Download pdf - Proyecto de Analisis y Diseño de Elementos Estructurales de concreto de una vivienda unifamiliar

Proyectos Estructurales Vivienda

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL

DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS MERIDA EDO. MERIDA

ANALISIS Y DISEÑO DE

VIVIENDA

PROF: Ing. ORLANDO RAMIREZ

MAIRE CARRERO 20.395.691 MARIA MENDEZ 20.431.081 DANIEL PEÑA 17.896.362

OCTUBRE DE 2014


Memoria DescriptivaMemoria DescriptivaMemoria DescriptivaMemoria Descriptiva

El presente proyecto consta del análisis de cargas y diseño de todos los

elementos estructurales de una vivienda unifamiliar de dos plantas con un área

aproximada de 225m² de construcción; dicho diseño se realizo mediante el programa

SAP 2000, primero se procedió a realizar el análisis de techo con machihembrado este

lleva perfiles UNICON de (180x65)mm en las vigas de amarre donde están las

mayores solicitaciones de carga y las correas de amarre se diseñaron con un perfil

UNICON de (100x40)mm. Para las cargas obtenidas debido al peso de los elementos

que componen el techo esos perfiles resisten perfectamente y tienen un buen

comportamiento en cuanto al pandeo.

Posteriormente se realizo el cálculo de la losa de entrepiso, en principio se

dividió la planta de la vivienda en módulos, se elaboro una tabla para calcular si la losa

se armaba en una o en dos direcciones; se diseño en dirección Y que resulto ser la

mas favorable. Para calcular el espesor de la losa de entrepiso nos basamos en los

resultados obtenidos usando la tabla 9.6.1 de la norma 1756 - 2006 de concreto el

espesor de la Losa será 25 cm. Luego se realizaron los análisis de cargas respectivos

tomando en cuenta todos los elementos que conforman una losa nervada armada en

un sentido, el valor de carga variable se obtiene de los criterios de solicitaciones

mínimas para una vivienda unifamiliar. El macizado colocado fue variable en cada

caso de losa para obtener una distribución simétrica de los nervios; en los volados se

coloco un nervio de borde. El programa dio el error #45 en 20 elementos de la losa de

entrepiso esto debido a que él no toma en cuenta los macizados.

Se realizo el diseño estructural de la escalera, construyendo dos muros uno

que soporta la rampa que llega hasta el descanso y el otro soporta el descanso hasta

la rampa. Se realizo el análisis de carga respectivo para el descanso y para las rampas

respectivamente, el diseño se realizo con un elemento tipo Shell en SAP2000.

Consecutivamente se efectúo el predimensionamiento de las vigas y columnas

de la vivienda, basándonos en la recomendación para vigas de H=L/10 esta nos dio

unas dimensiones de 25cmx35cm; y para columnas utilizamos 30cmx30cm que es el

valor mínimo por norma. El diseño definitivo de la viga lo hicimos usando el máximo

momento de la envolvente y con una formula obtenemos el valor de (d) la altura útil de

la viga y le sumamos el recubrimiento de 5cm. Se obtuvieron secciones de 25x 35cm

para vigas de carga y de 25x30cm para vigas de amarre.


Las columnas las diseñamos chequeando el acero requerido por la envolvente

de momentos verificando que el porcentaje de acero calculado se encontrara entre los

límites: 0.01 < p < 0.06 (0.04 recomendado), para evitar el congestionamiento de acero

en la sección y facilitar el proceso constructivo

El recubrimiento tomado para las vigas y columnas es de 5cm, esta decisión se basó

en considerar las condiciones más desfavorables, asumiendo que la estructura está

ubicada en un ambiente hostil expuesta a agentes corrosivos y degradantes que

pueden afectar al acero de refuerzo: (/i = d + 0.05 m).

En el Proyecto se Incluyo la acción del sismo con todo el peso de su estructura en

cada uno de los niveles (losa, vigas y columnas) asumiendo un coeficiente de corte

basal de 0.10.


DISEÑO DEL TECHO

Machihembrado sobre teja criolla sobre tubo estructural UNICON @ 0,06

ANALISIS DE CARGA DE LA LOSA DE TECHO

Carga Permanente:

● Teja Criolla mas mortero…………………………….… 100 Kg/m²

● Impermeabilización (Manto Asfáltico)……………….. ..3 Kg/m²

● Machihembrado (0.02mx1120Kg/m³)………………… 22,40 Kg/m²

125,40 Kg/m²

CP = 125,4 Kg/m² x 0,60m = 75,24 Kg/ml

● Tira de madera (0.020x0.06x1000 Kg/m)…………..…1.12 Kg/m

● Peso propio de la Correa CONDUVEN (100x40)….....4.65 Kg/m

WCP = 75,24 kg/m + 1.12 kg/m + 4,65 kg/m = 81,01 kg/m

Como utilizamos el programa SAP el incluye el peso de la correa por lo tanto

para cargar las correas usamos WCP= 77 kg/m

Carga Variable:

