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Tabla de contenido
1.PREDIMENSIONAMIENTO PLACA ALIGERADA5Tabla 1. Resultados62.1.Uso edificacin72.2.Carga viva8Tabla 2. Cargas vivas mnimas uniformemente distribuidas.82.3.Caractersticas de las divisiones9Tabla 3. Cargas muertas mnimas de los elementos no estructurales verticales (muros)93.LOCALIZACIN10Tabla 4. Coeficientes y curva de diseo11Tabla 5. Valor de Aa y Av para las ciudades capitales de departamento11Tabla 6. Nivel de amenaza ssmica segn valores de Aa y Av124.DISTRIBUCIN DE VIGUETAS124.1.Sector A A112Tabla 7. Distribucin de viguetas sector A-A1124.2.Sector A1 - B13Tabla 8. Distribucin de viguetas sector A1-B134.3.Sector B - C13Tabla 9. Distribucin de viguetas sector B-C134.4.Evaluacin de cargas14Tabla 10. Evaluacin de cargas vigueta 1.14Tabla 11. Evaluacin de cargas vigueta 2.14Tabla 12. Evaluacin de cargas vigueta 3.15Tabla 13. Evaluacin de cargas vigueta 4.155.CLCULO Y DISEO DE LAS VIGUETAS165.1.Vigueta 116Diagramas cortantes y momento vigueta 1.16Tabla 14. Tabla de cortantes y momentos vigueta 1175.2.Vigueta 218Diagramas cortantes y momento vigueta 2.185.4Vigueta 4206.21Tabla 15. Tabla de cortantes y momentos vigueta 1215.3.Vigueta 424Diagramas cortantes y momento vigueta 4.245.4.Vigueta 527Datos vigueta 4275.5.Vigueta 529Datos vigueta 5296.CARGAS DE LAS VIGAS CON LAS REACCIONES DE LAS VIGUETAS Y LA ESCALERA347.1.Vigas pisos 2, 3, 4.34Viga 1 Sector AB34Viga 2 Sector AB34Viga 3 Sector AB35Viga 4 Sector AB35Viga 1 Sector BC35Viga 2 Sector BC36Viga 3 Sector BC36Viga 4 Sector BC367.2.Vigas de la cubierta36Viga 1 Sector AB36Viga 2 Sector AB37Viga 3 Sector AB37Viga 4 Sector AB37Viga 5 Sector BC38Viga 6 Sector BC38Viga 7 Sector BC38Viga 8 Sector BC388.MASA DE LA EDIFICACIN399.1.Masa del primer piso39Clculos muros, columnas y vigas primer piso399.2.Masa del segundo piso41Clculos muros, columnas y vigas segundo piso419.3.Masa del tercer piso42Clculos muros, columnas y vigas piso tres.429.4.Masa de la cubierta44Clculos muros, columnas y vigas cubierta449.5.Masa total del edificio45Masa total del edificio454610.ESPECTRO ELSTICO DE ACELERACIONES46Zona de microzonificacin46Descripcin de las zonas de respuesta ssmica47Coeficientes de diseo.48Coeficientes de diseo PIEDEMONTE C48Valores de T y Sa4911.CLCULO DEL PERIODO APROXIMADO DE LA EDIFICACIN5013.1.Clculo aproximado de la edificacin50Valor de los parmetros Ct y para el clculo del periodo aproximado5113.2.Clculo de la aceleracin espectral5114.CORTANTE SSMICO EN LA BASE52Peso de la edificacin nivel5215.CLCULO DEL CENTRO DE MASA5316.DISTRIBUCIN DE LA FUERZA SSMICA5319.1.Distribucin de la fuerza ssmica53Clculo de la distribucin de la fuerza ssmica5419.2.Clculo del periodo fundamental de la edificacin54Periodo fundamental5720.HIPOTESIS DE CARGA PARA EL CLCULO DE LAS DERIVAS57Hiptesis de carga5721.MODELO EN SAP DE LAS DERIVAS58Propiedades de la seccin58Casos de carga59Patrones de carga59Carga distribuida5922.CUADROS DE DESPLAZAMIENTOS EN X y Y61Desplazamientos61Clculo de derivas6123.COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACIN DE ENERGA6224.HIPTESIS DE CARGA PARA DISEO6225.MODIFIACIN DEL MODELO6226.ENVOLVENTE DE CORTANTE Y MOMENTO6227.CLCULO Y DISEO DE LA ZAPATA B-363
1. PREDIMENSIONAMIENTO PLACA ALIGERADA
El pre dimensionamiento de la placa est basado en la direccin en la cual trabaje, para este caso asumimos que la placa trabaja en una direccin.Determinacin del espesor de la placa:Figura 1. Vista en planta
Fuente: Elaboracin propia. (Archivo AutoCAD)
Para la determinacin del espesor de placa se utiliza la siguiente Tabla Construccin en una sola direccin, indicada en el numeral C.9.5, tabla C.9-1(a)
Sentido horizontal:
Sentido vertical:
Voladizo
Tabla 1. Resultados SENTIDO HORIZONTAL
EJELONGITUD (m)ECUACINESPESOR (m)
A 1-26L/120.500
A 2-36.95L/140.496
A 3-46.5L/140.464
A 4-VOL1.5L/50.300
SENTIDO VERTICAL
EJELONGITUD (m)ECUACINESPESOR (m)
1 AB6.75L/140.4821
1 BC5.85L/120.4875
Fuente: Elaboracin propia. (Archivo Excel)
El mayor espesor obtenido fue de 0.50 metros.
