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UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA: DISEÑO DE UN PÓRTICO DECONCRETO ARMADO

CURSO: CONCRETO ARMADO IIDOCENTE: ING. HUANCA BORDA MIGUELALUMNO: BAUTISTA YUPANQUI JHON

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” ICA

FACULTAD DEINGENIERIA CIVIL

CURSO : CONCRETO ARMADO II

BAUTISTA YUPANQUI, JHON

TRABAJO DEL CURSO CONCRETOARMADO II

1. ANTECEDENTES

El presente trabajo muestra el cálculo de una estructura de concreto armado.Cuyo uso será destinado a un estadio

2. DESCRIPCION DEL TRABAJO:

El trabajo consiste en el cálculo de una estructura conformada por pórticosresistentes de concreto armado que será utilizado como estadio.

3. NORMAS UTILIZADAS:

E 0.20 – Norma de Cargas. E 0.30 – Norma Sismorresistente. E 0.50 – Norma de Suelos y Cimentaciones. E 0.60 – Norma de Concreto Armado (2009). ACI 318-08 (USA).

4. PARÁMETROS SISMICOS:

4.1. ZONIFICACIÓN (Z)

El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en laFigura N° 01. La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de lasismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicosy la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en informacióngeotectónica.A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N° 01. Este factorse interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de10% de ser excedida en 50 años.





TABLA N° 01FACTORES DE ZONAZONA Z

3 0,42 0,31 0,15

Figura 01. Mapa de Zonificación Sísmica

Para nuestro proyecto, la edificación se encuentra ubicada en el departamento deIca, provincia de Chincha, distrito de Chincha Baja la cual se encuentra ubicadaen la Zona 3 según nuestro mapa de zonificación sísmica.

Factor de Zona del Proyecto: 0.40 (ZONA 3)

4.2. CONDICIONES LOCALES (TP y S)

Según la Norma E.030, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta laspropiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el período fundamentalde vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos deperfiles de suelos son cuatro:





Dónde:Tp: Periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo.S: Factor de sueloPara nuestro caso los parámetros de suelo están especificados por asignación deldocente, en cuyo caso tenemos S3, donde: Tp = 0.90 s y S = 1.40

4.3. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C)

De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificaciónsísmica (C) por la siguiente expresión:

2.5 2.5T es el periodo según se define en el Artículo 17 (17.2) ó en el Artículo 18 (18.2a) de la norma E0.30.El periodo fundamental para cada dirección se estima con la siguiente expresión:

hn: Altura total de la edificación en metros.Ct: Coeficiente para determinar el periodo predominante de un edificioEste coeficiente “c” se interpreta como el factor de amplificación de la respuestaestructural respecto de la aceleración en el suelo.Para nuestro caso hn=16.2 y Ct=35 por lo tanto tenemos

C=2.5

4.4. CATEGORÍA DE LA EDIFICACIÓN (U).

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas enla Tabla N° 03. El coeficiente de uso e importancia (U), definido en la Tabla N°03 se usará según la clasificación que se haga.Para nuestro caso la edificación es de categoría B, como se puede ver en lasiguiente tabla.

TABLA N° 02PARAMETROS DEL SUELO

TIPO DESCRIPCION Tp(s) SS1 Rocas o suelos muy rígidos 0,4 1,00S2 Suelos intermedios 0,6 1,20S3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor 0,9 1,40S4 Condiciones excepcionales * *





TABLA N° 03CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES

CATEGORÍA DESCRIPCIÓN FACTOR U

AEdificaciones

Esenciales

Edificaciones esenciales cuya función no debería interrumpirseinmediatamente después que ocurra un sismo, como hospitales, centrales decomunicaciones, cuarteles de bomberos y policía, subestaciones eléctricas,reservorios de agua.Centros educativos y edificaciones que puedan servir de refugio después deun desastre.También se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgoadicional, como grandes hornos, depósitos de materiales inflamables otóxicos

1,5

BEdificacionesImportantes

Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas como teatros,estadios, centros comerciales, establecimientos penitenciarios, o queguardan patrimonios valiosos como museos, bibliotecas y archivosespeciales.También se considerarán depósitos de granos y otros almacenes importantespara el abastecimiento.

