Trabajo Final de Civiles

7/21/2019 Trabajo Final de Civiles

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Construcción de Obras Civiles

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍACIVIL

CURSO:

CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES

TEMA:

COMPARACION DE ESTRUCTURAS DE ACERO CONESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO USANDO COMO

PROGRAMA BASE ETABS V 13.1.5

PROFESOR:

ING. DANTE BUSTILLOS PHANG

ALUMNOS:

NUÑEZ CORNEJO, LUIS

2014-II




SISTEMA ESTRUCTURAL: PÓRTICOS DE ACERO

Características básicas de la estructura.

Encofrado 1°piso

s/c 200 kg/cm2

NTP + 2.60 m

Encofrado 2°piso

s/c 100 kg/cm2

NTP + 5.20 m




Ubicación Arequipa

Suelo Rigido

Uso Comercial

Z= 0.4

S= 1

U= 1.3

Tp= 0.4

R= 9.5

Diafragma será de placa colaborante, específicamente considerando las especificaciones de la

empresa “Acero Deck”

Calibre 20. e=0.909 mm

Calibre 22. e=0.749 mm

El acero para el resto de elementos estructurales será de A36

Por lo que trabajaremos con las siguientes propiedades mecánicas

fy=2530 kg/cm2

Fu=4080 kg/cm2

E=2039000 kg/cm2

Peso/vol = 7850 kg/m3

Parámetros sismo resistentes.

fy=2325 kg/cm2

E=2x106 kg/cm2

Acero: A36

Pórticos dúctiles con

uniones resistentes a

momento




T C C( corregido) Sa ( sin g)

0.00 1000000.00 2.50 0.14

0.10 10.00 2.50 0.14

0.20 5.00 2.50 0.14

0.30 3.33 2.50 0.14

0.40 2.50 2.50 0.14

0.50 2.00 2.00 0.11

0.60 1.67 1.67 0.09

0.70 1.43 1.43 0.08

0.80 1.25 1.25 0.07

0.90 1.11 1.11 0.06

1.00 1.00 1.00 0.05

1.10 0.91 0.91 0.05

1.20 0.83 0.83 0.05

1.30 0.77 0.77 0.04

1.40 0.71 0.71 0.04

1.50 0.67 0.67 0.04

1.60 0.63 0.63 0.03

1.70 0.59 0.59 0.03

1.80 0.56 0.56 0.03

1.90 0.53 0.53 0.03

2.00 0.50 0.50 0.03

Aceleración espectral para las dos direcciones




Predimensionamiento de la estructura

Predimensionamiento de vigas:

Para el tramo de 5 metros

H =

20 =500

20 ∗ 1

2.54 ≈ 10”

Para el dimensionamiento de la placa colaborante, nos basaremos en las especificaciones

dadas por el proveedor.

Para el primer piso

Tramo de 5 metros y sobrecarga de 200kg/m2

Considerando la gran luz, se opta por usar el perfil tipo AD-730

-Se observa que el espesor de la losa a considerar será de T=18 cm, con calibre 20

W 10 x 12 para vigas de amarre.

Asumimos

W 10 x 33 para vigas principales.

W 10 x 112 para todas las columnas de la estructura (seconsidera una sección de mayor peso por unidad de

longitud para evitar desplazamientos mínimos de

entrepiso dados por la norma E030




Para el tramo de 4 metros y sobrecarga de 200 kg/cm2


Para el tramo de 5 metros y sobrecarga de 100 kg/cm2





Story Load Case/Combo Label Item Drift Drift corregido

Story2 Sx Max 10 Max Drift X 0.001102 0.00785175

Story2 Sx Max 3 Max Drift Y 0.000675 0.004809375

Story2 Sy Max 10 Max Drift X 0.000331 0.002358375

Story2 Sy Max 3 Max Drift Y 0.001219 0.008685375





Máximo 0.0087

Verificación del modelo en Etabs versión 13.1.5

Se observa que con las secciones asignadas, los ratios son menos a 1, por lo tanto la estructura

resiste.

Verificación de desplazamiento lateral de entrepiso

0.0087 < 0.010 OK!




Diagrama de fuerza cortante debido al sismo en “X” en Ton

Eje 1

Eje 2




Eje 3

Eje A




Eje B

Eje C




Eje D

Diagrama de fuerza cortante debido al sismo en “Y” en Ton

Eje 1




Eje 2

Eje 3




Eje A

Eje B




Eje C

Eje D




Diagrama de Momento flector debido al sismo en “X” en Ton-m

Eje 1

Eje 2




Eje 3

Eje A




Eje B

Eje C




Eje D

Diagrama de Momento flector debido al sismo en “Y” en Ton-m

Eje 1




Eje 2

Eje 3




Eje A

Eje B




Eje C

Eje D




SISTEMA ESTRUCTURAL: PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO

Características básicas de la estructura.