2. USO ASIGNADO, IMPORTANCIA CARGA VIVA Y CARACTERSTICAS DE LAS DIVISIONES
Uso: Educativo, salones de clases.Zona de microzonificacin: Divisiones: Mampostera bloque arcilla paetado ambas caras e=0.15m
2.1. Uso edificacinSe toma el coeficiente de importancia, I = 1.25GRUPO DE USO: Al ser un establecimiento educativo, para salones de clases, de acuerdo con la NSR-10 en el titulo A numeral 2.5.1, se ubica en el grupo de uso III, edificaciones de atencin a la comunidad.
IMPORTANCIA: Por lo tanto su correspondiente coeficiente de importancia es de 1.25
Fuente: NSR-10 Ttulo B.2.2. Carga vivaLa carga viva que ser usada para el diseo de la estructura, debe ser la mxima carga que podra llegar a soportar la edificacin, de acuerdo al grupo de uso en el que se encuentra, para ello se emplea la tabla B.4.2.1-1, donde se especifican las cargas vivas mnimas uniformemente distribuidas.Tabla 2. Cargas vivas mnimas uniformemente distribuidas.
Fuente: NSR-10 Ttulo B.De acuerdo con la tabla B.4.2.1-1, el valor de la carga viva que se debe emplear para el diseo de acuerdo al uso como salones de clases, es de CV= 2.0 KN/m2
2.3. Caractersticas de las divisiones
Para las divisiones, se asigna un valor de 2.90 KN/m2, obtenido de la tabla B.3.4.2-4, ya que la mampostera es maciza de arcilla y sin paetar y con un espesor igual a 0.15 m.Tabla 3. Cargas muertas mnimas de los elementos no estructurales verticales (muros)
Fuente: NSR-10 Titulo
1. 2. LOCALIZACINLa estructura se ubica en la ciudad de Bogot D.C., la cual tiene una zona de amenaza ssmica intermedia, con coeficiente Aa= 0,15 y Av= 0,20 como se muestra en la tabla 4, adems corresponde a zona de microzonificacin cerros presente en la parte oriental, sur y centro norte de color azul oscuro en el mapa 1.
MAPA 1
Fuente: Secretaria de planeacin distritalLa ubicacin del proyecto es en la ciudad de Bogot, la zona asignada de microzonificacin es LACUSTRE 200, de acuerdo a la tabla 3 de Coeficientes de diseo del DECRETO 523 DEL 16 DE DIC DE 2010, obtenemos los siguientes datos.
Tabla 4. Coeficientes y curva de diseo
Fuente: NSR-10 Ttulo A.Tabla 5. Valor de Aa y Av para las ciudades capitales de departamento
Fuente: NSR-10 Ttulo A.Tabla 6. Nivel de amenaza ssmica segn valores de Aa y Av
Fuente: NSR-10 Ttulo A.
DISTRIBUCIN DE VIGUETAS
Para la realizacin de la distribucin de las viguetas, se tomaron dos sectores AB y BC, se calcularon sus respectivas cargas y se obtuvo la carga por metro de longitud de vigueta.3. 4. 4.1. Sector A A1
Tabla 7. Distribucin de viguetas sector A-A1SECCION A-A12,5m
250cm
vigueta10cm
caseton85cm
(vigueta + caseton)95cm
N de viguetas2,62
N VT(vigueta + caseton)190cm
60cm
4.2. Sector A1 - BTabla 8. Distribucin de viguetas sector A1-BSECCION A1-B3,85m
385cm
vigueta10cm
caseton90cm
(vigueta + caseton)100cm
N de viguetas3,93
N VT(vigueta + caseton)300cm
85cm
4.3. Sector B - CTabla 9. Distribucin de viguetas sector B-CSECCION B-C5,55m
555cm
vigueta10cm
caseton85cm
(vigueta + caseton)95cm
