Copia de Curso de Estructuras III.ultima Ppt

• Seguridad estructural de las construcciones ( titulo sexto R.C.D.F.) ( capitulo III Diseño estructural )

•Diseño y construcción de estructuras de Concreto

•Diseño y construcción de estructuras de Acero

•Diseño y construcción de estructuras de Mampostería

•Diseño y construcción de estructuras de Madera

•Diseño y construcción de Cimentaciones

•Diseño por Viento

•Diseño por Sismo

EVALUACIÓN

•3 Exámenes parciales ( 40 % ) de la calificación final

•Proyecto terminado ( 60 % )

PROYECTO:

Diseño Estructural de una Casa Habitación

Traer un proyecto Arquitectónico de una casa habitación, conteniendo los siguientes aspectos:

1. Planta alta

2. Planta baja

3. Fachadas

4. Corte arquitectónico

5. Originales y en reducción

6. Todo el trabajo en papel con membrete ( se muestra ejemplo)

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALE . S . I . A . ZACATENCO

COMTES S.A. Calculó RevisóFecha Concepto

NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIASNORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍAESTRUCTURAS DE MAMPOSTERÍA

INGENIERÍA ESTRUCTURAL

• Mecánica ( Estática y Dinámica)

•Mecánica de materiales

•Análisis estructural

•Diseño estructural

CAMPOS DE ESPECIALIZACIÓN

•Dinamica estructural

•Mecánica de fractura

•Análisis experimental de esfuerzos

ESTUDIO DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL

•Estática y Dinámica

•Mecánica de materiales ( Estructuras I y Estructuras II

•Diseño de Casa Habitación ( Estructuras III )

•Análisis estructural ( Estructuras IV )

CONTENIDO DEL CURSO

1. Introducción al diseño estructural

2. Acciones estructurales

3. Mampostería, Diseño de Cimentaciones

4. Acciones Sísmicas

5. Muros de Mampostería

6. Introducción al Concreto Reforzado

7. Diseño de elementos de Concreto Reforzado

8. Losas de Concreto Reforzado

BIBLIOGRAFÍA

• MELI, ROBERTO “Diseño Estructural” Limusa• GONZALEZ CUEVAS “Aspectos fundamentales del

Concreto Reforzado” Noriega• GALLO ESPINO OLVERA Diseño Estructural de Casas

Habitación Mc Graw Hill • www.te.ipn.mx/esiaestructuras/inicio/inicio.html.• Obligatorio- Reglamento de Construcciones del D.F. Porrua• Normas técnicas complementarias al RCDF• Comprar Guía de estudios • Obtener el programa de Cómputo RAM Advanse 7.0

http://www.te.ipn.mx/esiaestructuras/inicio/inicio.html

Actividades que los alumnos deberán realizar para la materia ESTRUCTURAS III

1.- Presentar un proyecto arquitectónico que contenga:

1.1 Plantas arquitectónicas ( planta baja, planta alta, planta de azotea 1.2 Fachadas ( principal y posterior 1.3 Cortes arquitectónicos ( transversal y longitudinal )

2.- Sistemas constructivos de muros

3.- Sistemas constructivos de losas

4.- Sistemas constructivos de tinacos

5.- Sistemas constructivos de escaleras

6.- Estructuración de azotea ( indicando simbología )

7.- Estructuración de entrepiso ( indicando simbología )

8.- Cuantificación de cargas muertas sobre azotea (incluyendo cargas vivas )

9.- Cuantificación de cargas muertas sobre entrepiso ( incluyendo muros divisorios sobre estas y cargas vivas )

10.- Transmisión de cargas de losa hacia sus perímetros en azotea

11.- Transmisión de cargas de losa hacia sus perímetros en entrepiso

12.- Totalización de cargas en perímetros ( incluyendo pesos de trabes y pretiles en azotea)

13.- Totalización de cargas en perímetros ( incluyendo pesos de trabes en entrepiso )

14.- Concentración de cargas sobre muros y trabes en los dos niveles

15.- Concentración de cargas sobre castillos

15.- Dispersión de cargas concentrada hacia muros

17.- Cortes en todos los ejes desde azotea hasta cimiento (incluyendo muros)

18.- Cargas sobre terreno ( incluyendo peso de cimentos )

19.- Diseño de la cimentación ( en planta y cortes )

20.- Verificación de la resistencia a cargas verticales de los muros

21.- Verificación de la resistencia a cargas horizontales de los muros

22.-Análisis, cálculo y diseño de trabes por flexión ( azotea y entrepiso)

23.- Análisis, cálculo y diseño de losas por flexión ( azotea y entrepiso)

24.- Revisión de trabes por cortante y diseño de acero por cortante

25.- Cálculo de anclaje de acero longitudinal

26.- Elaborar plano cimentación

27.- Elaborar plano de losas y trabes

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO ESTRUCTURALINTRODUCCIÓN AL DISEÑO ESTRUCTURAL

DEFINICIÓN

El Diseño Estructural es el conjunto de actividades destinadas a definir las acciones que actúan sobre una estructura. La respuesta de esta ante dichas acciones y las propiedades geométricas de los elementos componentes de tal manera de lograr una solución segura, funcional, durable y económica.

PROCESO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

Este proceso involucra los siguientes aspectos:

1.- Estructuración o proyecto estructural: En esta etapa se define el tipo de estructura, los materiales componentes, y las dimensiones de anteproyecto.

2.- Análisis estructural: Esta actividad a su vez se subdivide en tres etapas que son: 2.1 Modelación 2.2 Determinación de Acciones 2.3 Obtención de Elementos Mecánicos y Desplazamientos.

