m. Calculo3

Universidad del Bo-Bo. Facultad de Ingeniera Depto. Ingeniera Civil y Ambiental

TALLER DE DISEO ESTRUCTURAL (450073)

Memoria de Clculo

Preparado por: Camila Sanhueza S. Mara Jos San Martn M.

Profesor: Cristian Belmar

Concepcin, Martes 23 de Diciembre de 2014

1. Modelo Estructural y propiedades dinmicas del edificio:

1.1.Plantas y elevaciones del modelo:

Figura 1. Planta.

Figura 2. Vista 3D

Figura 3. Eje D.

Figura 4. Eje F.

Figura 5. Eje J.

Figura 6. Eje M.

Figura 7. Eje 11

Figura 8. Eje 11 A Figura 9. Eje 12.

Figura 10 Eje 13. Figura 10. Eje 11

Figura 12. Eje 15.

Figura 13. Muros, columnas y vigas.

1.2. Consideraciones estructurales del edificio:

La losa fue mallada asegurando la conectividad con elementos finitos de los muros.

Se han considerado cachos rgidos a vigas que conectan con machotes. La longitud de cacho rgido se estim utilizando un 25% de la altura de la viga. Para todos los casos la longitud de penetracin es de 70 cm.

Para el caso de vigas que se unan a columnas cuadradas de 50x50 cm no se consider cacho rgido ya que la longitud de peneratracin resultaba menor a 10 cm, por lo tanto se despreci. Nota: En las imgenes anteriores, que corresponden a cada corte, los cachos rgidos fueron sealados con una flecha.

1.3. Cargas gravitacionales:

Se consider cargas uniformes de:

Carga muerta: 60 kg/m2 Sobrecarga de techumbre: 100 kg/m2

* Con un 50% de participacin de masa ssmica.

1.4 Periodos fundamentales y modos de vibrar:

Tabla 1. Periodos fundamentales y modos de vibrar.

Figura 14. Modo 1.

Figura 15. Modo 2.

Figura 16. Modo 3.

Figura 17. Modo 4.

Figura 18. Modo 5.

Figura 19 Modo 6.

2. Cargas ssmicas

Parmetros para determinar la carga ssmica:

Tabla 2. Parmetros ssmicos

Para sismo en X:

Tabla 3. Parmetros sismo en X

Para sismo en Y:

Tabla 4. Parmetros sismo en Y

Grfico 1. Espectro elstico de pseudoaceleracin.

2.1 Cortes por piso para el sismo en X reducido:

Tabla 5. Cortes por piso para el sismo en X reducido.

2.3 Cortes por piso para el sismo en Y reducido:

Tabla 6. Cortes por piso para el sismo en Y reducido.

2.4 Combinaciones de carga:

Estados de carga puros:

Tabla7. Estados de carga puros.

Estados de carga combinados

Tabla 8. Estados de carga combinados.

Combinaciones para la verificacin de drift

Tabla 9. Combinaciones para verificacin de drift

Combinaciones de diseo

Tabla 10. Combinaciones de diseo

3 Verificacin de drift para cargas ssmicas:

Drift torsional:

Combinacin de carga DEFSX1 MAX:

Tabla 11. Drift combinacin DEFSX1 MAX Combinacin de carga DEFSX1 MIN:

Tabla 12. Drift combinacin DEFSX1 MIN.


Tabla 13. Drift combinacin DEFSX2 MAX.

Combinacin de carga DEFSX2 MIN:

Tabla. Drift combinacin DEFSX2 MIN.

Combinacin de carga DEFSY1 MAX:

Tabla 14. Drift combinacin DEFSY1 MAX.

Combinacin de carga DEFSY1 MIN:

Tabla 15. Drift combinacin DEFSY1 MIN.


Tabla 16. Drift combinacin DEFSY2 MAX.


Tabla 17. Drift combinacin DEFSY2 MIN.

Grfico 2. Drift en X.

0 5

10 15 20 25

-1,50E-03 -1,00E-03 -5,00E-04 0,00E+00 5,00E-04 1,00E-03 1,50E-03

ALTURA (m)

DRIFT X

DRIFT X DEFSXMAX DEFSXMIN DEFSYMAX DEFSYMIN NORMA NORMA

Grfico 3. Drift en Y.

Nota: Estos drift fueron calculados segn Decreto 61 2011 Diseo sscmico de edificios, documento en el que se seala que los drift de centro de masas no deben exceder 0,001.