Encofrado 1°piso

s/c 200 kg/cm2

NTP + 2.60 m

Encofrado 2°piso

s/c 100 kg/cm2

NTP + 5.20 m




Ubicación Arequipa

Suelo Rigido

Uso Comercial

Z= 0.4

S= 1

U= 1.3

Tp= 0.4

R= 8

Propiedades de los materiales.

-La calidad del concreto a usar para toda la estructura será de f’c 210 kg/cm2

-El acero de refuerzo longitudinal será de A572 grado 60

Acero A572 grado 60

-El Perfil de acero para las columnas de sección compuesta será de de A36

Por lo que trabajaremos con las siguientes propiedades mecánicas

fy=2530 kg/cm2

Fu=4080 kg/cm2

E=2039000 kg/cm2

Peso/vol = 7850 kg/m3

-La losa será aligerada de un solo sentido de e= 20 cm

Parámetros sismo resistentes.

Acero: A36

Pórticos de concreto

armado.

Fy = 4200 kg/cm2

Fu = 5273 kg/cm2




T C C( corregido) Sa ( sin g)

0.00 1000000.00 2.50 0.160.10 10.00 2.50 0.16

0.20 5.00 2.50 0.16

0.30 3.33 2.50 0.16

0.40 2.50 2.50 0.16

0.50 2.00 2.00 0.13

0.60 1.67 1.67 0.11

0.70 1.43 1.43 0.09

0.80 1.25 1.25 0.08

0.90 1.11 1.11 0.07

1.00 1.00 1.00 0.071.10 0.91 0.91 0.06

1.20 0.83 0.83 0.05

1.30 0.77 0.77 0.05

1.40 0.71 0.71 0.05

1.50 0.67 0.67 0.04

1.60 0.63 0.63 0.04

1.70 0.59 0.59 0.04

1.80 0.56 0.56 0.04

1.90 0.53 0.53 0.03

2.00 0.50 0.50 0.03

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Sa vs T

Aceleración espectral para las 2 direcciones




Story d Case/Com Label Item Drift Drift corregido









Maximo 0.0053

Predimensionamiento de la estructura

Predimensionamiento de vigas:


H =

10 =500

10 = 50 cm


H =

10 =

400

10= 40 cm

Verificación del modelo en Etabs versión 13.1.5

Todos los ratios encontrados en las columnas son menores a 1, por lo tanto la estructura

resiste.

Verificación de desplazamiento lateral de entrepiso

V 25 x 50 para todas las vigas de 5 m

Asumimos

V 25 x 40 para todas las vigas de 4 m

CC 25 x 50 para todas las columnas

compuestas usando un perfil de acero

interno de W10 x 12

0.0053 < 0.007 OK!




Diagrama de Fuerza cortante debido al sismo en “X” en Ton

Eje 1

Eje 2




Eje 3

Eje A




Eje B

Eje C




Eje D

Diagrama de Fuerza Cortante debido al sismo en “Y” en Ton

Eje 1




Eje 2

Eje 3




Eje A

Eje B




Eje C

Eje D




Diagrama de Momento flector debido al sismo en “X” en Ton-m

Eje 1

Eje 2




Eje 3

Eje A




Eje B

Eje C




Eje D

Diagrama de Momento flector debido al sismo en “Y” en Ton-m

Eje 1




Eje 2

Eje 3




Eje A

Eje B




Eje C

Eje D




Conclusiones

Sabemos que las estructuras de acero son más caras que las de concreto armado, peroa la vez son más rápidas de realizar; como conclusiones podemos observar que al ser

esta estructura destinada a uso de comercio, es recomendable realizarla de acero

estructural, para así reducir el tiempo de construcción y empezar a usar el lugar para

“comercio” lo más rápido posible, dicho de otra manera gastar más en la construcción

y compensar luego con el uso.

También observamos que las estructuras de concreto armado, son más pesadas que las

de acero; considerando solo el peso propio de la estructura y tomando como referencia

las columnas centrales (las más cargadas) se obtuvieron reacciones de R =11.83 ton para

la estructura de acero, y R= 16.78 ton para la estructura de concreto armado, llegando

a la conclusión que las cimentaciones de la estructura de concreto armado seria de

mayor área por lo tanto de mayor costo.

Una observación realizada es los “grandes” perfiles considerados en las columnas para

la estructura de acero, y esto no se debe a las cargas de servicio dadas por la estructura,

sino a las cargas de sismo para evitar desplazamiento laterales de entrepiso mínimos,

una mejor solución pudo ser considerar perfiles más bajos, pero agregar arriostres que

eviten grandes desplazamientos, pudiendo así ser la estructura más ligera y menos

costosa.

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