N de viguetas5,85
N VT(vigueta + caseton)475cm
80cm
4.4. Evaluacin de cargas
Tabla 10. Evaluacin de cargas VIGUETA 1.PESO PLAQUETA SUPERIOR1.0mX1.0mX0.05mX24KN/m31.20KN/m2
PESO PLAQUETA INFERIOR1.0mX1.0mX0.03mX24KN/m30.72KN/m2
PESO AFINADO PISO1.0mX1.0mX0.04mX23KN/m30.92KN/m2
PESO PAETE INFERIOR1.0mX1.0mX0.02mX23KN/m30.46KN/m2
PESO POR VIGUETAS(0.10mX0.42mX1.0mX24KN/m3)/0.85m1.19KN/m2
PESO POR CASETON (NSR-10)0.40KN/m2
PESO POR MUROS (NSR-10)3.00KN/m2
CARGA MUERTA TOTAL(CM)7.89KN/m2
CARGA VIVA (CV) (NSR-10) EDUCATIVOS SALONES DE CLASE 2.00KN/m2
CARGA TOTAL9.89KN/m2
CARGA MAYORADA(1.3*D)+(1.6*L)13.45
UCARGA MAYORADA/CARGA TOTAL1.36
FACTOR DE SEGURIDADU/1.51
CARGA ULTIMAWu=C MAYORADA* LONG CASETON11.43
Tabla 11. Evaluacin de cargas VIGUETA 2.PESO PLAQUETA SUPERIOR1.0mX1.0mX0.05mX24KN/m31.20KN/m2
PESO PLAQUETA INFERIOR1.0mX1.0mX0.03mX24KN/m30.72KN/m2
PESO AFINADO PISO1.0mX1.0mX0.04mX23KN/m30.92KN/m2
PESO PAETE INFERIOR1.0mX1.0mX0.02mX23KN/m30.46KN/m2
PESO POR VIGUETAS(0.12mX0.42mX1.0mX24KN/m3)/0.90 m1.12KN/m2
PESO POR CASETON (NSR-10)0.40KN/m2
PESO POR MUROS (NSR-10)3.00KN/m2
CARGA MUERTA (CM)7.82KN/m2
CARGA VIVA (CV) (NSR-10) EDUCATIVOS SALONES DE CLASE 2.00KN/m2
CARGA TOTAL9.85KN/m2
CARGA MAYORADA(1.3*D)+(1.6*L)13.37
UCARGA MAYORADA/CARGA TOTAL1.36
FACTOR DE SEGURIDADU/1.51
CARGA ULTIMAWu=C MAYORADA* LONG CASETON12.03
Tabla 12. Evaluacin de cargas VIGUETA 3.PESO PLAQUETA SUPERIOR1.0mX1.0mX0.05mX24KN/m31.20KN/m2
PESO PLAQUETA INFERIOR1.0mX1.0mX0.03mX24KN/m30.72KN/m2
PESO AFINADO PISO1.0mX1.0mX0.04mX23KN/m30.92KN/m2
PESO PAETE INFERIOR1.0mX1.0mX0.02mX23KN/m30.46KN/m2
PESO POR VIGUETAS(0.12mX0.42mX1.0mX24KN/m3)/0.85 m1.19KN/m2
PESO POR CASETON (NSR-10)0.40KN/m2
PESO POR MUROS (NSR-10)3.00KN/m2
CARGA MUERTA (CM)7.89KN/m2
CARGA VIVA (CV) (NSR-10) EDUCATIVOS SALONES DE CLASE 2.00KN/m2
CARGA TOTAL9.89KN/m2
CARGA MAYORADA(1.3*D)+(1.6*L)13.45
UCARGA MAYORADA/CARGA TOTAL1.36
FACTOR DE SEGURIDADU/1.51
CARGA ULTIMAWu=C MAYORADA* LONG CASETON11.43
Tabla 13. Evaluacin de cargas VIGUETA 4.PESO PLAQUETA SUPERIOR1.0mX1.0mX0.05mX24KN/m31.20KN/m2
PESO PLAQUETA INFERIOR1.0mX1.0mX0.03mX24KN/m30.72KN/m2
PESO AFINADO PISO1.0mX1.0mX0.04mX23KN/m30.92KN/m2
PESO PAETE INFERIOR1.0mX1.0mX0.02mX23KN/m30.46KN/m2
PESO POR VIGUETAS(0.12mX0.42mX1.0mX24KN/m3)/0.85 m1.19KN/m2
PESO POR CASETON (NSR-10)0.40KN/m2
PESO POR MUROS (NSR-10)3.00KN/m2
CARGA MUERTA (CM)7.89KN/m2
CARGA VIVA (CV) (NSR-10) EDUCATIVOS SALONES DE CLASE 2.00KN/m2
CARGA TOTAL9.89KN/m2
CARGA MAYORADA(1.3*D)+(1.6*L)13.45
UCARGA MAYORADA/CARGA TOTAL1.36
FACTOR DE SEGURIDADU/1.51
CARGA ULTIMAWu=C MAYORADA* LONG CASETON11.43
CLCULO Y DISEO DE LAS VIGUETAS
Los anlisis pertinentes a los clculos de las viguetas se realizan teniendo en cuenta el nmero de apoyos, para la determinacin de estos clculos se hace referencia al mtodo de Cross, a continuacin se visualiza el diseo correspondiente por flexin y cortante de acuerdo a las propiedades de los materiales suministrados por el ejercicio.5.