En el Análisis Estructural se debe modelar la estructura, para generar un modelo teórico, que represente lo mas fiel

a la estructura real. Posteriormente se deben establecer las acciones, que actúan sobre la estructura; Estas acciones

deberán combinarse o considerarse por separado durante el proceso de análisis. Finalmente se realizará propiamente

dicho aplicando algún procedimiento manual o alguna herramienta informática (paquetería).

3.- Dimensionamiento Estructural: En este proceso se definen las dimensiones definitivas de la estructura ya sea

revisando las de anteproyecto o calculando nuevas. Para esta actividad se aplican enfoques llamados Criterios de diseño que consideran diversas hipótesis de trabajo, en

estos criterios los mas conocidos son: el criterio Elástico y el criterio Plástico.

EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL

EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Carga por metro cuadrado

Suponiendo que esta losa pesa500 Kgs./ m2 por concepto de carga muerta, y 100 Kgs./ m2 de carga viga; La carga total de la losa será de 600 Kgs/ m2 multiplicada por el área total de la misma.

L = 5.0m B = 3.8.0m

Trabe

1.- ESTRUCTURACIÓN. Se eligió colocar una trabe de concreto armado en el tramo libre A-B

2.- ANÁLISIS ESTRUCTURAL

2.1 MODELACIÓN.

A B

Trabe

Castillos

Figura 1

Figura 2

Diseñar la trabe que soportará la losa de azotea del siguiente ejemplo:

CONSIDERACIONES DE APOYO POSIBLESCONSIDERACIONES DE APOYO POSIBLES

1ª Consideración: Viga simplemente apoyada

2ª Consideración: Viga Subempotrada

MAMB

3ª Consideración: Viga Empotrada

ME ME

Figura 3a

Figura 3c

Figura 3b

Existe giro libre en los extremos libres de la viga.

Existe algún impedimentode giro en los extremos libres de la viga.

Existe total impedimentode giro en los extremos libres de la viga.

0

0

0=θ 0=θ

De acuerdo a los esquemas de deformaciones mostradas si se tiene una carga uniformemente repartida, se podrían tener los siguientes diagramas de momentos.

00

( )8

Lω=+M

2

MAMB

00

10

Lω=)+(M

2

Algunos diseñadores consideran el siguiente modelo

Figura 4a

Figura 4b

El caso de empotramiento perfecto, en la mayoría de estos casos (azotea) no es posible obtenerlo, por lo que solo se considera en algunos casos de trabes de entrepisos.

0

0

DETERMINACIÓN DE ACCIONES DE DISEÑODETERMINACIÓN DE ACCIONES DE DISEÑO

Carga por metro cuadrado

L = 5.0m B = 3.8.0m

Trabe

A B

La carga ya determinada esde 600 Kgs/ m2

TRANSMISIÓN DE CARGA A LA TRABE

Trabe

Área tributaria

a1 =

3.8

0

a2 = 5.0m

Líneas bisectrices a 45º( líneas de falla )

Como se muestra en la figura 6 el peso de las áreas tributarias se transmiten hacia las trabes o los muros perimetrales, por lo que es necesario calcular el valor de dichas áreas.

Figura 5

Figura 6

AREA TRIANGULAR

45º

a1

Área tributaria =

AREA TRAPEZOIDAL

2

a1

2

a1

2a

Área tributaria =

12 a -a

triangular área - 2

a a 21

CARGAS UNIFORMES EQUIVALENTES

L

Wx tributaria área=ω

La carga uniforme equivalente valdrá

Por lo tanto determinando las áreas tributarias del triangulo y del trapecio, bastará con multiplicar por la carga por metro cuadrado y dividir este valor entre el claro correspondiente.

Figura 7

Figura 8

4

)( 21

11 a

22a

a

221 m 5.89 = 61.3- 2

0.5x8.3=triangulo área -

2

a a=trapecio Area

222

1 m 61.3=4

8.3=

4

a=triangulo Area

Kgs/m 707=5

600 x 89.5=ωlosa

Este ultimo valor es la carga que actúa en la trabe por concepto de la carga muerta ( concreto ) y la carga viva considerada.

A continuación se determina la carga muerta debida al peso propio de la trabe.

Volumen de concreto = 2400 Kg/m3

1.0m

1.0m

1.0m

Si se supone que la trabe tiene de dimensiones .20m x.40m , el peso de esta será de:

Kgs/m. 192 = 2400 x 1.0 x x.40 20.=ω .p.p

.20 m

.40 m1.0m

Figura 9

CARGA TOTAL ACTUANDO SOBRE LA TRABE

Kgs/m 707=5

600 x 89.5=ωlosa

Kgs/m. 192 = 2400 x 1.0 x x.40 20.=ω .p.p

00

m/Kg899=192+707=ω

5.0 m

DETERMINACIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS

2

Lω=RB2

Lω=RA

( )8

Lω=+M

2

m/Kgs899=ω

.Kgs2248=2

5x899=R=R BA2248

2248

m-Kg2809=8

5x899=M

2

EI384

Lω5=Y

4

maxcm. 5.0+

240

L=Y .adm

DEFORMACIONES

Figura 10

Figura 11

DISEÑO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL

Dimensionamiento

Criterio Elástico:

En este criterio se diseña de tal modo que los esfuerzos en los materiales no excedan en las secciones críticas un valor de esfuerzo denominado esfuerzo admisible.

HASd

d = Peralte efectivo

Figura 12

H = Peralte total

n as A s

d

Figura 13

En caso de tener una sección de concreto, en la cual no sea posible colocar las varillas en un solo lecho, el peralte efectivo se medirá al centroide de la posición de las varillas. Figura 14

d d

Paquetes Distintos lechos

Mecanismos hipotéticos

Figura 14

fC

CT

TT

x

zM

Esfuerzos admisibles

'cc f 45.0=f Para concreto

ys f 50.0=f Para acero

fS

Se debe establecer por equilibrio, que el momento externo debe ser igual al momento interno.