1,3

CEdificaciones

Comunes

Edificaciones comunes, cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermediacomo viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes, depósitos e instalacionesindustriales cuya falla no acarree peligros adicionales de incendios, fugas decontaminantes, etc.

1

DEdificaciones

Menores

Edificaciones cuyas fallas causan pérdidas de menor cuantía y normalmentela probabilidad de causar víctimas es baja, como cercos de menos de 1,50mde altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas temporales yconstrucciones similares.

(*)

4.5. COEFICIENTE DE REDUCCION (R).

Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y elsistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección talcomo se indica en la Tabla N°06. Según la clasificación que se haga de unaedificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para eldiseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse confactores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los valoresestablecidos en Tabla N°06 previa multiplicación por el factor de carga de sismocorrespondiente.En nuestro caso el sistema estructural es pórtico de concreto armado, de unaestructura irregular. R=6

TABLA N° 04SISTEMAS ESTRUCTURALES

SISTEMA ESTRUCTURAL COEFICIENTE DE REDUCCIÓN, RPARA ESTRUCTURAS REGULARES (*) (**)

AceroPórticos dúctiles con uniones resistentes amomentos.

Otras estructuras de acero.Arriostres Excéntricos

9,5

6,5





Arriostres en Cruz 6,0

Concreto ArmadoPórticos (4.5.1).Dual (4.5.2).De muros estructurales (4.5.3).Muros de ductilidad limitada (4.5.4).

8764

Albañilería Armada o Confinada (4.5.5). 3

Madera (Por esfuerzos admisibles) 7

4.5.1 Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas delos pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060 Concreto Armado. Encaso se tengan muros estructurales, éstos deberán diseñarse para resistir unafracción de la acción sísmica total de acuerdo con su rigidez.

4.5.2 Las acciones sísmicas son resistidas por una combinación de pórticos ymuros estructurales. Los pórticos deberán ser diseñados para tomar por lo menos25% del cortante en la base. Los muros estructurales serán diseñados para lasfuerzas obtenidas del análisis según Artículo 16 (16.2) – Norma E.030

4.5.3 Sistema en el que la resistencia sísmica está dada predominantemente pormuros estructurales sobre los que actúa por lo menos el 80% del cortante en labase.

4.5.4 Edificación de baja altura con alta densidad de muros de ductilidadlimitada.

4.5.5 Para diseño por esfuerzos admisibles el valor de R será 6(*) Estos coeficientes se aplicarán únicamente a estructuras en las que loselementos verticales y horizontales permitan la disipación de la energíamanteniendo la estabilidad de la estructura. No se aplican a estructuras tipopéndulo invertido.(**) Para estructuras irregulares, los valores de R deben ser tomados como ¾de los anotados en la Tabla.Para construcciones de tierra referirse a la NTE E.080 Adobe. Este tipo deconstrucciones no se recomienda en suelos S3, ni se permite en suelos S4.





5. PREDIMENSIONAMIENTO:Para el pre dimensionado se cuenta con los siguientes esquemas de arquitectura

ELEVACION PRINCIPAL

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

22.8025.00

VISTA EN PLANTA(NIVEL-1)

6.00

8.40

8.40

19.00

4.00

4.00

4.00

4.206.2

6.00 8.40 8.40 1.8

VISTA EN ELEVACIÓN





5.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS.

El pre dimensionamiento de columnas se obviará porque ya se tiene especificadoen tipo de columnas en el enunciado del presente trabajo. 0.75cmLa sección de las columnas con las que se modelará la estructura estáespecificado a continuación.

5.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS.

