PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ELEMENTOS

ESTRUCTURALESESTRUCTURALESDR. GENNER VILLARREAL CASTRODR. GENNER VILLARREAL CASTRO

PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAOPROFESOR EXTRAORDINARIO UPAOPROFESOR PRINCIPAL UPC, USMPPROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP

PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008EDGAR HUAYANEYEDGAR HUAYANEY

PREDIMENSIONAMIENTOPREDIMENSIONAMIENTOEl proceso de diseño es un mecanismo iterativo el El proceso de diseño es un mecanismo iterativo el cual consiste en ir perfeccionando una propuesta cual consiste en ir perfeccionando una propuesta de elementos inicial, hasta llegar a una propuesta de elementos inicial, hasta llegar a una propuesta óptima. Por esta razón se suponen secciones óptima. Por esta razón se suponen secciones iniciales para los elementos en la estructura, como iniciales para los elementos en la estructura, como vigas principales y columnas, y con ellos se realiza vigas principales y columnas, y con ellos se realiza un análisis estructural preliminar. La propuesta un análisis estructural preliminar. La propuesta inicial de estas secciones no son definitivas, ya que inicial de estas secciones no son definitivas, ya que a través del proceso de diseño se van optimizando a través del proceso de diseño se van optimizando las secciones de los elementos estructurales, sin las secciones de los elementos estructurales, sin embargo a partir de una buena selección inicial, se embargo a partir de una buena selección inicial, se puede reducir el número de iteraciones necesariaspuede reducir el número de iteraciones necesarias

PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSASLOSAS

ALIGERADOSALIGERADOS:: El peralte de las losas aligeradas podrán ser El peralte de las losas aligeradas podrán ser dimensionadas considerando los siguientes dimensionadas considerando los siguientes criterios:criterios:

h = 17cms Luces menores de 4mh = 17cms Luces menores de 4m h = 20cms Luces comprendidas entre 4 y h = 20cms Luces comprendidas entre 4 y

5m 5m h = 25cms Luces comprendidas entre 5 y h = 25cms Luces comprendidas entre 5 y

6m 6m h = 30cms Luces comprendidas entre 6 y h = 30cms Luces comprendidas entre 6 y

7m 7m

h = altura o espesor total de la losa aligerada y h = altura o espesor total de la losa aligerada y por tanto incluye los 5cm de losa superior y el por tanto incluye los 5cm de losa superior y el espesor del ladrillo de techo. Los ladrillos serán espesor del ladrillo de techo. Los ladrillos serán de 12, 15, 20 y 25cm respectivamentede 12, 15, 20 y 25cm respectivamente

El Arquitecto y el Ingeniero Civil deberán tener El Arquitecto y el Ingeniero Civil deberán tener en cuenta la determinación de la altura de piso en cuenta la determinación de la altura de piso a piso, el espesor anteriormente indicado y la a piso, el espesor anteriormente indicado y la consideración de 5cm adicionales para el consideración de 5cm adicionales para el denominado piso terminadodenominado piso terminado

Losas nervadasLosas nervadas::

Se usan generalmente en paños de luces Se usan generalmente en paños de luces grandes, mayores de 6m, puesto que resultan grandes, mayores de 6m, puesto que resultan ser más livianas que una losa aligerada y por ser más livianas que una losa aligerada y por que se construyen con espesores y que se construyen con espesores y espaciamientos entre viguetas que no dependen espaciamientos entre viguetas que no dependen de condiciones rígidas del mercado (caso del de condiciones rígidas del mercado (caso del ancho de los ladrillos)ancho de los ladrillos)

Losas macizasLosas macizas::Las losas macizas pueden ser Las losas macizas pueden ser dimensionadas en forma aproximada, dimensionadas en forma aproximada, considerando espesores menores en 5cms a considerando espesores menores en 5cms a los indicados para losas aligeradas; así los indicados para losas aligeradas; así podrá tener:podrá tener:

h = 12 o 13cm Para luces menores o h = 12 o 13cm Para luces menores o iguales a 4m iguales a 4m

h = 15cm Para luces entre 4 y 5m h = 15cm Para luces entre 4 y 5m

h = 20cm Para luces entre 5 y 6m h = 20cm Para luces entre 5 y 6m

h = 25cm Para luces entre 6 y 7mh = 25cm Para luces entre 6 y 7m

PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGASVIGAS

Las vigas se dimensionan generalmente Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa esta altura incluye el espesor de la losa del techo o pisodel techo o pisoEl ancho es variable de 0,3 a 0,5 veces su El ancho es variable de 0,3 a 0,5 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho altura, teniendo en cuenta un ancho mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y el congestionamiento del acero y presencia de cangrejeraspresencia de cangrejeras

Dimensiones usuales en vigasDimensiones usuales en vigas::

L L ≤ 5,5m 25x30, 30x50cm≤ 5,5m 25x30, 30x50cm L ≤ 6,5m 25x60, 30x60, 40x60cmL ≤ 6,5m 25x60, 30x60, 40x60cm L ≤ 7,5m 25x70, 30x70, 40x70, 50x70cmL ≤ 7,5m 25x70, 30x70, 40x70, 50x70cm L ≤ 8,5m 30x75, 40x75, 30x80, 40x80cmL ≤ 8,5m 30x75, 40x75, 30x80, 40x80cm L ≤ 9,5m 30x85, 30x90, 40x85, 40x90cmL ≤ 9,5m 30x85, 30x90, 40x85, 40x90cm

PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNASCOLUMNAS

Las columnas al ser sometidas a cargas Las columnas al ser sometidas a cargas axiales y momento flector, tiene que ser axiales y momento flector, tiene que ser dimensionadas considerando los dos efectos dimensionadas considerando los dos efectos simultáneamente, tratando de evaluar cual de simultáneamente, tratando de evaluar cual de los dos es el que gobierna en forma más los dos es el que gobierna en forma más influyente en dimensionamientoinfluyente en dimensionamientoEn base a todo lo indicado se puede En base a todo lo indicado se puede recomendar los siguientes criterios de recomendar los siguientes criterios de dimensionamiento:dimensionamiento:

1)1) Para edificios que tengan muros de corte en las Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, tal que la rigidez lateral y la dos direcciones, tal que la rigidez lateral y la resistencia van a estar principalmente resistencia van a estar principalmente controladas por los muros, las columnas se controladas por los muros, las columnas se pueden dimensionar suponiendo un área igual a :pueden dimensionar suponiendo un área igual a :

Área de columna = P (servicio) / 0,45f‘cÁrea de columna = P (servicio) / 0,45f‘c

2)2) Para el mismo tipo de edificio, el Para el mismo tipo de edificio, el dimensionamiento de las columnas con menos dimensionamiento de las columnas con menos carga axial, como es el caso de las exteriores o carga axial, como es el caso de las exteriores o esquinadas, se podrá hacer con un área igual a :esquinadas, se podrá hacer con un área igual a :

Área de columna = P (servicio) / 0,35f’cÁrea de columna = P (servicio) / 0,35f’c

3)3) Para edificios aporticados íntegramente, para los cuales se Para edificios aporticados íntegramente, para los cuales se recomienda no exceder de 5 pisos, las columnas deberán recomienda no exceder de 5 pisos, las columnas deberán dimensionarse mediante alguna estimación del momento de dimensionarse mediante alguna estimación del momento de sismo, demostrando la experiencia que se requerirán sismo, demostrando la experiencia que se requerirán columnas con un área fluctuante entre 1000 y 2000cmcolumnas con un área fluctuante entre 1000 y 2000cm22, salvo , salvo que se tengan vigas con luces mayores a 7mque se tengan vigas con luces mayores a 7m

Así para este tipo de edificios, se dispondrán columnas de Así para este tipo de edificios, se dispondrán columnas de 35x25, 40x40, 25x50, 30x60 30x40, 30x50cm o circulares de 35x25, 40x40, 25x50, 30x60 30x40, 30x50cm o circulares de 40 o 50cm de diámetro, escogiéndose estas diferentes 40 o 50cm de diámetro, escogiéndose estas diferentes alternativas según las dimensiones cuadradas o alternativas según las dimensiones cuadradas o rectangulares de los paños, no olvidando la importancia de rectangulares de los paños, no olvidando la importancia de ubicar columnas con suficiente peralte en las dos ubicar columnas con suficiente peralte en las dos direcciones, pues se trata de proporcionar la rigidez lateral en direcciones, pues se trata de proporcionar la rigidez lateral en las dos direccioneslas dos direcciones

4) Para edificios con luces significativas (mayores 4) Para edificios con luces significativas (mayores a 7 u 8m), debe tenerse especial cuidado en las a 7 u 8m), debe tenerse especial cuidado en las columnas exteriores, pudiendo dimensionarse el columnas exteriores, pudiendo dimensionarse el peralte de la columna en un 70 u 80 % del peralte de la columna en un 70 u 80 % del peralte de la viga principalperalte de la viga principal

PREDIMENSIONAMIENTO PRACTICO PREDIMENSIONAMIENTO PRACTICO EN COLUMNASEN COLUMNAS

TIPO 1 : lado = H/8TIPO 1 : lado = H/8TIPO 2 : lado = H/10TIPO 2 : lado = H/10TIPO 3 : lado = H/9TIPO 3 : lado = H/9Donde: H = altura del pisoDonde: H = altura del piso

PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS O MUROS DE CONCRETOPLACAS O MUROS DE CONCRETO

Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas puesto que, como su principal función es absorber las puesto que, como su principal función es absorber las fuerzas de sismo, mientras más importantes sean, tomarán fuerzas de sismo, mientras más importantes sean, tomarán un mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviando un mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviando más a los pórticos. Esto significa que podría prescindirse más a los pórticos. Esto significa que podría prescindirse de las placas si se desea que los pórticos tomen el 100% de las placas si se desea que los pórticos tomen el 100% del cortante sísmicodel cortante sísmico

Las placas pueden hacerse mínimo de 10cm de espesor Las placas pueden hacerse mínimo de 10cm de espesor (muros de ductilidad limitada), pero generalmente se (muros de ductilidad limitada), pero generalmente se consideran de 15cm de espesor en el caso se edificios de consideran de 15cm de espesor en el caso se edificios de pocos pisos y de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el pocos pisos y de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el numero de pisos o disminuyamos su densidadnumero de pisos o disminuyamos su densidad

PREDIMENSIONAMIENTO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE ALBAÑILERIA MUROS DE ALBAÑILERIA

Donde:Donde:t = espesor del murot = espesor del muroh = altura del muroh = altura del muroZonas sísmicas (ver Norma E030-2006)Zonas sísmicas (ver Norma E030-2006)

¡MUCHAS GRACIAS!¡MUCHAS GRACIAS!gvillarrealc@upao.edu.pegvillarrealc@upao.edu.pe