Pendiente > 15% CV= 50 Kg/m²

WCV = 50 Kg/m²x0.60m = 30kg/m

WCV= 30 kg/m

Carga Total de Servicio:

Ws = WCP + WCP = 81,01 kg/m + 30 kg/m = 111,01 Kg/m

Ws= 112 kg/m


PREDIMENSIONAMIENTO

PLANTA DE TECHO


DISEÑO DE LA LOSA

Se procede con el análisis de losas nervadas para armar en una o dos direcciones; tomando el sistema mas eficiente para el piso indicado, el criterio para seleccionar esto se basa en lo siguiente:

Según calculamos nos da que debe armarse en dos direcciones pero en este caso armamos solo en dirección Y que es la dirección mas favorable por ser una losa de luces pequeñas. Cálculo del espesor de la Losa Nervada en dirección Y Paño 1 3,70 = 0,20 Paño 2 3,70 = 0,20 Paño 3 = 1

18,5 18,5

Paño 4 3,10 = 0,15 Paño 5 3,10 = 0,15 Paño 6 3,10 = 0,15

21 21 21

Paño 7 3,20 = 0,17 Paño 8 3,20 = 0,17 Paño 9 = 1

18,5 18,5

Basados en los resultados obtenidos usando la tabla 9.6.1 de la norma 1756 - 2006 de concreto el espesor de la Losa será 25 cm armada en la dirección Y

Losa Ln (mayor) Sn (menor) ᵹ

1 3.70 3.25 1.14

2 3.70 3.50 1.06

3 3.70 3.30 1.12

4 3.25 3.10 1.05

5 3.50 3.10 1.13

6 3.30 3.10 1.06

7 3.25 3.20 1.02

8 3.50 3.20 1.09

9 3.30 3.20 1.03


ANALISIS DE CARGA DE LA LOSA DE ENTREPISO

Carga Permanente:

● Peso de la Loseta (0.05mx2400Kg/m³)………………………120 Kg/m²

● Peso de los Nervios (2N/m²x0.25mx0.10mx2400 Kg/m³).....120 Kg/m²

● Bloques de 40cm………………………………………………..130 Kg/m²

● Friso (0.015mx2000 Kg/m²)……………………………………..30 Kg/m²

● Pavimento + Base (Granito e= 3cm)………………………….120 Kg/m²

● Peso de Tabiquería (Bloque mas friso)……………………….517 Kg/m²

● Macizado + Instalaciones…………………………………..……56 Kg/m²

1093 Kg/m²

Como utilizamos el programa SAP el incluye el peso de la loseta por lo tanto para

colocar las cargas usamos: CP= 973 kg/m²

Carga Variable:

Según Norma de Solicitaciones mínima para vivienda unifamiliar la carga

estimada será:

CV=175Kg/m2

Ancho Tributario 50cm

Carga Total de Servicio por Nervio:

Ws= (CP + CV) x0.5m

Ws= (973 Kg/m² + 175 Kg/m²) x0.5m= 574 Kg/m


DISEÑO DE LA ESCALERA

La diseñamos como una losa maciza cuyo espesor viene dado por la tabla

9.6.1 de la norma 1753 – 2006 de concreto.

Altura mínima sin calcular flecha para la losa maciza en condición de un extremo

continuo. � = �� = �,�� = 0,145 = 0,15

Dimensiones de la escalera:

Huella: 30 cm

Contrahuella: 20 cm

Descanso: 110cm

ANALISIS DE CARGA DEL DESCANSO

Carga Permanente:

● Peso de la Loseta (0.15mx2400Kg/m³)………………………360 Kg/m²

● Friso (0.015x2000 Kg/m³)……………………………………….30 Kg/m²

● Pavimento (Granito e= 3cm)…………………………………..120 Kg/m²

510 Kg/m²

Como en el programa SAP utilizamos un tipo de elemento tipo Shell para el diseño de

la escalera este incluye el peso de la loseta por lo tanto para cargar la escalera en el

programa usamos CP= 150 kg/m²

Carga Variable:

Según Norma de Solicitaciones mínimas la sobre carga estimada será:

CV=300Kg/m²


Ws= CP+CV= (510+300) Kg/m² = 810 Kg/m²

Ws= 810 Kg/m²


ANALISIS DE CARGA DE LA RAMPA

Carga Permanente:

• Peso de la Loseta (0.15mx2400kg/m²)………………………….360 kg/m²

• Friso (0.015x2000 Kg/m²)…………………………………………30 Kg/m²

• Peso de los escalones (1/2x0.204x2400 Kg/m²)……………...240 Kg/m²

• Pavimento (Granito e= 3cm)…………………………………….120 Kg/m²

750Kg/m2

CP= 360 Kg/m²

Carga Variable:

Según Norma de Solicitaciones mínimas la sobre carga estimada será:

CV= 300 Kg/m²


Ws= Wcp. + Wcv.

Ws= (750+300) Kg/m= 1050 Kg/m

Ws= 1050 kg/m


Diseñamos con el acero min ya que la solicitación de acero en SAP es menor.