El pre dimensionamiento de vigas se realizará aplicando la siguiente formula:ℎ= 4/ 2Con una sobrecarga:CARGA VIVA: 500 kg/m2CARGA MUERTA: 650 kg/m2, estimadoTenemos: Wu=1.4CM+1.7CVWu=1.4x650+1.7x500=1760 kg/m2Wu=0.176 kg/cm2Tenemos una luz de las vigas inclinadas igual 8.40m

ℎ= 8.404√0.176h=0.88m, luego h=0.90mb=h/2 , luego b= 0.40m

Haciendo la verificación de rigideces.≤ 1.5Se tiene que la viga es muy flexible en comparación con la columna, por lo tantoincrementamos su rigidez optando por la siguiente sección.





6. METRADO DE CARGAS:La misma viga será usada en toda la estructura

Peso (ton/m2) Area (m2) Peso (ton)0.10 615.00 61.500.30 615.00 184.500.05 570.00 28.50

N° Area(m2) Altura (m) Peso (ton)COLUMNA-1 18 0.44 4.20 80.16

6 0.44 6.20 39.44N° Area(m2) Luz (m) Peso (ton)

VIGA-P 6 0.36 22.80 118.20VIGA-S 20 0.24 5.00 57.60

CM(ton) = 569.90S/C (ton/m2) Area (m2)

0.40 45.00 18.000.25 525.00 131.25

CV(ton) = 149.25

Primer nivel pasilloPrimer nivel losa aligerada

PRIMER NIVEL

AcabadosLosa 25 cmTabiques

Peso (ton/m2) Area (m2) Peso (ton)0.1 570.00 57.00

0.36 232.59 83.730.3 360.00 108.00

0.05 360.00 18.00

N° Area(m2) Altura (m) Peso (ton)C1 18 0.44 4 76.34

N° Area(m2) Luz (m) Peso (ton)VIGA-1 6 0.36 9.30 48.23VIGA-P 6 0.36 14.40 74.65VIGA-S 15 0.24 5.00 43.20


0.5 210.00 105.000.25 360.00 90.00

CV(ton) = 195.00

Losa 25 cmTabiques

Segundo nivel losa aligeradasobrecarga de tribuna

SEGUNDO NIVEL

AcabadosTribuna e=15 cm






0.36 232.59 83.730.3 150.00 45.00

0.05 150.00 7.50


N° Area(m2) Luz (m) Peso (ton)VIGA-1 6 0.36 9.30 48.23VIGA-P 6 0.36 6.00 31.10VIGA-S 10 0.24 5.00 28.80


0.5 210.00 105.000.25 150.00 37.50

CV(ton) = 142.50

Losa 25 cmTabiques

Segundo nivel losa aligerada

TERCER NIVEL

AcabadosTribuna e=15 cm

sobrecarga de tribuna



N° Area(m2) Luz (m) Peso (ton)VIGA-P 4 0.36 9.68 33.45VIGA-S 6 0.24 5.85 20.22

VIG-COBERT. 6 1.25 19.00 342.00


0.1 150.00 15.00CV(ton) = 15.00

Losa 25 cm

sobrecarga de techo

CUARTO NIVEL





7. ANÁLISIS SISMICO ESTÁTICO:

El Análisis sísmico estático se realizará de acuerdo a lo especificado en la normaE-0.30 de Diseño Sismo resistente.

8. ANÁLISIS ESTRUCTURAL:El análisis estructural de la edificación se realizará mediante el software SAP2000 V16. Que resuelve diferentes tipos de estructuras haciendo uso de loselementos finitos como modelos matemáticos para la resolución de todo tipo deestructuras.

1 569.90 149.25 644.522 509.15 195.00 606.653 331.26 142.50 402.514 491.57 15.00 499.07Σ 1079.05 344.25 2152.75

RESUMENPISO CM(ton) CV(ton) Peso Sismico

P = CM+0.5CV

Z 0.40U 1.30C 2.50S 1.40 V= 653.00P 2152.75R 6.00

PARÁMETROS SÍSMICOS .

FUERZA INERCIAL SISMICA POR NIVEL

PISO 1 PISO 2 PISO 3 PISO 4 Σ(sumatoria)Pi (ton) 644.52 606.65 402.51 499.07 1251.18Hi (m) 4.2 8.2 12.2 16.2V 653.00 653.00 653.00 653.00PixHi 2706.99 4974.57 4910.65 8084.86 20677.07Fi(ton) 85.49 157.10 155.08 255.33 653.00

.∑ .