Drift centro de masas:


Tabla 18.Verificacin de drift DEFSX1 MAX.

0 5

10 15 20 25

-0,0015 -0,001 -0,0005 0 0,0005 0,001 0,0015

ALTURA (m)

DRIFT Y

DRIFT Y DEFSXMAX DEFSXMIN DEFSYMAX DEFSYMIN NORMA NORMA


Tabla 18.Verificacin de drift DEFSX1 MIN.


Tabla 19.Verificacin de drift DEFSX2 MAX.


Tabla 20.Verificacin de drift DEFSX2 MIN.


Tabla 21 .Verificacin de drift DEFSY1 MAX.


Tabla 22.Verificacin de drift DEFSY1 MIN.


Tabla 23.Verificacin de drift DEFSY2 MAX.


Tabla 24.Verificacin de drift DEFSY2 MIN.

Grfico 3. Drift en X.

Grfico 4. Drift en Y.

Nota: Estos drift fueron calculados segn Decreto 61 2011 Diseo sscmico de edificios, documento en el que se seala que los drift de centro de masas no deben exceder 0,002

0 5

10 15 20 25

-0,0025 -0,002 -0,0015 -0,001 -0,0005 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025

ALTURA

DRIFT

DRIFT X

0 5 10 15 20 25

-0,0025 -0,002 -0,0015 -0,001 -0,0005 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025

ALTU

RA

DRIFT

DRIFT Y

4 Diseo de viga

4.1 Diseo a la flexin:

!"# = 0,25 !!!!" ! , !,!!" ! = 5,7 cm2 !"# 0,025 ! = 42,75 cm2 Para el diseo de viga se escogi una que esta ubicada en el eje 14, entre los ejes J y F, en el nivel 3 de edificio.

Figura 14.Vista en planta.

Figura 15. Vista elevacin. El diseo de la viga queda controlado por la combinacin 12DL1L14COMB6 MIN. Se determina a continuacin la armadura longitudinal requerida , satisfaciendo los requrimientos de ACI 21.5.2.2. Una vez determinado el refuerzo longitudinal, se verificar de todas maneras que la capacidad de momento en los extremos y en el centro sea mayor que la demanda para la combinacin con cargas ssmicas ms defavorable.

Diagrama de momento de la viga:

Figura 16. Diagrama de momento viga.

Momentos de diseo:

Posicin y signo del momento

Capacidad de momento requerida (T-m )

Armadura provista

rea de acero provista (cm2)

Cap. Momento (T-m)

Izq. Negativo 5,059 312 3,186 3,39 Izq. Positivo 2,53 212 1,579 2,26 Cen. Negativo 5,478 412 3,455 4,52 Cen. Positivo 2,739 212 1,711 2,26 Der. Negativo 1,608 212 1,00 1 Der. Positivo 1,608 212 1,00 1 Tabla 25. Momentos de diseo.

Figura 17. Momento en el extremo derecho de la viga.

Figura 18. Momento en el extremo izquierdo de la viga.

Momento en el centro de la viga:

Para el verificar si el momento en el centro, se realiz en base a los requerimientos de la ACI, la que indica que el momento que resiste la viga en el centro, debe ser mayor a un cuarto del momento mximo. .4 = 1,3695 = 1,61 Puesto que 1,61>1,36, por lo tanto se comprueba que la capacidad de momento de la viga es superior a la demandada.

Figura 19. Momento en el centro de la viga.

4.2 Diseo a corte:

Para el diseo a corte de la viga se realiz con la combinacin ms desfavorable que es 12DL1L14COMB8, donde se obtiene un mximo corte de 3,03 T para viga ssmica. Cabe destacar que para viga ssmica el factor = 0,06.

Vu

Tm

fy

Kg/cm2

Fc

Kg/cm2

h alto cm

B ancho cm

d cm

Vmax T

Vc T

Vs T

Av min cm2

Av clc.

cm2

Av final cm2

3,03 4200 200 60 30 3 53,2 0 5,05 0,238 0,2109 0,238

Tabla 25. Viga ssmica

A partir de la tabla anterior se obtienen lo siguientes resultados:

Cant. S max cm

Av. Cm2

2 8 10 1,0

Tabla 26. Requerido segn viga ssmica.

La otra verificacin que se debe hacer corresponde a la por capacidad, para esto se utilizaron las tablas de Excel.

