informe

1.- PREDIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA

Predimensionamiento de losas

La losa aligerada se predimensiona teniendo en cuenta la distancia entre ejes en el sentido del aligerado. Entre valor se divide entre 25 para obtener el espesor de la losa.

h=Ln

25= 525

=0.2m

Predimensionamiento de vigas

Para predimensionar las vigas, se toman en consideración la luz libre mayor de las mismas. Para efecto de uniformización, se considera la distancia de ejes mayor, siendo 7m en este caso.

El peralte de la viga se calcula dividendo la luz mayor entre un valor en el intervalo de 9 a 12. En este caso se escogió dividirlo entre 10.

h=Ln

9@

Ln

12= 710

=0.7m

La base de la viga se considera alrededor de la mitad del peralte. Se diseñó la viga con una base de 0.4m.

Predimensionamiento de columnas

Acol=P× A× N0.45 f ' c

Acol=P× A× N0.35 f ' c

1

Donde P es una carga distribuida comprendida entre los valores de 1000 y 1500 kg/m 2. A es el área tributaria de cada columna y N es el número de pisos.

Tipo de columna

Área tributaria (m2)

Peso por unidad de

área (kg/m2)

# de Pisos f´c (kg/cm2)

Área de la columna(cm2)

C-1 6.25 1250 4 210 425.1701

C-2 12.50 1250 4 210 850.3401

C-3 15.00 1250 4 210 1020.41

C-4 30.00 1250 4 210 1587.30

TIPO DE COLUMNA Área de la columna(cm2)

Lado de la columna(cm)

Lado de la columna designado.(cm)

C-1 (Esquinera) 425.1701 20.62 30.000C-2 (Excéntrica 1) 850.3401 29.16 30.000

C-3 (Excéntrica 2) 1020.41 31.94 35.000

C-4 (Central) 1587.30 39.84 40.000

Por lo tanto, asumiremos que todas las columnas son de 0.4 x 0.4 m a manera de uniformización.

2.- METRADOS

o Metrado de columnas

Columnas esquineras, piso 1

Columna A1, A4, D1, D4Elemento PU Long. o area CM CVViga Principal 672 2,30 1545,6Viga Secundaria 672 2,30 1545,6Losa aligerada 300 5,29 1587Piso terminado 100 6,25 625Peso columna 384 4,30 1651,2S/C de oficina 250 6,25 1563

Total 6954,4 1563 kg

2

Columnas laterales eje secundario, piso 1

Columna B1, C1, B4, C4Elemento PU Long. o area CM CVViga Principal 672 5,60 3763,2Viga Secundaria 672 2,30 1545,6Losa aligerada 300 12,88 3864Piso terminado 100 15,00 1500Peso columna 384 4,30 1651,2S/C de oficina 250 15,00 3750

Total 12324 3750 kg

Columnas laterales eje principal, piso 1


Total 10988 3125 kg

Columnas centrales, piso 1

Columna B2, C2, B3, C3Elemento PU Long. o area CM CVViga Principal 672 5,60 3763,2Viga Secundaria 672 4,60 3091,2Losa aligerada 300 25,76 7728Piso terminado 100 30,00 3000Peso columna 384 4,30 1651,2S/C de oficina 250 30,00 7500

Total 19233,6 7500 kg

Columnas esquineras, piso 2 y 3

3


Total 6570,4 1563 kg

Columnas laterales eje secundario, piso 2 y 3

Columna B1, C1, B4, C4Elemento PU Long. o area CM CVViga Principal 672 5,60 3763,2Viga Secundaria 672 2,3 1545,6Losa aligerada 300 12,88 3864Piso terminado 100 15 1500Peso columna 384 3,3 1267,2S/C de oficina 250 15 3750

Total 11940 3750 kg

Columnas laterales eje principal, piso 2 y 3


Total 10604 3125 kg

Columnas centrales, piso 2 y 3


Total 18850 7500 kg

Columnas esquineras, piso 4

4


Total 6570,4 625 kg

Columnas laterales eje secundario, piso 4


Total 11940 1500 kg

Columna laterales eje principal, piso 4


Total 10604 1250 kg

Columnas centrales, piso 4


Total 18850 3000 kg

Cuadro resumen de cargas por piso

5

CM (T) CV (T) 25% CV (T) CM + CV CM + 25%CVPISO 4 191,856 25,5 6,375 217,356 198,231PISO 3 191,856 63,75 15,9375 255,606 207,7935PISO 2 191,856 63,75 15,9375 255,606 207,7935PISO 1 198,000 63,75 15,94 261,75 213,94