5.1. VIGUETA 2Diagramas de cargas
Reacciones
Cortante Momento
Tabla 14. Tabla de cortantes y momentos vigueta 1
ANALISIS DE LA VIGUETAcalculos de cortantes y momentos
Vu34,3034,30
Xo=3
Mu51,45
diseo para flexion
Mu51,45
k2329,2
p0,006541451
As (m2)0,000307448
As (mm2)307
Ref. Superior-
Ref. inferior 2#4+1#3 (As=329)
diseo para cortante
Vud27,2127,21
Vc31,1431,14
Vs-3,93-3,93
Ref
5.2. VIGUETA 2Diagramas de cargas
Reacciones
Cortante
Momento
ANALISIS DE LA VIGUETA 2
10,460,540,550,451,000
36,09-36,0948,42-48,4242,35-42,3513,53
-36,09-5,73-6,603,372,7028,82
-18,041,68-3,3014,41
7,618,75-6,17-4,94
0,00-3,084,380,00
1,431,65-2,43-1,95
0,00-1,210,820,00
0,560,65-0,46-0,37
0,00-0,230,320,00
0,110,12-0,18-0,14
0,00-0,090,060,00
0,040,05-0,03-0,03
0,00-0,020,020,00
0,010,01-0,01-0,01
0,00-50,1150,11-52,0252,02-13,5313,53
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS POSITIVOS
Vi36,0936,0941,8041,8039,1039,109,02
M/L8,350,285,929,02
Vu27,7444,4441,5342,0845,0233,1718,04
Xo=2,313,693,453,503,74-2,761,5
Mu31,9850,1121,5752,0232,2113,53
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS POSITIVOS
Mu31,9850,1121,5752,0232,2113,53
k1447,62268,3976,52355,01458,1612,6
p0,00396860,00635930,00333330,00661840,00399840,0033330
As (m2)0,0001865220,000298890,0001566650,0003110650,000187930,000156651
As (mm2)187299157311188157
Ref. Superior1#5+1#4 (As=328)2#4+1#3 (As=329)1#4+1#3 (As=200)
Ref. inferior 3#3 (As=213)1#4+1#3 (As=200)3#3 (As=213)
DISEO PARA CORTANTE
Vud20,2836,9833,4742,6125,1110,59
Vc31,14
Vs-10,865,842,322,8811,47-6,03-20,56
Ref
2.3 Vigueta 3Diagramas de cargas
Reacciones
Cortante
Momento
ANALISIS DE LA VIGUETA
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS POSITIVOS
Vi34,3034,3019,7219,72
M/L-6,4811,27
Vu27,8240,7830,998,45
Xo=2,433,572,710,74
Mu33,8538,883,13
DISEO PARA FLEXION
Mu33,8538,883,13
k1532,31760,0141,5
p0,00421160,00486590,0033330
As (m2)0,0001979450,0002286950,000156651
As (mm2)198229157
Ref. Superior2#4(As=258)
Ref. inferior 1#4+1#3 (As=200)1#4+1#3 (As=200)
DISEO PARA CORTANTE
Vud20,7333,1223,331,94
Vc31,14
Vs-10,411,98-7,81-29,21
Ref
2.4 Vigueta 4
Figura 10. Distribucion de Cargas
Figura 11. Reacciones de Vigueta
Figura 12. Diagrama de Cortante
Figura 13. Diagrama de Momentos
calculos de cortantes y momentos positivos
Vu35,1839,1417,15
Xo3,083,421,5
Mu54,1212,86
diseo para flexion
Mu54,1212,86
k2450,2582,3
p0,00690290,0033330
As (m2)0,0003244370,000156651
As (mm2)324157
Ref. Superior1#5+1#4 (As=328)
Ref. inferior 1#4+1#3 (As=200)
diseo para cortante
Vud28,0932,0510,06
Vc31,1431,1431,14
Vs-3,05-0,91-21,08
Ref
6. DE LAS VIGAS CON LAS REACCIONES DE LAS VIGUETAS Y LA ESCALERA
Para obtener la carga viva y muerta sobre las vigas se deben tomar los cortantes que se generan sobre estas y se determina la carga distribuida de la siguiente manera.