Vu

Tm

fy

Kg/cm2

Fc

Kg/cm2

h alto cm

B ancho cm

d cm

Vmax T

Vc T

Vs T

Av min cm2

Av clc.

cm2

Av final cm2

4,51 4200 250 60 30 3 59,58 0 6,01 0,238 0,2512 0,230

Tabla 27. Verificacin por capacidad.

Tabla 28. Verificacin por capacidad ETABS.

De los datos entregados por el software ETABS presentados en la Tabla 28 , se resumen los siguentes resultados.

Corte gravitacional (T)

Corte Probable (T) Av final (cm2) Espaciamiento (cm)

1,742 2,45 0,23 14

Tabla 29. Requerido segn capacidad.

A partir del anlisis anterior, la distribucin de estribos se dise como se muestra en las siguientes figuras:

Figura 20. Corte transversal viga (escala 1:100)

Figura 28. Distribucin longitudinal de estribos (escala 1:100).

Segn la normativa vigente y considerando que Chile es un pas ssmico el primer estribo se ubica a 5 cm del inicio de la viga, posteriormente en la zona de confinamiento los estribos son espaciados a 10 cm. En la zona donde el corte es cero se utiliza el espaciamiento mximo permitido de 20 cm.

5 Diseo de columna:

Para el diseo de columna se trabaj con una columna de 50x50 cm, ubicada en el tercer nivel del edificio.

Figura 29. Columna diseada, elevacin.

Figura 30. Columna diseada, planta.

Figura 31. Diagrama de interaccin P-M3-M2 con cargas solicitantes.


Enfierradura columna:

La cuanta mnima para columnas es 0,01, el rea de la columna que se escogi es 2500 cm2, por lo tanto el rea mnima que se debe utilizar en esta columna es de 25 cm2. Debido a lo anterior se comenz iterar con 416 y 214, lo que da un rea de 26, 515 cm2

Para la distribucin de estribos se utiliz la configuracin G2 del manual de detallamiento, debido a la facilidad constructiva de esta configuracin.

Figura 35. Estribos

Figura 36. Columna transversal.

5.1 Verificacin por corte:

El corte mximo en la columna, entregado a partir de un anlisis del software ETABS, seala que el mximo corte es 3,47 T, por lo que se utiliza enfierradura mnima. Para disear el confinamiento de la enfierraduras se analizan lo siguientes casos:

Lo> Bmax Ln/6 45 cm

So de Bmin 6 dbL (barras longitudinales) Sx= 10 + (35-hx)/3

Figura 37. Confinamiento

Segn lo calculado el caso que gobierna es 6dbL= 6*1,6= 10 cm. Por lo tanto los estribos se ubican a una distancia de 10 cm. El primer estribo se ubica a 5 cm del inicio de la columna.

Figura 38. Disposicin de longitudinal de estribos en columna.

6 Diseo de muro:

Despus de varias iteraciones se encontr que el siguiente detalle de la seccin satisface los requerimientos de resistencia. En la zonas de confinamiento se ubicaron 828 espaciado a 10 cm, adems en la esquina inferior derecha se ubican 428 espaciado a 10 cm, mientras que a lo largo de la extensin del muro se colocaron 8 espaciado a 10 cm. En el diseo se busc proveer suficiente rea de refuerzo distribuido para resistir las solicitaciones de tensin y deformacin sobre el muro, y reforzar la cabeza del ala ms larga con el fin de aumentar la ductilidad cuando esta zona se somete a grandes compresiones producto del desplazamiento ssmico del diseo.

Figura 39. Detalle seccin muro.

Verificacin de capacidad:

Figura 40. Diagrama de interaccin



Se observa que los puntos de demanda se encuentran dentro de la superficie de interaccin. Verificacin de deformaciones:

!() !() ! = 2 ! ! ( ) Tx(s)=0,301432 0,08045324 1,25 0,00612977

Ty(y)=0,402995 0,14339118 7,25 0,00188363

Tabla 30. Parmetros de verificacin de deformacin

Diagrama momento curvatura en X:

Figura 39. Diagrama momento curvatura X. = !!!!!!!!! =0,931602067 !"# = !""( ) =0,543794129 Puesto que c es mayor que Clim, es necesario confinar el muro aproximadamente 1 m en la direccin X.

Diagrama momento curvatura en Y:

Figura 40. Diagrama momento curvatura X. = !!!!!!!!! = 4,353816526 !"# = !""( ) = 1,769634684 Puesto que c es mayor que Clim, es necesario confinar el muro aproximadamente 1,8 m en la direccin Y.

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