Total 773,568 216,75 54,1875 990,318 827,7555

4.- ANÁLISIS SÍSMICO

Para realizar los respectivos análisis de sismo, necesitamos conocer algunos datos de la estructura y de la Norma E.030:

Altura de edificio (hn): 13.2 m

Altura de piso: 3.3 m (Piso 2, 3 y 4) 4.3 m (Piso 1)

Sistema aporticado (Ct): 35

Parámetro de suelo – Suelo rígido (Tp): 0.4

Factor de zona – Zona 3 (Z): 0.4

Categoría de edificación – Uso Común (U): 1

Factor de suelo – Suelo Rígido (S): 1

Coeficiente de reducción sismica – suelo rígido (R): 8

Carga sísmica de la edificación (CM + 25%CV): 827.76 T

Carga sísmica del piso 1: 213.94 T

Carga sísmica del piso 2 y 3: 207.79 T

Carga sísmica del piso 4: 198.23 T

Longitud en eje X: 17.4 m

Longitud en eje Y: 15.4 m

Periodo fundamental (T)

T=hn

Ct

=13.235

=0.377 s

6

Factor de amplificación sísmica (C)

C=2.5×T p

T≤2.5→C=2.5× 0.4

0.377=2.652

Como el valor es mayor de 2.5, se considera 2.5

Fuerza cortante de la base (V)

V= Z×U ×C×SR

×P=0.4×1×2.5×18

×827.76=103.47T

CR≤0.125→

2.58

=0.3125≥0.125

Se le distribuye por pisos

Distribución de fuerza sísmica (F)

F i=hi×Pi

∑ hi× Pi

×V

F1=213.94×3.3

213.94×3.3+207.79×6.6+207.79×9.9+198.23×12.3×103.47=9.8T

F2=207.79×6.6

213.94×3.3+207.79×6.6+207.79×9.9+198.23×12.3×103.47=20.545T

F3=207.79×9.9

213.94×3.3+207.79×6.6+207.79×9.9+198.23×12.3×103.47=30.818T

F4=198.23×12.3

213.94×3.3+207.79×6.6+207.79×9.9+198.23×12.3×103.47=42.306T

Excentricidad Accidental (ei)

ex=0.05× Lx=0.05×17.4=0.87m

e y=0.05× Ly=0.05×15.4=0.77m

Control de Desplazamientos

Al modelar el sistema en el software SAP2000, obtuvimos los desplazamientos del centro de excentricidad, en metros

7

Desplazamiento Eje X Desplazamiento Eje YPiso 4 0.1 0.1419Piso 3 0.0852 0.1262Piso 2 0.0689 0.0997Piso 1 0.0459 0.0658Base 0 0

Después, se procede con la comprobación que los desplazamientos no excedan el límite permisible.

Desph−Desph−1

h<0.007

Control Eje X Control Eje YPiso 4 0.004 OK 0.005 OKPiso 3 0.005 OK 0.008 NO OKPiso 2 0.007 NO OK 0.010 NO OKPiso 1 0.011 NO OK 0.015 NO OK

Como hay pisos en ambos ejes que no cumplen con el control, se necesita reforzar ambos. Para esto, se aplicaron innovaciones.

8

4.1- Innovación 1: Cambio de Secciones

Como primera innovación, se optó por cambiar el área de las columnas y vigas.

La sección de todas las columnas se cambió a 0.45 x 0.7 m, las secciones de las vigas del primer piso a 0.4 x 0.8, las secciones de las vigas de los otros pisos a 0.4 x 0.6 m. La intención de esta innovación es de aumentar la inercia de la estructura y lograr así rigidizarla.

