ESTRUCTURA, ELEMENTOS Y SISTEMAS ESTRUCTURALES

DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

Profesor Visitante UMRPSFXCH – Bolivia

Profesor Visitante ULEAM - Ecuador

Profesor Extraordinario UPAO

Profesor Principal UPC, USMP

Premio Nacional ANR 2006, 2007, 2008

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S

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N

ESTRUCTURA,

ELEMENTOS Y SISTEMAS

ESTRUCTURALES

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E

Mecánica de materiales

Tracción y compresión

Torsión

Flexión

Es el armazón que le da

forma a un edificio

(Esqueleto)

Sostiene a un edificio, lo

fija al suelo y hace que

las cargas se

transmitan a éste

Lo que hace resistente a

una edificación ante

movimientos sísmicos

Estructura

Edificio

Carga Vertical

Resistencia

qa

Rigidez

St

Carga Sismo

Carga muerta: Peso propio de la edificación

Concreto ɣc= 2400 kg/m3

Acero ɣa= 7800 kg/m3

Albañilería ɣm= 1800 kg/m3

Piso terminado 100 kg/m2

Tabiquería 150 kg/m2

Carga viva: Carga temporal (E020)

Vivienda 200 kg/m2

Colegio 250 kg/m2

Controles por carga vertical

E030 – 2006

PERFIL SUELO qa (kg/cm2)

S1 RIGIDO >3

S2 INTERMEDIO 1.2 – 3

S3 FLEXIBLE

E030 – 2014

S0 ROCA DURA >6

S1 MUY RIGIDO 3 – 6

S2 INTERMEDIO 1.2 – 3

S3 FLEXIBLE

1) Capacidad Portante: Resistencia del terreno

2) Asentamiento

2.1) Asentamiento tolerable: Consecuencia del proceso

constructivo (cohesión molecular del suelo)

E030 - 2006

PERFIL SUELO St (cm) C1 kg/cm3

S1 Rígido

S2 Intermedio 0.5 – 1 3 – 6

S3 Flexible 1 – 1.5

E030 – 2014

S0 Roca 0

S1 Rígido 6 – 12

S2 Intermedio 0.5 – 1 3 – 6

S3 Flexible 1 – 1.5

2.2) Asentamiento diferencial: Es la diferencia que se

produce entre las zapatas en relación una con otra.

Evitar pérdida de

estabilidad de la

superestructura

Control por carga lateral (sismo) Control de desplazamiento lateral o control de deriva

(drift)

B

-Se procede a

realizar las

combinaciones

de cargas según

E060

-Si no cumple,

es un Edificio

Flexible, por lo

tanto se debe

reforzar.

Evitar

perdida de

estabilidad

10

• Definición: – Elementos estructurales que transmiten fundamentalmente

cargar verticales y que permiten el cierre de los espacios

Muros

REQUISITOS

PARA MUROS

CONFINADOS

SEGÚN

NORMA E070

PREDIMENSIONAMIENTO

DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia

PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador

PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO

PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP

PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

LOSAS ALIGERADAS:

El peralte de las losas aligeradas podrán ser dimensionadas considerando el siguiente criterio:

H=Ln/25

Siendo:

Ln – longitud del lado menor

H = altura o espesor total de la losa aligerada y

por tanto incluye los 5cm de losa superior y el

espesor del ladrillo de techo. Los ladrillos serán

de 12, 15, 20 y 25cm respectivamente

El Arquitecto y el Ingeniero Civil deberán tener

en cuenta la determinación de la altura de piso

a piso, el espesor anteriormente indicado y la

consideración de 5cm adicionales para el

denominado piso terminado

LOSAS MACIZAS:

Las losas macizas pueden ser dimensionadas en forma aproximada, considerando espesores menores en 5cms a los indicados para losas aligeradas

PREDIMENSIONAMIENTO DE

VIGAS

Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso

El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y presencia de cangrejeras

PREDIMENSIONAMIENTO DE

COLUMNAS

Las columnas al ser sometidas a cargas

axiales y momento flector, tienen que ser

dimensionadas considerando los dos efectos

simultáneamente, tratando de evaluar cual de

los dos es el que gobierna en forma más

influyente en dimensionamiento

En base a todo lo indicado se puede

recomendar el siguiente criterio de

dimensionamiento:

1) COLUMNAS CENTRADAS :

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

2) COLUMNAS EXCENTRICAS Y ESQUINADAS :

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

Siendo:

P(servicio) = P . A . N

Edificios categoría A (ver E030) P = 1500 kg/m2

Edificios categoría B (ver E030) P = 1250 kg/m2

Edificios categoría C (ver E030) P = 1000 kg/m2

A – área tributaria

N – número de pisos

METODO PRACTICO 1

TIPO 1 : lado = H/8

TIPO 2 : lado = H/10

TIPO 3 : lado = H/9

Donde: H = altura

del piso

METODO PRACTICO 2

El lado de la columna debe ser entre el 80% y 90% del

peralte de la viga

PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS

Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas

puesto que, como su principal función es absorber las

fuerzas de sismo, mientras más importantes sean, tomarán

un mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviando

más a los pórticos.