Se sabe que:

Y que el momento interno vale:

Si hacemos a Z = jd

Considerando la fuerza T: por lo tanto

m-Kgs2809=8

Lω=M

2

.ext

Z T = Z C=M .int

jd x T =M .int

SSS

S Af T A

Tf

De donde el momento interno vale: jdAf =M SS.int

Igualando los momentos, se puede expresar la ecuación como se muestra

jdAf M SS.ext

Despejando a el valor del área de acerojdf

M=A

S

extS

El valor del j se considera como de .90 y el valor de d se calcula con la siguientes ecuaciones:

Kb

M=d o

b

Mα=d

Los valores de alfa y k son constantes que dependen del tipo de materiales usados. Dichas constantes se muestran en la tabla mostrada en el anexo.

Para el caso que nos ocupa si se supone la magnitud del peralte como

d = h – r = d = 40 – 4 = 36 cms.

d h = 40

b =20

r = recubrimiento

El esfuerzo de fluencia de la varilla comercial (AR 42) vale:

2y cm/Kg4200=f

2ys cm/Kg2100=4200x5.=f5.0=f

El área de acero valdrá: 2

sS cm13.4=

36x9.x2100

280900=

jdf

M=A

Esta es el área de acero necesaria que junto con el área de concreto tomarán el momento flexionante generado por las acciones externas.

En la ecuación anterior el momento está expresado en kgs-cm.

4.13/1.27=3.26 var. de ½ = 4# nº 4

Criterio de Diseño por Resistencia ( Plástico ):Criterio de Diseño por Resistencia ( Plástico ):

En este criterio que es el reglamentario se diseña de tal forma, que la resistencia a una acción dada sea de cuando menos 1.4 veces mas grande que la acción de servicio.

El factor mencionado en el párrafo anterior ( 1.4 ) no se aplica en todos los casos pero si en la mayoría y se le denomina factor de carga.

Para los efectos anteriores se define como resistencia a la máxima capacidad a una acción determinada, un elemento estructural puede tener distintas resistencias cuyas unidades corresponden a la acción determinada, por ejemplo: una trabe de concreto reforzado con varillas longitudinales y anillos rectangulares ( estribos ) tiene una resistencia a la compresión, una resistencia a la flexión y una resistencia a la fuerza cortante.

La resistencia para cualquiera de estos efectos, partiendo de mecanismos hipotéticos en los cuales se plantean condiciones de máxima capacidad.

Las acciones últimas se denominan a el valor que resulta de multiplicar las acciones de servicio por el factor de carga.

4.1x A= f xA=A serv.cargaSu

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO ESTRUCTURALINTRODUCCIÓN AL DISEÑO ESTRUCTURAL

Reglamento de construcciones del Distrito Federal

Art.172.- Describe el contenido para garantizar los alcances reglamentarios del diseño estructural.

Art.173.- Describe los títulos de las normas técnicas complementarias, las cuales son:

• Diseño por viento• Diseño por sismo• Diseño y construcción de cimentaciones• Diseño y construcción de estructuras de mampostería• Diseño y construcción de estructuras de concreto• Diseño y construcción de estructuras metálicas• Diseño y construcción de estructuras de madera

Art.174.- Las estructuras pueden clasificarse de acuerdo a el efecto que puede ocasionar la falla de la estructura y se puede ilustrar como se muestra en el siguiente esquema:

CL

AS

IFIC

AC

IÓN

DE

LA

S E

ST

RU

CT

UR

AS A

B

B1

B2

Estructuras cuya falla puede causar la pérdida de un número elevado de vidas, de bienes económicos, culturales etc. Por ejemplo:Hospitales, Estadios, Plantas energéticas, Museos etc.

Edificios destinados a vivienda, Oficinas, Locales comerciales, hoteles.

Edificios de mas de 15m de altura y mas de 3000m2

Construidos en zona III ó mas de 30m de altura, mas de 6000 m2 , con locales que reúnan mas de200 personas y estén ubicados en zona I y II

Todas las demás.

Art.174.-

Art.175.- Zonificación geotécnica de la ciudad de MéxicoArt.175.- Zonificación geotécnica de la ciudad de México

Zonificación geotécnica de la ciudad de México

Para fines de estas disposiciones el D.F. se encuentra dividido en las zonas mostradas, dependiendo del tipo de suelo.

Art.176.- Establece los requisitos de regularidad en el proyecto estructural.

1.- Planta simétrica

1.-Simetría

Planta

2.- La relación de su altura con la dimensión menor de la base no debe de pasar de 2.5

1

2.5

3.- La relación de largo y ancho de la base no debe de pasar de 2.5

2.5

1

4.- En planta no se tendrán entradas ni salientes, cuya dimensión en la planta, sea mayor a la medida paralelamente a la dirección que se considere de la entrada o saliente.

SS1

X

X1

S2

X2

Siempre (S) mayor que (X)

5.- Se debe tener un sistema de techo ó piso rígido y resistente.

Sistema de piso

7.- El peso total de cada nivel considerado para diseño sísmico no será mayor que el del peso inmediato inferior, ni menor del 70% de dicho peso.

8.- Ningún tendrá un área mayor que la del piso inmediato inferior, ni menor que el 70% de este.

9.- Todas las columnas estarán restringidas en todos los pisos en dos direcciones ortogonales.

