m

=

Dibla cindlos

=

Cu

mur

bujacub

dicasa y

=

urso

ro?

ar ebierandy po

o:

DDL

q

Qu

q t

q z

D L t

el erta

do dosic

D cargD mur

muro

muro

ue

trasm

zapa

trasm

trasm

esqsob

direció

ga pro

ro o o

an

m mur

ata

m los

m losa

q

quebre

eccn d

opia

cho

ro

sa a

muro

mae plión

de v

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MG

o d

o

a esant

n deviga

=

MatrGrup

de z

struta be apas.

q

riculpo:

zap

uctubajapoy

qL =

la:

pata

uraa yo d

a s

l de

de

1

serí

e

la

0

ía


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EJERCICIO 6 El siguiente esquema se refiere a un tanque de agua apoyado sobre 3 vigas, que a su vez descargan sobre 3 columnas.

6.a) Si la carga propia del tanque es de 50 kg, y su capacidad 1000 lts, cuál será la carga permanente total? 6.b) Esta corresponde a carga D (F para líquidos) o carga L? 6.c) Cuál será la longitud de la V3? 6.d) Tanto para las vigas como para las columnas (h = 1m) se utilizara IPN80. Las 3 columnas recibirán exactamente la misma carga? Por que? Cuantificarla. EJERCICIO 7 El siguiente esquema se refiere a un tanque de agua apoyado sobre 2 IPN 80, que apoyan a su vez sobre 2 pilares de mampostería.

7.a) Si la carga propia del tanque es de 50 kg, y su capacidad 1000 lts, cuál será la carga permanente total?


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7.b) Cuantificar la carga que recibe cada uno de los pilares. 7.c) Cuantificar la carga que transmite cada uno de los pilares de mampostería (30cm x 30cm) EJERCICIO 8 Determinar la carga de diseño del entrepiso analizado en el punto 1. Cuantificarla. EJERCICIO 9 Determinar las cargas de diseño para la viga 2 del ejercicio 2. Cuantificarlas. EJERCICIO 10 Determinar las cargas de diseño para la viga 1 del ejercicio 3. Cuantificarlas.

V N° 2

L=

qu=

V N° 1

qu= qu=

Pu=

L= L=


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TRABAJO PRÁCTICO N° 2 – CARGAS DE DISEÑO Y VÍNCULOS EJERCICIO 1 Dado el siguiente sector de un esquema estructural, y los diagramas de cargas correspondientes, tanto de cargas D, y cargas L:

Se pide:

1.a) completar el diagrama de cargas de servicio cuantificando las cargas actuantes.

1.b) completar el diagrama de cargas de diseño (últimas) cuantificando las cargas actuantes.

L1=

qD=1200 kg/m

L2=

PD=300 kg

L1= L2=

qL=600 kg/m

PL=100 kg

L1=

q = t/m

L2=

P = t

L1=

qu = t/m

L2=

Pu = t


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1.c) determinar las reacciones de vínculo que corresponden al diagrama de cargas

últimas, siguiendo los siguientes pasos:

• puesta en evidencia de los vínculos y discretización

• planteo de las condiciones analíticas de equilibrio

Σ Fx = 0 ⇒ Σ Fy = 0 ⇒ Σ MA = 0 ⇒ • resolución del sistema de ecuaciones

• cuadro de resultados

designación Módulo (T) Argumento (°) HA VA RB

• diagrama de cuerpo libre

L1=

Pu2 = t

L2=

Pu = t

HA

VARB

L1=

Pu2 = t

L2=

Pu = t

HA= t

VA= t RB= t


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• verificación del equilibrio del sistema Σ M(….) =

1.d) determinar las reacciones de vínculo que corresponden al diagrama de cargas de servicio, siguiendo los siguientes pasos:





designación Módulo (T) Argumento (°) HA VA RB

L1=

P2 = t

L2=

P = t

HA

VARB


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• verificación del equilibrio del sistema

Σ M(….) =

1.e) completar la siguiente tabla.