Resumen de Metrado

CM (T) CV (T) 25% CV (T) Total

PISO 4 200,13 25,50 6,38 206,51PISO 3 200,13 63,75 15,94 216,07PISO 2 200,13 63,75 15,94 216,07PISO 1 234,96 63,75 15,94 250,90

Total 835,35 216,75 54,19 889,5411

Análisis Sísmico

Fuerza Cortante en la base (V1)

V 1=0.4×1×2.5×1

8×889.5411=111.192T

Distribución de fuerza sísmica

F1=206.51×3.3

206.51×3.3+216.07×6.6+216.07×9.9+250.90×12.3×111.192=12.932T

10

F2=216.07×6.6

206.51×3.3+216.07×6.6+216.07×9.9+250.90×12.3×111.192=22.274 T

F3=216.07×9.9

206.51×3.3+216.07×6.6+216.07×9.9+250.90×12.3×111.192=33.411T

F4=250.90×12.3

206.51×3.3+216.07×6.6+216.07×9.9+250.90×12.3×111.192=42.576T

Control de desplazamientos


Control Eje X Control Eje YPiso 4 0.003 OK 0.003 OKPiso 3 0.004 OK 0.005 OKPiso 2 0.004 OK 0.006 OKPiso 1 0.004 OK 0.0069 OK

Como se puede apreciar, con esta innovación de cambio de secciones, el edificio sí cumplió con el control de desplazamientos.

4.2- Innovación 2: Implementación de Arriostres

Para un mejor control de los desplazamientos, se modeló el edificio agregando arriostres laterales a partir del primer piso en ambos ejes.

Resumen de Metrado

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ARRIOSTRE METÁLICO 8.022,91 8,02

UND Cant kg/ml Parcial parcial (ton)

KG. 16 22,32 2.139,44 2,14

W6x 15 piso 3 KG. 12 22,32 1.604,58 1,60

KG. 16 22,32 2.139,44 2,14

KG. 16 22,32 2.139,44 2,14W6x 15 piso 1 5,99

DESCRIPCIÓN L

W6x 15 piso 2 5,99

5,99

W6x 15 piso 4 5,99

TONELADASCM (T) CV (T) 25% CV (T) TOTAL con arriostres

PISO 4 191,856 25,5 6,375 200,370PISO 3 191,856 63,75 15,9375 209,398PISO 2 191,856 63,75 15,9375 209,933PISO 1 198,000 63,75 15,94 216,077

Total 773,568 216,75 54,1875 835,778

Análisis Sísmico

Fuerza cortante en la base (V2)

V 2=0.4×1×2.5×1

8×835.778=104.47T

Distribución de fuerzas sísmicas

F1=200.37×3.3

200.37×3.3+209.93×6.6+209.40×9.9+216.08×12.3×104.47=10.928T

F2=216.07×6.6

200.37×3.3+209.93×6.6+209.40×9.9+216.08×12.3×104.47=21.772T

F3=216.07×9.9

200.37×3.3+209.93×6.6+209.40×9.9+216.08×12.3×104.47=31.772T

F4=250.90×12.3

200.37×3.3+209.93×6.6+209.40×9.9+216.08×12.3×104.47=40.536T

Control de desplazamientos


Control Eje X Control Eje YPiso 4 0.002 OK 0.000 OKPiso 3 0.003 OK 0.001 OK

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Piso 2 0.003 OK 0.002 OKPiso 1 0.004 OK 0.002 OK

Como se puede apreciar, la implementación de arriostres consiguió controlar los desplazamientos, por lo que la innovación fue satisfactoria.

4.3- Innovación 3: Cambio de Resistencia del Concreto a 800 kg/cm 2

Al cambiar la resistencia del concreto a 800 kg/cm2, se consigue aumentar su módulo de elasticidad y por lo tanto su rigidez. El metrado y fuerzas de sismo son iguales al del edificio base sin innovaciones.

Análisis Sísmico

Control de derivas


Control Eje X Control Eje YPiso 4 0.003 OK 0.002 OKPiso 3 0.005 OK 0.005 OKPiso 2 0.006 OK 0.006 OKPiso 1 0.009 NO OK 0.009 NO OK

Aumentar la resistencia a la compresión del concreto, si bien disminuyó el desplazamiento, aún no es suficiente. Se necesitaría aumentar aún más la resistencia, pero esos valores ya no se encuentran fácilmente en el mercado. Está innovación no fue satisfactoria.

5.0- CONCLUSIONES

El edificio no cumplió con el control de desplazamientos, por lo que fue necesario aplicar innovaciones.

Los cambios de sección sí cumplieron con el control de desplazamiento. No obstante, esta solución es muy costosa, por lo que no es recomendable.

La implementación de arriostres también cumple con el control. Esta innovación es mucho más económica que la anterior, por lo que es más recomendable.

Incrementar la resistencia a la compresión a 800 kg/cm2 no resultó satisfactorio. Se puede incrementar aún más, pero no es económico.

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informe

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