�� = 14�� ∗ �

e losa= 15cm

d= 15cm – 3cm= 12cm

�� = ��/��²100 � ∗ 12 � Asmin= 4cm²/ml

4cm²----------------100ml

1,27cm²------------Sep "#$ = %, &' %(() = *%, '+,-

Por lo tanto decidimos colocar Ø ½” @ 20cm

Repartición:

Asrep= 0,002*b*t= 0,002 (100cm)(15cm)=3cm²

Asrep= 3cm²

"#$ = %, &'%((* = )&, **,-

Por lo tanto decidimos colocar Ø ½” @ 25cm


ANALISIS SISMICO

CARGAS

Entrepiso Techo

CP= 1093 kg/cm² CP=82kg/ml

CV=175 Kg/cm² CV=30kg/ml

• Nivel 1

Permanente

Losa……………………………………………………….1093 kg/m²

Vigas……………………………………………………….150 kg/m²

Columnas………………………………………………….100 kg/m²

1343 kg/m²

Variable

CV……………………………………………………..……175 kg/m²

w1= 1343 kg/m²+ 175 kg/m²x0.25= 1386,75 kg/cm²x 104m²= 144.222 kg

wescalera= 7m²x0.15mx2400 kg/m³= 146.742 kg

w1= 146.742 kg

• Nivel de Techo

Permanente

CP (81,01 kg/ml x 1/0.6m)……………………………..135 kg/m²

Vigas……………………………………………………...150 kg/m²

Columnas………………………………………………...100 kg/m²

385 kg/m²

w2= 385 kg/m²x144,27 m²= 55.542 kg

w2= 55.542 kg

Peso total

Ⱳtotal= 55.542 kg + 146.742 kg= 202.248 kg


CORTE BASAL

Utilizando la ecuación y un coeficiente de c=0.10

./ = .1

./ = 0.10 ∗ 20224834 = 2022854

Nivel hi (m) wi (kg) wi.hi Fi

Techo 7.33 55542 407122.86 9001.78127

Entrepiso 3.46 146742 507727.32 11226.2187

∑ 914850.18

SISMO EN X

Se realizo la distribución de la fuerza sísmica de la siguiente manera:

�� = �� ∗ #��7/89� /��:#��7/89� /�9/9;<��:

SISMO EN X

Nivel I

F1=F2=F3 F1= 11.226,27*(3/11) 3,061.70

F4 F4= 11.226,27*(2/11) 2,041.13

Nivel II

F1=F4 F1= 9001,78*(2/10) 1,800.36

F2=F3 F2= 9001,78*(3/10) 2,700.53

SISMO EN Y

SISMO EN Y

Nivel I

FB=FC=FD=FE FB= 11.226,27*(3/12) 2,806.55

Nivel II

FB=FC=FD=FE FB= 9001,78*(3/12) 2,250.45


DISEÑO DE VIGAS

Con el máximo valor de envolvente en cada una de las vigas de los

diferentes pórticos utilizamos la siguiente formula para chequear las

dimensiones de las vigas.

= > ? @ABC D(. %EF ∗ G ∗ H,′ PORTICOS EN Y

El pórtico B no es coplanar no tenemos la impresión de su envolvente

PÓRTICO B

NIVEL Mmáx (Kg-m) b (cm) dcalc (cm) hcalc (cm) h (cm) hdefinitiva

PISO 1 2728.71 25 16.0208858 21.0208858 25 35

PÓRTICO C


PISO 1 3818.18 25 18.9511703 23.9511703 25 30


PÓRTICO D


PISO 1 3172.8 25 17.2754426 22.2754426 25 30

PÓRTICO E


PISO 1 2861.26 25 16.4053876 21.4053876 25 30


PORTICOS EN X

PORTICO 1

PÓRTICO 1


TECHO 2003.07 25 13.7263762 18.7263762 20 30

PISO 1 4537.97 25 20.6603962 25.6603962 30 35

PORTICO 2

PÓRTICO 2


TECHO 966.47 25 9.53459002 14.53459 15 30

TECHO´ 1349.91 25 11.2683478 16.2683478 20 30

PISO 1 5617.17 25 22.9861702 27.9861702 30 35


PORTICO 3

PÓRTICO 3


TECHO 2509.56 25 15.3640823 20.3640823 25 30

PISO 1 5728.71 25 23.2132663 28.2132663 30 35

PORTICO 4

PÓRTICO 4


TECHO 2444.37 25 15.1632155 20.1632155 25 30

PISO 1 7250.54 25 26.1151792 31.1151792 35 35


DIMENSIONES


PORTICO 1

PORTICO 2


PORTICO 3

PORTICO 4


PORTICO A

PORTICO B


PORTICO C

PORTICO D


PORTICO E


PLANOS INDICE




DESPIECES


DESPIECE DE

COLUMNA



DESPIECE DE VIGAS









DESPIECE DE NERVIOS



DESPIECE DE

ESCALERA


DESPIECE ESCALERA