7. MASA DE LA EDIFICACION PISO POR PISO
PisoArea placa (m2)Carga de placa + muros (kN)carga de columnas kN carga escalera KNArea escalera (m2)peso total por piso (KN)
Cubierta128,92567,24853,990455,3238,1676,5614
Nivel 3233,873189,9868107,9808110,6468,13408,6136
Nivel 2233,873189,9868107,9808110,6468,13408,6136
Nivel 1233,873189,986853,990455,3238,13299,3002
carga total edificacin 10793,0888
ESPECTRO ELASTICO DE ACELERACIONESPERIODO APROXIMADO, CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRAL (Sa)
PARMETROS VALOR
Zona de importancia ssmicaINTERMEDIO
coeficiente de importancia 1,25
Coeficiente Aa0,15
Coeficiente Av0,20
Fa Lacustre-2001,2
Fv Lacustre-2003,50
Tc1,87
Tl4
To0,39
Ta0,43
Sa0,56
Ct0,047
H11,84
ALPHA0,9
El periodo aproximado se encuentra entre To y Tc, por lo tanto la ecuacin usada para el clculo del espectro de aceleracin de diseo es:
CORTANTE SISMICO EN LA BASE
Sa = 0,5625
nivelreaWshh(acum)Wh^k
cubierta128,92676,562,9611,848010,49
3233,873408,612,968,8830268,49
2233,873408,612,965,9220178,99
1233,873299,302,962,969765,93
TOTAL10793,09TOTAL68223,90
Vs6071,11
CALCULO DE CENTRO DE MASA
CALCULOS CORRESPONDIENTES DE CENTROIDES DE CADA PISO
StoryDiaphragmMassXMassYXCMYCM
1D15581,04725581,047210,525,944
2D25426,94965426,949610,5475,93
3D35285,76695285,766910,3625,865
CUBIERTAD42760,32782760,32785,7735,406
DISTRIBUCION DE FUERZA SISMICA DE LA BASE POR PISOS
NivelAreaWsHH(acum)Wh^kCvxFx
cubierta128,92676,562,9611,848010,490,12712,84
4233,873408,612,968,8830268,490,442693,53
3233,873408,612,965,9220178,990,301795,69
2233,873299,302,962,969765,930,14869,05
TOTAL10793,09TOTAL68223,901,00
HIPOTESIS DE CARGA PARA CALCULO DE DERIVAS
MODELO SAP
DESPLAZAMIENTOS DE LA COLUMNA B-3, DETERMINACION DEL DESPLAZAMIENTO EN CADA PISO Y CALCULO DE DERIVAS ENTRE PISOS.
PISOPUNTOCOMBODESP XDESP YDERIVA XDERIVA Y
CUBIERTAB-31.05D+1.28L+1.0Ex0,2743-0,00370,0066370,000246
NIVEL 3B-31.05D+1.28L+1.0Ex0,2547-0,00290,0167140,000193
NIVEL 2B-31.05D+1.28L+1.0Ex0,2052-0,00240,025930,000424
NIVEL 1B-31.05D+1.28L+1.0Ex0,1284-0,00110,032430,000278
PISODeriva XDeriva YDerivaDeriva Max
CUBIERTA0,0071490,0008860,010320150,0296
NIVEL 30,0174540,0014450,00970580,0296
NIVEL 20,0271280,002230,006113980,0296
NIVEL 10,0331840,001390,03321310,0396
CALCULO DEL COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIALos valores establecidos por la NSR 10, en su captulo A-3, para los coeficientes de reduccin (capacidad de disipacin de energa, causados por irregularidades en altura de la edificacin, en la planta y por ausencia de redundancia en el sistema de resistencia ssmica), que nos determinan el Coeficiente de capacidad de disipacin de energa que se emplea en el diseo (R) son:a: 0.8p: 0.9r: 1Adems, el coeficiente de capacidad de disipacin de energa para ser empleado en el diseo (Ro), de acuerdo al sistema usado es de:Ro: 5
Usando la ecuacin definida en el captulo A-3, tenemos que R equivale a:R = a x p x rR = 3.6
HIPOTESIS DE CARGA PARA DISEO
MODELO MODIFICADO PARA DISEO
ENVOLVENTE DE CORTANTE Y MOMENTO DE LA VIGA EJE B EN EL SEGUNDO NIVEL, DISEO Y DESPIECE
CALCULO Y DISEO DE LA ZAPATA ENTRE EJES B-3
Reacciones en las viga 1calculo de cargas uniformes equivalente para la viga
VIGUETA 134,30Km0,95m
W1KN/m1m
W1 =36,11KN/m
VIGUETA 227,74Km1m
W2KN/m1m
W2 =27,74KN/m
VIGUETA 327,82Km0,95m
W3KN/m1m
W3 =29,29KN/m
VIGA 2-A
calculos de cortantes y momentos
Vu24,1324,13
Xo=1,325
Mu15,99
diseo para flexion
Mu15,99
k412,9
p 0,0011
As (m2)9,71407E-05
As (mm2)97
Ref. Superior-
Ref. inferior 2#4 (As=142)
diseo para cortante
Vud
Vc58,3158,31
Vs-58,31-58,31
Ref
VIGA A-1
calculos de cortantes y momentos
R2=12,15
R3=11,98
Xo=3,45
Mu41,93
diseo para flexion
Mu41,93
k1082,9
p0,003333
As (m2)0,000293304
As (mm2)293,3
Ref. Superior-