6.- No se deben de tener en el piso ó techo huecos cuya dimensión exceda el 20% de el área en planta del piso ó techo y ninguna de las dimensiones individuales del hueco será mayor al 20% de la dimensión paralela al lado de dicho hueco.

AA1 a

b

a1

b1

Siempre A1 menor al 20% de A Siempre a1 y b1 menor

al 20% de a y b

ART. 177.- Se establece la obligación de separar las construcciones entre si, de acuerdo a lo marcado en el articulo 211.

ART. 178.- Establece la obligación de fijara adecuadamente los acabados en las fachadas y en escaleras.

ART. 179.- Se establece la obligación de realizar cálculos de seguridad estructural, para elementos adicionales, como muros divisorios equipo etc.

Art. 179 hasta el 240

Hacer síntesis

Figura 4.1.1.1. Primer caso: Losa

Determinación de pesosDeterminación de pesos

L1

1m

1m

L2

e=.10m

Figura 4.1.1.2 Segundo caso: Muro de tabique

1m.

1m.

.15m.

Cálculo de el peso de un metro cuadrado de losa, cuyo espesor es de 10 centímetros.

volumen x γ =mKgs./ W 2

e x x1.0 1.0 x γ = W

2mKgs/ 240 =.10 x 1.0 x 1.0 x 2400 = W

Cálculo de el peso de un metro cuadrado de muro, cuyo espesor es de 15 centímetros.

volumen x γ =mKgs./ W 2

e x x1.0 1.0 x γ = W

2mKgs/ 225.0 =.15 x 1.0 x 1.0 x 1500 = W

Figura 4.1.1.3 Tercer caso: Trabe

1m.

.40m.

.15m.

L

Figura 4.1.1.4 Cuarto caso: Columna

h

1m

.15m.20m

Cálculo de el peso de un metro lineal de trabe de concreto, cuyo peralte es de 40 centímetros. Y ancho es de 15 centímetros

m.l.Kgs/ 144 =.40 x .15 x 1.0 x 2400 = W

Cálculo de el peso de un metro lineal de columna de concreto, cuya sección es de 15x20 centímetros.

m.l.Kgs/ 72 =.20 x .15 x 1.0 x 2400 = W

Figura 4.1.1.5 Quinto caso: Cimiento de mampostería

H =1.1m

B =.80m

1m

L

b =.30m

Figura 4.1.1.7 Séptimo caso: Perfil metálico

1.0mB = 15.24cm.

B = 7.62cm

e = .635cm

Los pesos de este tipo de elementos se determinan de la misma forma que la mostrada para otros materiales solo que en este caso habrá que considerar el peso volumétrico del material del elemento. Ahora cuando el tipo de perfil tiene muchas irregularidades como se muestra en los perfiles comerciales, generalmente sus características físicas ya se han determinado por el fabricante. Para nuestro caso el peso volumétrico del acero se considero de 7850 Kg/ m3

m.l.Kgs/ 1573=0.1x1.1x2

30+.80 x 2600 = W

kg/m en metro por cimiento del Peso

unit. long. x área x P=P .volm/cim

kg/m en metro por perfil del Peso

cm542.18=.635x2) (7.62x+1.28).635-24.15(=Área 2

Kg/m 14.55 =7850 x 1.0 x m 0018542.=perfil del peso 2

Diseñar la trabe que soportará la losa de azotea del siguiente ejemplo:

Figura 4.2 peso de tinacos y bases

1.05 m

PESO DE TINACO Y BASES DE SOPORTEPESO DE TINACO Y BASES DE SOPORTE

P

2

P

2

P

P = Peso del tinaco mas el peso del agua

Kgs1320=1100+220=P

Considerando que el peso propio del tinaco es de 220 Kgs.y que es d una capacidad de 1100 litros, se tiene:

Suponiendo que las bases que soportan el tinaco son de tabique de barro recocido con acabados de mortero por ambas caras.

Peso de las bases = 270 Kg/ m x 1.05 x 2 = 567 Kgs

P1 = ( peso de tinaco + peso del agua + peso de las bases) 2

P1

1887=567+1320=P1

Ahora el peso que se transmite por estos concepto pero por cada base vale:

Kg/base 944=2

1887=

2

P1

SISTEMA CONSTRUCTIVO

LOSA HORIZONTALLOSA HORIZONTAL

2.0 cm..5 cm.

3.0 cm.

12.0 cm.

10.0 cm.

1.5 cm.

Enladrillado

Mortero

Losa de concreto

Relleno de tezontle

Yeso

Impermeabilizante

CARGAS UNITARIAS

MATERIAL ESPESOR PESO VOLUMETRICO CARGAENLADRILLADO .02 1500 30

IMPERMEABILIZANTE 5MORTERO .03 2100 63

RELLENO DE TEZONTLE .12 1200 144LOSA DE CONCRETO .10 2400 240

YESO .02 1500 30CARGA MUERTA por concreto 20

ADICIONAL por mortero 20CARGA MUERTA 552MW

metros

Kgs / m2

Kgs/m3

LOSA INCLINADA (con pendiente mayor al 5%)

TejaMortero

Losa de concreto

Yeso

pendiente mayor al 5%)

MATERIAL ESPESOR PESO VOLUMETRICO CARGATEJA .03 1500 42

MORTERO .01 2100 21LOSA DE CONCRETO .10 2400 240

YESO .015 1500 23CARGA MUERTA POR CONCRETO 20

ADICIONAL POR MORTERO 20CARGA MUERTA 366

mW

mW

Kgs/m3m.

Kgs / m2

1.0 cm

1.5 cm.

10 cm.