La carga transmitida a la columna C1 es t La carga transmitida a la columna C2 es t La carga recibida por la columna C1 es t La carga recibida por la columna C2 es t

1.f) responder con “Verdadero” o “Falso”. La carga transmitida a la columna C1 mayor que la carga transmitida a la columna C2. La carga recibida por la columna C1 es menor que la carga recibida por la columna C2. Si se mantiene la columna C1 en su posición y se ubica la columna C2 en el extremo derecho de la viga, las cargas recibidas por las columnas C1 y C2 son iguales.

Si se ubica la columna C2 en el extremo derecho de la viga y se ubica la columna C1 a un metro del extremo izquierdo de la viga, se invierten los resultados de las descargas respecto al planteo original.

L1 + L2=

qD=1200 kg/m

PD=300 kg

1m

qD=1200 kg/m

4m

PD=300 kg

L1=

P2 = t

L2=

P = t

HA= t

VA= t RB= t


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EJERCICIO 2 Dado el siguiente diagrama de cargas, se pide determinar las reacciones de vínculo.





designación Módulo (T) Argumento (°) HA VA MB ---

L= 1.50m

q=600 kg/m

P=1200 kg

L= 1.50m

P=1.2 t P2 = t

HA

VA

MA


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Σ M(….) = EJERCICIO 3

3.a) Una ménsula es tomada al muro con dos tarugos. Responder:

Qué tipo de apoyo materializa? Cuáles son las reacciones de vinculo para esta carga? Qué solución se puede adoptar si los tarugos solo resisten por tracción la mitad de la fuerza obtenida?

3.b) Un cabio apoya sobre un pilar y un terraplén, soportando una carga sobre él.

Definir para ambos casos la sustentación adoptada graficando para cada uno un diagrama de cargas.

Indicar en cada caso si corresponde a una estructura isostática y el por que de la conclusión.

10kg

50cm

10cm

HA= t

VA= t

MA= t

L= 1.50m

P=1.2 t P2 = t


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Σ Fx = 0 ⇒ Σ Fy = 0 ⇒ Σ MA = 0 ⇒

4m

q=2000 kg/m

1m

P=500 kg

P=1000 kg

2.5m

2.5m

4m 1m

P=0.5t

P=1t

2.5m

2.5m

HA

VA

RB

P2= t


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• resolución del sistema de ecuaciones


designación Módulo (T) Argumento (°) HA VA RB ---



Σ M(….) =

4m 1m

P=0.5t

P=1t

2.5m

2.5m

P2= t


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Σ Fx = 0 ⇒ Σ Fy = 0 ⇒ Σ MA = 0 ⇒ Σ MK = 0 ⇒

• resolución del sistema de ecuaciones

q=2000 kg/m P= 1500 kg

3m 1m 1m 1m 1m

K

P2= t P=

3m 1m 1m 1m 1m

K HA

VA RB RC


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designación Módulo (T) Argumento (°) HA VA RB RC



Σ M(….) = EJERCICIO 5

5.a) Analizando sustentaciones.

Graficar la sustentación der las barras con 3 apoyos de manera que resulte una vinculación isostática. Justificar su elección. Graficar la sustentación de las barras con apoyos de manera que resulte una vinculación isostática. Justificar su elección.

5.b) Analizando sustentaciones. Ubicar una articulación para que la barra se

encuentre sustentada isostáticamente. Justificar su elección.

P2= t P=

3m 1m 1m 1m 1m

K


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5.c) Analizando sustentaciones.

Graficar la sustentación que adoptaría para los apoyos en A y B de manera que resulte una vinculación isostática. Justificar su elección.

5.d) Analizando sustentaciones.

Graficar la sustentación que adoptaría para los apoyos en A y B de manera que resulte una vinculación isostática. Justificar su elección.

EJERCICIO 6

6.a) Analizando el siguiente pórtico.

¿Es isostático? Justificar.

Indique donde colocaría, si se necesita, una articulación en el nudo 1

barra a barra b barra c

6.b) Analizando el siguiente pórtico.

¿Es isostático? Justificar.

Si se necesita colocar una articulación, ¿por cual nudo decidiría? Justificar.

nudo 1 nudo 2

1 2

a b

c

1

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