Ref. inferior 2#5 (As=398)
diseo para cortante
Vud
Vc58,31037644
Vs-58,31037644
Ref
VIGA-2
1,000,540,461,00
MF102,97-102,97136,47-153,56
-102,97-17,95-15,55153,56
-51,4976,78
-13,55-11,74
0,00-185,95185,950,00
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS
Vi105,61105,61113,03
M/L-31,7927,55
Vu73,83137,40140,58
Xo2,043,813,43
Mu75,47185,95161,58
DISEO PARA FLEXION
Mu75,47185,95161,58
k974,62401,32086,5
p0,00265980,00735620,0058163
As (m2)0,0004681240,0012946980,001023661
As (mm2)46812951024
Ref. Superior2#7+2#6 (As=1342)
Ref. inferior 3#5 (As=597)3#6+1#5 (As=1051)
VIGA 3
FD1,000,540,461,00
MF105,61-105,61304,41-242,59
-105,61-106,50-92,30242,59
-52,81121,29
-36,69-31,80
0,00-301,61301,610,00
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS
Vi108,32108,32271,72193,01
M/L-51,5644,68
Vu56,76159,88316,40148,32
Xo1,534,322,744,01
Mu43,51301,61297,03
DISEO PARA FLEXION
Mu43,51301,61297,03
k561,83894,73835,6
p0,00333000,01146460,0112686
As (m2)0,000586080,0020177770,001983268
As (mm2)58620181983
Ref. Superior4#8 (As=2040)
Ref. inferior 3#5 (As=597)4#8 (As=2040)
VIGA 4
CALCULOS DE CORTANTES Y MOMENTOS
Vi193,71193,71256,58237,68
M/L-61,3253,14
Vu132,39255,02309,72184,54
Xo2,003,851,262,79
Mu132,33358,70257,12
DISEO PARA FLEXION
Mu132,33358,70257,12
k1708,84632,03320,2
p0,00471880,01397660,0095982
As (m2)0,0008305060,0024598820,001689279
As (mm2)83124601689
Ref. Superior5#8 (As=2550)
Ref. inferior 3#6 (As=852)3#7+2#6 (As=2550)
VIGA-A
U=1,36CMCV
Wu=9,7580%20%
w=7,175,741,43
h=1,35m
carga por muro perimetral4,05KN/m
DESMAYORADA
WCM9,79KN/m7,20KN/m
WCv1,43KN/m
VIGA-B
U=1,36CMCV
Wu=10,02KN/m80%20%
w=7,37KN/m5,901,47
h=2,4m
carga por muro perimetral7,20KN/m
DESMAYORADA
WCM13,10KN/m9,63KN/m
WCv1,47KN/m
VIGA-CU=1,36CMCV
Wu=9,7580%20%
w=7,175,741,43
h=1,35m
carga por muro perimetral4,05KN/m
DESMAYORADA
WCM9,79KN/m7,20KN/m
WCv1,43KN/m
MASA DE LA EDIFICACIN
Para llevar a cabo este clculo se tuvo en cuenta el peso de los muros, columnas, vigas y escaleras, para el clculo de la del primer piso se considero el 50% de la masa de las columnas, escaleras y muros. El clculo resumido de peso por piso se muestra detalladamente en las siguientes tablas.
Fuente: Elaboracin propia
ESPECTRO ELSTICO DE ACELERACIONES
Para la construccin de edificaciones se debe adoptar las disposiciones de microzonificacin de acuerdo con los estudios, el decreto 523 de 2010 reglamenta la microzonificacin como se muestra en la tabla 42 y tabla 43.Zona de microzonificacin
Fuente: Decreto 523 de 2010
Descripcin de las zonas de respuesta ssmica
Fuente: Decreto 523 de 2010
Coeficientes de diseo.
Fuente: Decreto 523 de 2010
Luego de saber la zona de microzonificacin (PIEDEMONTE C) y obtener los valores de los parmetros se procede a elaborar la curva de espectro de aceleraciones. Coeficientes de diseo PIEDEMONTE CCoeficientes de diseo
Fa1.80
Fv1.70
Tc0.60
TL3.00
Ao0.24
Aa0.15
Av0.20
I1.50
Para la realizacin de la curva se utilizan las formulas de aceleracin espectral (g) mostradas a continuacin:
Valores de T y Sa TSa
01.013
0.601.013
0.601.020
0.840.729
1.080.567
1.320.464
1.560.392
1.800.340
2.040.300
2.280.268
2.520.243
2.760.222
3.000.204
3.000.204
3.240.175
3.480.152
3.720.133
3.960.117
Fuente: Elaboracin propia
Espectro de aceleraciones
Fuente: Elaboracin propia
CLCULO DEL PERIODO APROXIMADO DE LA EDIFICACIN
2.5 Clculo aproximado de la edificacin
Para el clculo aproximado de la edificacin se debe tener en cuenta los siguientes parmetros de acuerdo con la NSR-10:Valor de los parmetros Ct y para el clculo del periodo aproximado
Para calcular el periodo aproximado de la edificacin se utiliza la siguiente ecuacin:
Donde:Ta = Periodo aproximadoCt =Parmetro (Tabla 47) = Parmetro (Tabla 47)h = Altura de la edificacin desde la base.