MATERIAL AZULEJO MORTERO TABIQUE MORTERO AZULEJOESPESOR .008 .03 .14 .02 .03

P.VOL. 1800 2100 1500 2100 650

W Kgs/ cm2 14 63 210 42 20

MATERIAL AZULEJO MORTERO TABIQUE MORTERO ESPESOR .008 .03 .14 .02

P.VOL. 1800 2100 1500 2100

W Kgs/ cm2 15 63 210 30

MATERIAL AZULEJO MORTERO TABIQUE YESO ESPESOR .008 .03 .14 .015

P.VOL. 1800 2100 1500 2100

W Kgs/ cm2 15 63 210 23

MATERIAL MORTERO TABIQUE MORTERO ESPESOR .02 .14 .02

P.VOL. 2100 1500 2100

W Kgs/ cm2 42 210 42

MATERIAL MORTERO TABIQUE YESO ESPESOR .03 .14 .015

P.VOL. 2100 1500 1500

W Kgs/ cm2 63 210 23

MATERIAL YESO TABIQUE YESO ESPESOR .015 .14 .015

P.VOL. 1500 1500 1500

W Kgs/ cm2 23 210 23

MATERIAL YESO TABIQUEESPESOR .015 .14

P.VOL. 2100 1500

W Kgs/ cm2 23 210

MATERIAL TABIQUEESPESOR .14

P.VOL. 1500

W Kgs/ cm2 210

1000

AZULEJO- MORTERO

366 1000

950 880915

AZULEJO- AZULEJO

366

950 915 880

AZULEJO- YESO

366 1000 950 915 880

706

MORTERO-YESO

263 710 685 660 630

MORTERO-MORTERO

YESO-YESO

256 690

765 735294 794

665 640 615

YESO-APARENTE

233 630 605 580 560

550 525 500

APARENTE-APARENTE

210 570

2.7 2.6 2.5 2.4SISTEMA: MUROS DE TABIQUE CON DIFERENTES RECUBRIMIENTOS CARGA

CARGA W ( kg/ m )ALTURA DE MUROS ( en metros )

SISTEMA: PRETILCEJA DE REMATE DE CONCRETO ARMADO W = 35 Kgs / m2

CON MURO DE TABIQUE MACIZO HECHO A MANO CON RECUBRIMIENTO MORTERO- MORTERO W = 270 Kgs / m2

H en m.

1.0 .90 .80 .70 .60 .50 .40 .30

h muro .94 .84 .74 .64 .54 .44 .34 .24

Wp en Kgs/m 254 227 200 173 146 119 92 64

WT en Kgs/m 290 263 236 209 182 155 120 101

SISTEMA CONSTRUCTIVO DE PRETILSISTEMA CONSTRUCTIVO DE PRETIL

H h

.06

SISTEMA: VENTANA DE PISO A TECHO CON HERRERÍA TUBULARCON VIDRIO PLANO W = 75 Kg/ m

H en metros

W en Kgs / m

2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2

203 195 188 180 173 165

h h

H en metros 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2

SISTEMA. MURO- VENTANA HERRERÍA TUBULAR CON VIDRIO PLANO W = 75 Kgs / m MURO DE TABIQUE MACIZO HECHO A MANO

CON RECUBRIMIENTO YESO – MORTERO W = 263 Kgs / m

h = ventana

WV en Kgs / m

WT en Kgs / m

1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2

128 120 113 105 98 90

391 383 376 368 361 353

H H

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE VENTANASSISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE VENTANAS

h

muro muro

h

a 2 = 5.0 m

.

a1 = 4.0 m

.

Perímetro de tablero

Muro paraleloal claro largo

Muro paraleloal claro corto

CARGAS EQUIVALENTES DEBIDAS A MUROS DIVISORIOSCARGAS EQUIVALENTES DEBIDAS A MUROS DIVISORIOS

Coeficientes para transformar cargas lineales en equivalentes

uniformes por m2

Relación de claros m = .5 .8 1.0

Muro paralelo a lado corto 1.3

1.5 1.6

Muro paralelo a lado largo 1.8 1.7 1.6

2

1

a

a

Ejemplo de aplicación :

80.=5

4=

a

a=m

2

1 Peso del muro completo = 1296 Kg

Carga equivalente uniforme = ecoeficient xtablero del área

muro del total peso

2eequivalent m/Kg97=5.1x

20

1296=w

Ver tabla para obtener coeficientes

Cargas vivas Cargas vivas

Cargas vivas máximas para el diseño de casas habitación especificadas en el Reglamento de construcciones para el Distrito Federal1.- Valor de las cargas según el RCDF-19762.- Valor de las cargas según el RCDF-19933.- Valor de las cargas según el RCDF-2003 Modelos de cargas vivas para1.- Carga sostenida instantánea2.- Carga extraordinaria3.- Modelo de simulación de Montecarlo

Destino del piso o cubiertaCarga media

( kg/m2 )

Carga instantánea

( kg/m2 )

Carga máxima ( W )

( kg/m2 )Observaciones

Habitación (casa habitación,

apartamentos,viviendas, cuartos de hotel,internados de escuelas, cuarteles, cárceles, correccionales, hospitales, oficinas, despachos y laboratorios.

70 90 ( 1 )

Observaciones:

( 1 ) Por lo menos en una estancia o sala comedor de las que contribuyen a la carga de una viga, columna u otro elemento estructural de una casa habitación, edificio de departamentos o similar debe considerar para su diseño estructural W = 250 kg / m2 y en las demás, según corresponda el área tributaria ( A ) en cuestión

2/1A420120

Valor de las cargas según el RCDF-1976


Destino del piso o cubiertaCarga media

( kg/m2 )

Carga instantánea

( kg/m2 )

Carga máxima ( W )

( kg/m2 )Observaciones

Habitación (casa habitación,

apartamentos,viviendas, cuartos de hotel,internados de escuelas, cuarteles, cárceles, correccionales, hospitales, oficinas, despachos y laboratorios.