Las placas pueden hacerse mínimo de 10cm de espesor

(muros de ductilidad limitada), pero generalmente se

consideran de 20, 25 o 30cm conforme aumentemos el

numero de pisos o disminuyamos su densidad

METRADO DE

CARGAS Dr. GENNER VILLARREAL CASTRO

PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia

PROFESOR VISITANTE ULEAM-Ecuador




PREGUNTA 13: (página 5 texto)

PISO 5:

CARGA MUERTA:

Losa aligerada 8.0,28.4,5.3,6 = 36,288 +

Columnas 15.2,4.0,4.0,5.4 = 28,800

Vigas transversales 10.2,4.0,4.0,5.4,5 = 21,600

Vigas longitudinales 12.2,4.0,5.0,5.3,6 = 25,920

112,608

CARGA VIVA:

Techo 0,1.10,5.16,4 = 17,220

T828,129220,17608,112P 5PISO

PISOS 2, 3 y 4:

CARGA MUERTA:

Losa aligerada 8.0,30.4,5.3,6 = 38,880 +

Columnas 15.2,4.0,4.0,5.4 = 28,800



115,200

CARGA VIVA:

Centro educativo (aulas) 0,25.10,5.16,4 = 43,050

T250,158050,43200,115PPP 4PISO3PISO2PISO

PISO 1:

CARGA MUERTA:

Losa aligerada 8.0,30.4,5.3,6 = 38,880 +

Columnas 15.2,4.0,4.0,5.5 = 36,000



122,400

CARGA VIVA:

Centro educativo (aulas) 0,25.10,5.16,4 = 43,050

T450,165050,43400,122P 1PISO

ANALISIS SISMICO

ESTATICO DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia

PROFESOR VISITANTE ULEAM - Ecuador




CRITERIOS DE MODELACION

ESTRUCTURAL

1) DIAGRAMA RIGIDO LA LOSA TRABAJA COMO UNA PLACA HORIZONTAL DONDE EL

MOVIMIENTO DE CADA NUDO DEPENDERA DEL MOVIMIENTO

DEL CENTRO DE MASA

SAP 2000 DIAFRAGMA CONTRAIDO

CM2

CM1

CG

CM Debe alinearse lo mas cercano posible

(evitar daños en los elementos de corte por

torsión diferente en cada piso)

2) BRAZO RIGIDO VIGA - COLUMNA

INICIO c/2

FINAL d/2

FACTOR 1

COLUMNA - ZAPATA

INICIO z/2

FINAL 0

FACTOR 1

RESTRICCIONES CINEMÁTICAS

ANALISIS ESTATICO POR LA

NORMA PERUANA E030-2014

PREGUNTA 7: (página 28 texto)

Se tiene un edificio de ocho pisos, cuya planta se muestra en la figura. Los muros tienen 25cm de

espesor y son de concreto armado. Las columnas y vigas también son de concreto y tienen 30cm x

60cm. La losa de techo tiene 20cm de espesor y es maciza. No considerar tabiquería, ni piso terminado.

Todos los pisos tienen una altura de 3m. El edificio tiene una profundidad de desplante de 0,8m y será

destinado para vivienda.

Realizar el metrado de cargas por sismo

PISO 8:

CARGA MUERTA:

Losa maciza 2,4.(8.16-3,85.2).0,2 = 57,744 +

Columnas 14.2,4.0,3.0,6.2,8 = 16,934


2.2,4.0,3.0,4.3,7 = 2,131


5.2,4.0,3.0,4.4,8 = 6,912

Muros (placas) 3.2,4.0,25.3,55.2,8 = 17,892

4.2,4.0,25.3,7.2,8 = 24,864

130,135

CARGA VIVA:

Techo 0,1.(8.16-3,85.2).0,25 = 3,008

T143,133008,3135,130P 8PISO

PISOS 2, 3, 4, 5, 6 y 7:

CARGA MUERTA:

Losa maciza 2,4.(8.16-3,85.2).0,2 = 57,744 +

Columnas 14.2,4.0,3.0,6.2,8 = 16,934


2.2,4.0,3.0,4.3,7 = 2,131


5.2,4.0,3.0,4.4,8 = 6,912

Muros (placas) 3.2,4.0,25.3,55.2,8 = 17,892

4.2,4.0,25.3,7.2,8 = 24,864

130,135

CARGA VIVA:

Vivienda 0,2.(8.16-3,85.2).0,25 = 6,015

T150,136015,6135,130PPPPPP 7PISO6PISO5PISO4PISO3PISO2PISO

PISO 1:

CARGA MUERTA:

Losa maciza 2,4.(8.16-3,85.2).0,2 = 57,744 +

Columnas 14.2,4.0,3.0,6.3,6 = 21,773


2.2,4.0,3.0,4.3,7 = 2,131


5.2,4.0,3.0,4.4,8 = 6,912

Muros (placas) 3.2,4.0,25.3,55.3,6 = 23,004

4.2,4.0,25.3,7.3,6 = 31,968

147,190

CARGA VIVA:

Vivienda 0,2.(8.16-3,85.2).0,25 = 6,015

T205,153015,6190,147P 1PISO

Irregularidades en altura (Tabla N 8)

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Irregularidades en planta (Tabla N 9)

Junta Sísmica (Art. 5.3)

Distancia mínima que separa a dos estructuras para evitar el contacto durante un sismo.

La distancia no será menor a 2/3 de la suma de los desplazamientos máxima en los bloques adyacentes:

Junta Sísmica

Fuerza Sísmica de Diseño (Art. 5.4)

“Si un muro o pórtico absorbe > 30% Vtotal será diseñado con un

25% adicional”

¡MUCHAS GRACIAS!

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