2.6 Clculo de la aceleracin espectral
Al periodo aproximado Ta encontrado en el numeral anterior le corresponde una aceleracin espectral la cual obtenemos con la ecuacin 1:
Aceleracin espectral
Fuente: Elaboracin propia.
CORTANTE SSMICO EN LA BASE
Con los clculos de la masa del edificio y la aceleracin espectral realizados anteriormente, se calcul el cortante ssmico en la base de la siguiente manera: Peso de la edificacin nivelNivelPeso por nivel
11873.62kN
22404.63kN
32390.07kN
42314.10kN
8982.43Total
CLCULO DEL CENTRO DE MASA
DISTRIBUCIN DE LA FUERZA SSMICA
2.7 Distribucin de la fuerza ssmica
Para determinar la distribucin de la fuerza ssmica en el edificio se utilizaron las siguientes ecuaciones:
Clculo de la distribucin de la fuerza ssmicaNivelMasa = mx(kg)Altura desde la base (h)T < 0.5 K = 1hkmx * hkCvxFx
1190991.042.691.002.695137660.08108737.36
2245120.455.381.005.3813187480.208111892.68
3243635.938.071.008.0719661420.310272821.82
Cubierta235892.2410.761.0010.7625382000.400553642.85
6336856.3561.000009094.71
Fuente: Elaboracin propia
2.8 Clculo del periodo fundamental de la edificacin
El periodo fundamental de la edificacin se puede obtener usando una distribucin de fuerzas horizontales, las cuales encontramos de una manera similar a las fuerzas smicas, para ello se utilizo la misma distribucin de fuerzas ssmicas obtenidas anteriormente.Modelo en SAP
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15Deformaciones causadas por fuerzas horizontales
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Desplazamiento en los nudos 10, 22, 34 y 46
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v14
Periodo fundamentalNivelMasa = mx (kg)(m)2(m)f (N)mx * 2f *
1190991.040.0001572.4649E-08737360.7930.004707738115.765645
2245120.450.0000867.396E-091892677.410.001812911162.770257
3243635.930.0000573.249E-092821822.140.000791573160.843862
Cubierta235892.240.000011E-103642845.022.35892E-0536.4284502
0.007335811475.808214
T 0.02467107
Fuente: Elaboracin propia HIPOTESIS DE CARGA PARA EL CLCULO DE LAS DERIVASHiptesis de cargaTABLE: Combination Definitions
ComboComboAutoCaseCaseScaleSteelConcAlumColdGUIDNotes
NameTypeDesignTypeNameFactorDesignDesignDesignDesign
TextTextYes/NoTextTextUnitlessTextTextTextTextTextText
COMB1Linear AddNoLinear StaticCM1.4NoneNoneNoneNone
COMB1Linear StaticLIVE1.4
COMB2Linear AddNoLinear StaticDEAD1.2NoneNoneNoneNone
COMB2Linear StaticLIVE1.6
COMB3Linear AddNoLinear StaticDEAD1.2NoneNoneNoneNone
COMB3Linear StaticLIVE1.6
COMB3Linear StaticWIND0.5
COMB4Linear AddNoLinear StaticDEAD1.2NoneNoneNoneNone
COMB4Linear StaticWIND1.6
COMB4Linear StaticLIVE1
COMB4Linear StaticLIVEUP0.5
COMB5Linear AddNoLinear StaticDEAD1.2NoneNoneNoneNone
COMB5Linear StaticSISMOX1
COMB5Linear StaticLIVE1
COMB6Linear AddNoLinear StaticDEAD0.9NoneNoneNoneNone
COMB6Linear StaticWIND1.6
COMB6Linear StaticSISMOY1.6
COMB7Linear AddNoLinear StaticDEAD0.9NoneNoneNoneNone
COMB7Linear StaticQUAKE1
COMB7Linear StaticSISMOY1.6
COMB8EnvelopeNoLinear StaticCM1NoneNoneNoneNone
COMB8Response ComboCOMB11
COMB8Linear StaticDEAD1
COMB8Response SpectrumEQXX1
COMB8Response SpectrumEQYY1
COMB8Linear StaticLIVE1
COMB8Linear StaticLIVEUP1
COMB8Linear StaticQUAKE1
COMB8Linear StaticSISMOX1
COMB8Linear StaticSISMOY1
COMB8Linear StaticWIND1
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v14 MODELO EN SAP DE LAS DERIVAS
Propiedades de la seccinTABLE: Frame Section Properties 01 - General
SectionNameMaterialShapet3t2AreaTorsConstConcColConcBeamTotalWt
TextTextTextmmm2m4Yes/NoYes/NoKN
C1-40*50concretoRectangular0.50.40.20.005474YesNo198.912
C2-40*60concretoRectangular0.60.40.240.007512YesNo375.091
C3-45*60concretoRectangular0.60.450.270.009841YesNo38.362
C4-45*65concretoRectangular0.650.450.29250.011297YesNo207.792
V1-40*50concretoRectangular0.50.40.20.005474NoYes1756.8
VTA1concretoI/Wide Flange0.420.870.10290.000195NoNo0
VTA5concretoI/Wide Flange0.420.920.10640.000197NoNo0
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Casos de cargaTABLE: Load Case Definitions
CaseTypeInitialCondModalCaseBaseCaseDesTypeOptDesignTypeDesActOptRunCase
TextTextTextTextTextTextTextTextYes/No
DEADLinStaticZeroProg DetDEADProg DetYes
MODALLinModalZeroProg DetQUAKEProg DetYes
CMLinStaticZeroProg DetSUPER DEADProg DetYes
LIVELinStaticZeroProg DetREDUCIBLE LIVEProg DetYes
LIVEUPLinStaticZeroProg DetROOF LIVEProg DetYes
SISMOXLinStaticZeroProg DetQUAKEProg DetYes
SISMOYLinStaticZeroProg DetQUAKEProg DetYes
EQXXLinRespSpecMODALProg DetQUAKEProg DetYes
EQYYLinRespSpecMODALProg DetQUAKEProg DetYes
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Patrones de cargaTABLE: Load Pattern Definitions
LoadPatDesignTypeSelfWtMult
TextTextUnitless
DEADDEAD1
CMSUPER DEAD0
LIVEREDUCIBLE LIVE0
LIVEUPROOF LIVE0
SISMOXQUAKE0
SISMOYQUAKE0
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Carga distribuidaTABLE: Frame Loads - Distributed
FrameLoadPatCoordSysTypeDirDistTypeRelDistARelDistBAbsDistAAbsDistBFOverLAFOverLB