70 90 170 ( 1 )

Observaciones:

( 1 ) Para elementos con área tributaria mayor de 36 m2 W podrá reducirse tomándola igual a 100 + 420 A-1 /2 ( A es el área tributaria en metros cuadrados ). Cuando sea mas desfavorable, se considerará en lugar de W, una carga de 500 kg aplicada sobre un área de 50cm x 50 cm en la posici ón mas crítica. Para sistemas de pisos ligeros con cubierta rigidizante, se considerará en lugar de W, cuando sea mas desfavorable, una carga concentrada de 250 kg para el diseño de elementos de soporte y de 100 kg para el diseño de la cubierta, en ambos casos ubicada en la posición mas desfavorable. Se considerarán sistemas de piso ligero aquellos que formados por tres o más miembros aproximadamente paralelos y separados entre sí no mas de 80 cm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien clavadas u otro material que proporcione una rigidez equivalente. El RCDF –1993 a diferencia del RCDF-1976 no considera dentro del mismo destino de piso o cubierta de habitación a oficinas, despachos y laboratorios.

Valor de las cargas según el RCDF-1993 y 2003


230

210

190

170

150

130

Ca

rga

en

kg

/

m2

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105

Área en m2

Cargas vivas para casa habitación

Comparación de cargas máximas de diseño recomendadas en diferentes versiones del RCDF

Reglamento 1976 Reglamento 1993 Reglamento 2003

Plantas arquitectónicasPlantas arquitectónicas

Planta bajaPlanta baja

E

A

1 5

B

C

D

3.00

2.00

3.00

.50

8.50

7.50

4.0 3.50

8.50

cocina

comedor

sala

vestíbulo

sube

Proyección de azotea

E. P.

toilet

N + 0.0

5 cm. sep.

2

4

4I

A

A

Planta altaPlanta alta

7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

baño

Sala t.v.

recamara

baja

recamararecamara

N + 2.4

3

3IA

A

1.50 2.50

fachadasfachadas

Fachada principalFachada principal Fachada posteriorFachada posterior

2.4

2.4

.40

1.2

6.4

2.5 1.5 1.3 2.2. 2.20 1.152.3 1.85

3.9

EDCBA

.50 3.0 2.0 3.0

Corte arquitectónico A-ACorte arquitectónico A-A

.80

.10

2.7

.40

2.40

Pendiente Pendiente

Planta azoteaPlanta azotea

7.50

3.00

E

D

A

5.50

8.50

B A. P.B A. P.

Pendiente

Pendiente

2%6%

EstructuraciónEstructuración Azotea Azotea Entrepiso Entrepiso

7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.50

Muro de carga

Muro divisorio

Trabe

Cerramiento Castillo

E

B

C

D

1 54

1 544.00 3.50

3.00

2.00

3.0

8.50

Simbología

Proyección de losa de azotea

Tabla de cargas vivas unitarias en kg / m2Tabla de cargas vivas unitarias en kg / m2

Destino de piso o cubierta W Wa Wm Observaciones

a)Habitación departamentos, cuartos de hotel, internados, cuarteles, cárceles, hospitales y similar 70 90 170 (1)

b) Oficinas, despachos y laboratorios 100 180 250 (2)

c) Comunicación para peatones (pasillos,escaleras, rampas, vestíbulos y pasajes de acceso 40 150 350 (3), (4)

d) Estadios y lugares de reunión sin asientosIndividuales 40 350 450 (5)

e) Otros lugares de reunión (templos, cines,teatros, gimnasios, salones de baile, restaurantes, bibliotecas, aulas, salones de juego y similar 40 250 350 (5)

f) Comercios, fabricas y bodegas .8Wm .9Wm Wm (6)

g) Cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 5% 15 70 100 (4), (7)

h) Cubiertas y azoteas con pendiente mayor de 5% 5 20 40 (4), (7), (8)

i)Volados en vía pública (marquesinas, balcones y similares) 15 70 300

j) Garages (estacionamientos para automóviles) 40 100 250 (9)

Azotea Azotea

7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.501 54

Entrepiso Entrepiso

E

B

C

D

1 544.00 3.50

3.00

2.00

3.0


Losas perimetralesLosas perimetrales

Losa 1 Losa 2

Losa 3 Losa 4

Losa 5 Losa 6

Tinaco y bases apoyados en muro 4

Losa 7 Losa 8

Losa 9 Losa 10

Losa 11 Losa 12

Rampa

Muro de baño sobre losa

Muro de closet sobre losa

3

AzoteaTransmisión de cargas


7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.501 54

Losa 1652 Kg/m2

Tinaco y bases

Tinaco = 944 Kgs

La carga que se tiene en las diversas losas se transmite hacia los elementos verticales como se muestra en el esquema de la derecha, se considero que la cargas muertas calculadas por metro cuadrado en las losas son las siguientes:Para losas de azotea con pendiente menor al 5% = 552 Kgs/m2 y para losas con pendiente mayor al 5% = 366 Kgs. /m2.Ahora la carga viva para cubiertas con pendiente menor al 5% es 100 Kgs/m2, y 40 Kgs/m2 para pendientes con mas del 5%, por lo tanto:

552 +100 = 652 Kgs/m2 366 +40 = 406 Kgs/m2

Losa 2652 Kg/m2

Losa 3406 Kg/m2

Losa 4406 Kg/m2

Losa 5406 Kg/m2

Losa 6406 Kg/m2

Articulo 199 R.C.D.F.