8.1. ENTRADA DE DATOS AL PROGRAMA.

8.1.1. GEOMETRÍA DEL MODELO

Vista general de las barras que conforman los pórticos

Modelo tridimensional para análisis.





8.1.2. ASIGNACIÓN DE SECCIONES Y MATERIALES





8.1.3. ASIGNACIÓN DE CARGAS.

Las cargas presentes en la estructura serán ingresadas al programa como semuestra a continuación.Se tendrá en cuenta la alternancia de cargas para producir las condiciones máscríticas en los elementos estructurales.













8.1.4. COMBINACION DE CARGAS.

Las combinaciones de cargas utilizadas son las que se muestran en la normaE-0.60 Concreto Armado.COMB1=1.4CM+1.7CVCOMB2=1.25 (CM+CV) + CSCOMB3=1.25 (CM+CV) - CSCOMB4=0.9CM + CSCOMB5=0.9CM – CS

A continuación se muestra el ingreso de estas combinaciones al programa.

8.2. SALIDA DE DATOS DEL PROGRAMA

8.2.1. DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES.





8.2.2. DIAGRAMA DE FUERZAS CORTANTES





8.2.3. DIAGRAMA DE FUERZAS AXIALES.





9. DISEÑO DE VIGAS:Las vigas se diseñan con los momentos amplificados que se obtienen delsoftware. Se diseñará la viga inclinada del pórtico intermedio 3-3, así también sediseñan las columnas de dicho pórtico.





DISEÑO A FLEXION

PARAMETROS d'=

f'c =fy =r = d= h=r' =b =h =Mu =Vu =zona sísmica SI

b=CALCULO DE REFUERZO

DISEÑO COMO V.S.A

K= kgAs= cm2Asmin= cm2

DISEÑAR CON :As cm2

USAR # Ø(in)5 3/4 OK

7.60

11.41

Area(cm2)14.25

11.41

5.4040.0090.0023.7817.54

101.35

606900.00

40.00

DISEÑO DE VIGA INCLINADA , SECCION INTERMEDIA

5.40

21042005.00 85.00 90.00

//

∅ 0.167 . .∅ 1 1 2.∅ , 0.85 . .

0.7 14.1





DISEÑO A FLEXION

PARAMETROS

f'c =fy =r = d= h=r' =b =h =Mu =Vu =zona sísmica SI d'=

b=CALCULO DE REFUERZO

DISEÑO COMO V.S.A

K= kgAs= cm2Asmin= cm2

DISEÑAR CON :As cm2

USAR # Ø(in)5 3/4 OK

12.46

12.46

Area(cm2)14.25

11.41

5.4040.0090.0038.3217.54

101.35

606900.00

40.00

DISEÑO DE VIGA INCLINADA , EXTREMOS

5.40

21042005.00 85.00 90.00

//

∅ 0.167 . .∅ 1 1 2.∅ , 0.85 . .

0.7 14.1





10. DISEÑO DE COLUMNAS:Las columnas serán diseñadas haciendo uso del software para diseño decolumnas CSICOL. Con los datos de entrada obtenidos del análisis estructural.

DISEÑO A CORTANTE

esfuerzo cortante ultimo:

kg/cm2

capacidad resistente del concreto:

kg/cm2

Espaciamiento de los estribosØ(in) #

3/8 2

s= -93 cm usar espaciamiento mínimo d/2s= 42.5 cm usar estribos cada 25 cm por recomendación

Ø(in)1 3/8 @ 52 3/8 @ 10r 3/8 @ 25

Ab1.43

6.07

7.68

∅0.53

.













Con un programa de cálculo obtendremos la curva de interacción para lacolumna propuesta.





9.30

A

A

B

B

0.90

0.90

0.40SECCION B-B

0.40SECCION A-A

0.90

5Ø ¾”

5Ø ¾”

2Ø ¾”

2Ø ¾”

Estribos Ø3/8”1 a 5cm

3 a 10cmr a 25cm

Ambos extremos

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