TextTextTextTextTextTextUnitlessUnitlessmmKN/mKN/m
1DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.522.8222.82
1LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.55.75.7
2LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.427.42
2DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.829.6729.67
6LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
6DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
7DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.523.2823.28
7LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.55.825.82
9DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.5169.51
9LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.3817.38
11DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.568.7768.77
11LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.1917.19
15LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
15DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
16LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.427.42
16DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.829.6729.67
17DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.529.6729.67
17LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.57.427.42
18DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.829.6729.67
22DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
22LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
23DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.57.547.54
25DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.969.9
25LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.4717.47
27DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.1569.15
27LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.2917.29
31DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
31LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
32LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.427.42
33DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.529.6729.67
33LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.57.427.42
34DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.829.6729.67
38DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
38LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
39DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.57.547.54
41DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.969.9
41LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.4717.47
43DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.1569.15
43LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.2917.29
47DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
47LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
48LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.427.42
49DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.529.6729.67
49LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.57.427.42
50DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.829.6729.67
54DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
54LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
55DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.57.547.54
57DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.969.9
57LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.4717.47
59DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.569.1569.15
59LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.517.2917.29
63DEADGLOBALForceGravityRelDist0105.830.1530.15
63LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.547.54
64LIVEGLOBALForceGravityRelDist0105.87.427.42
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
CUADROS DE DESPLAZAMIENTOS EN X y Y Desplazamientos TABLE: Joint Displacements
JointOutputCaseCaseTypeU1U2U3R1R2R3
TextTextTextmmmRadiansRadiansRadians
CB3-41.05D+128L+1ExCOMIBINATION-0.00013-0.00013-0.00293-0.000960.00037-1.70E-06
CB3-31.05D+128L+1ExCOMIBINATION-0.00013-0.00013-0.00280.0006010.000075-1.60E-06
CB3-21.05D+128L+1ExCOMIBINATION-0.00014-0.00013-0.00148-0.001090.00044-6.40E-06
CB3-11.05D+128L+1ExCOMIBINATION-0.00013-0.00013-0.00379-8.40E-050.000255-1.10E-06
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Clculo de derivasx [m]y[m]Hpiso [m]a [cm]p [cm]
Cubierta-0.000004839-0.0004752.302.3
Piso 30.000016-0.0002472.302.3
Piso 2-0.000149-0.0009642.302.3
0.196.90
Fuente: Elaboracin propia
COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACIN DE ENERGAHIPTESIS DE CARGA PARA DISEOMODIFIACIN DEL MODELOENVOLVENTE DE CORTANTE Y MOMENTO
Envolvente de momento
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP2000 v15
Envolvente de cortante
Fuente: Elaboracin propia, Software SAP200 v15CLCULO Y DISEO DE LA ZAPATA B-3
30
PROYECTO FINAL DE DISEO DE ESTRUCTURAS
CARLOS ARAUJO FANDIO 1101102JUAN DAVID CHINCHILLA 1101116CAMILO CRDOBA GMEZ 1101118Presentado por:
ING. JOS ELIAS PEDRAZA PEREZPresentado a:
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADAFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA CIVILDISEO DE ESTRUCTURASBOGOT NOVIEMBRE2013