Tinaco = 944 Kgs

En a transparencia 17 se muestra la obtención del peso de los tinaco, incluyendo el peso que genera el agua, y el peso propio de las bases.


Modelos de cargas vivas como procesos estocásticos

Una estructura durante su vida útil se ve sometida a variaciones estocásticas de la carga viva. La magnitud y duración de las cargas no se puede conocer en forma exacta ya que son variables en el tiempo, sin embargo estas variaciones se pueden representar mediante modelos que representan el comportamiento aleatorio de dichas cargas.

Para representar las cargas vivas consideraron los que elaboraron este trabajo que la carga viva total que actúa sobre un área de piso esta compuesta por cargas sostenidas y cargas extraordinarias.

Carga sostenida instantánea

Las cargas sostenidas instantáneas que actúan sobre construcciones habitacionales de interés social son:

Sillones , libreros, muebles de cocina, baños etc. Y personas que habitan estos edificios.

Su intensidad se considera constante durante un intervalo de tiempo y varía si existe por ejemplo cambio de habitantes ( casa rentada), en función de esto se elaboró un estudio estadístico encontrándose valores medios de la carga

Tiempo en años

Car

ga

Los valores medios de la carga son independientes del área del piso

um)u(E

Sin embargo la varianza si depende del área del piso

A)u(Var

2x2

a

donde

E (..) = valor esperado

u = carga sostenida uniformemente repartida sobre el área del piso

Mu= media de la carga viva

Var ( ) = varianza

varianza de la carga viva, que es función del área

Constante experimental que resulta de un ajuste razonable de datos de las cargas en pequeñas áreas

2a

2x

Entrepiso Entrepiso

E

B

C

D

1 54

4.00 3.50

3.00

2.00

3.0


Losa 7 Losa 8

Losa 9Losa 10

Losa 11 Losa 12

Rampa

Muro de baño sobre losa

Muro de closet sobre losa

ENTREPISOTransmisión de cargas

ENTREPISOTransmisión de cargas

El mismo proceso que se utilizo en azotea se efectúa en el entrepiso solo que habrá que tomar en cuenta el sistema de piso que se proyecto, para estimar correctamente la carga muerta.



Tabla de trasmisión de cargas de losas hacia sus apoyos en azotea

1a 2a LOSA

1 3.0 4.0 652 217 2.25 488 3.75 611

W1a

w4

a-

2aa 2

121

4a 2

1

1

21

4awa

2T a

WA

Área trap.

2 3.0 3.5 652 217 2.25 488 3.0 558 3 2.0 4.0 406 203 1.0 203 3.0 301 4 2.0 3.5 406 203 1.0 203 2.5 290

5 3.5 4.0 406 116 3.06 355 3.94 400

6 3.5 3.5 406 116 3.06 355 2.525 355

Carga en el lado corto Carga en el lado largo

c.c c.l.

Estos valores de carga resultantes están en kg/m



7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.501 54

Losa 1652 Kg/m2

Tinaco y bases

Tinaco =

Losa = 611

Losa = 611 Losa = 558

Losa = 558

Losa = 301

Losa = 301

Losa = 400

Losa = 290

Losa = 400

Losa =355

Losa = 290

Losa = 355

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

488

Losa 2652 Kg/m2

Losa 3406 Kg/m2

Losa 4406 Kg/m2

Losa 5406 Kg/m2

Losa 6406 Kg/m2

De acuerdo a lo mostrado en la diapositiva # 6 las cargas que se transmiten hacia los muros, o hacia las trabes son las siguientes:

triangular área - 2

a a 21Área tributaria =

AREA TRAPEZOIDAL

AREA TRIANGULAR

Área tributaria =4

a=

2

)2

a(a 2

1

11

Multiplicando el valor de las áreas triangular y trapezoidal por el valor de la carga por metro cuadrado se obtienen las cargas equivalentes en unidades de Kgs./ m.En la tabla se muestran los valores de dichas cargas.

Tinaco = 944 Kgs

Tinaco = 944 Kgs



7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.501 54

Tinaco y bases

Tinaco =

Losa = 611

Losa = 611 Losa = 558

Losa = 558

Losa = 301

Losa = 301

Losa = 400

Losa = 290

Losa = 400

Losa =355

Losa = 290

Losa = 355

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

488

Tinaco = 944 Kgs

Tinaco = 944 Kgs

En la planta se muestran las cargas producidas por las losas, el tinaco, el pretil, y los pesos propios de trabes.

Peso de pretil=236 Kgs / m

P = 236 P = 236

Peso propio de trabe eje E = 108 Kgs / m

Pretil de 80 cm de altura

Trabe de 15 x 30

Pp = 108

Peso propio de trabe eje D y A = 144 Kgs / m

Trabe de 15 x 40

Pp = 144Pp = 144

Pp = 144 Pp = 144

La totalización de cargas sobre muro y trabes se muestra en la siguiente diapositiva.



7.50

3.50

3.00

2.00

3.50

E

C

D

A

3

3I

1.50 2.501 54

Tinaco y bases

Tinaco =

Losa = 611

Losa = 611 Losa = 558

Losa = 558

Losa = 301

Losa = 301

Losa = 400

Losa = 290

Losa = 400

Losa =355

Losa = 290

Losa = 355

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

488

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

203

Lo

sa =

355

Lo

sa =

488

Lo

sa =

488

Tinaco = 944 Kgs

Tinaco = 944 Kgs

P = 236 P = 236

Pp = 108

Pp = 144Pp = 144

Pp = 144 Pp = 144

847902

Losa = 611

Losa = 301

1056 992

701 645

901

544 499

710

406

La totalización de las cargas en los ejes mostrados en este esquema de azotea, son los marcados con color guinda y están dados en unidades de kilogramos por metro lineal, solo para el caso del tinaco existe diferencia, pues la carga que se trasmite al muro se considero como concentraciones estimadas en kilogramos, y marcada en color azul.

8.50

944 Kgs.

944 Kgs.

1.5

1.5

1.04.0

4

mu

ro=

560

mu

ro=

560

mu

ro=

560

mu

ro=

560

mu

ro=

560

mu

ro=

560



1

E

Cargas de azotea sobre el eje E

847 Kgs / m 902 Kgs / m

45

Cuando los huecos sean menores de 2 metros se considera que el muro es corrido.

Considerar el muro corrido

Hueco de ventana

Trabe

4



1

E

Cargas de tinaco y bases en azotea sobre el eje 4

54

P

2

P2

P

2

P1944 Kgs.

944 Kgs.

1.5

1.5

1.04.0

4

1

D

Azotea

Entrepiso

3I 4 5

D

Transmisión de cargasTransmisión de cargas

Cargas en azotea y entrepisos sobre el eje D en azotea y entrepiso

Cargas de losas hacia muro Cargas de losas hacia trabe

Tramo de losa

Muros de planta altaCastillos

Muros de planta baja

En el eje 5 existe muro de carga, pero en el esquema se omitió, para que se visualice mejor la transmisión de cargas.

Transmisión de cargas a la cimentaciónTransmisión de cargas a la cimentación

Cargas tributarias de losa en Kgs.

Cargas tributarias de losa

Cargas totales debidas al muro en Kgs.

Cargas totales debidas al muro

Cargas totales debidas al peso propio del cimiento en Kgs.

( Ejes completos )

La suma de todas las cargas, tanto de losas como de muros y pesos propios de los cimientos se suman, actuando sobre el terreno; esta carga total se divide entre la distancia del eje, para determinar la carga por metro lineal.

losa de W

muro de W

muro de W

cimiento de W

Cargas totales debidas al pes propio

del cimiento en Kgs. / m.

Transmisión de cargas a la cimentaciónTransmisión de cargas a la cimentación

Cargas tributarias de losa en Kgs / m.

Cargas tributarias de losa

Cargas debidas al muro en Kgs./ m

( Eje unitario )

La suma de todas las cargas, tanto de losas como de muros y pesos propios de los cimientos se suman, actuando sobre el terreno; esta carga por metro es la misma que la obtenida con el primer criterio.cimiento de W

losa de ω

muro de ω

muro de ω

losa de ω

Peso de escaleraPeso de escalera

s

2.0

1.0

1.0

1.0 2.0

N +2.7

N +0.0

2.522.161.80

1.441.08

0.72 O.36

O.00

.28 .28 . 28 1.0 .15

3.00.

El peralte se calculo de 18 cms. Y la huella de 28 cms para subir un entrepiso de 2.70 mts., por lo tanto se obtuvieron 15 peraltes.Para calcular el peso de la escalera se considero que la losa es de 10 cms. de espesor y de concreto armado, los escalones se consideraron construidos de tabique rojo recocido.

PlantaCorte

Escalera Rampa de concreto y

Escalones de mampostería

MATERIAL ESPESOR PESO VOLUMETRICO CARGALOSA DE CONCRETO .10 2400 240PLAFÓN DE YESO .02 1500 30

ESCALONES P/2=.09 1500 135CARGA MUERTA POR CONCRETO 20

ADICIONAL POR MORTERO 20CARGA MUERTA 445

CARGA VIVA 350

CARGA VIVA 1240 Kgs / m 2

Para definir peraltes y huellas de la escalera utilizamos la siguiente ecuación 2P + H = 64

Isométrico de EscaleraIsométrico de Escalera

Rampa de escalera

Descanso

Losa de entrepiso

Apoyo de rampa en el muro

Escalones forjados de Tabique de barro

C

h

h

Carga concentrada en castillo

Muro

Castillo

C

h

C=ω :1 Caso C

Transmisión de concentracionesPor medio de castillos


h

La carga se transmite a 45º y dependerá de la dimensión del muro adyacente al castillo, el valor de la carga ( ) actuando sobre el cimiento

cω

C

h

2h

C


Muro

Castillo

h2

C=ω :2 Caso C



C

h

CCarga concentrada en castillo

Muro

Castillo

C



h/)c+c(=ω :3 Caso 21C

C1 C2

h


Muro

Castillo

h

c=ω o )

h

c(=ω :4 Caso 2

C1

C

2cω1cω



Diseño de CimentaciónDiseño de Cimentación

El peso del cimiento varía entre un 20 y un 30 por ciento del peso de la superestructura.

C/SC/ST/S ω 2.0+ω=ω S/CT/S ω 1.2 = ω

Cálculo de ancho base

El esfuerzo resistente del terreno debe de ser como mínimo de un 40% mas grande que el esfuerzo actuante producido por las cargas externas.

1.4q qR

Suponiendo una distribución uniforme de esfuerzos de contacto xB0.1

ω=q T/S

B

1.0

Bω4.1

=q T/SR

R

T/S

qω4.1

=B

El valor de es el esfuerzo de diseño del terreno obtenido por un estudio de mecánica de suelos, dado en Kgs/ m2

Rq


El diseño de cimientos de mampostería se realiza solo por compresión pues la falla por cortante se define al considerar la forma del cimiento.

PEXTERNA

Reacción del terreno

Suponiendo un elemento diferencial que esta sujeto al los esfuerzos mostrados, se genera en el elemento una tensión diagonal que tiende a fracturar el cimiento perpendicularmente a la dirección de dicho esfuerzo.

Tensión diagonal

Compresión diagonal

VXY VXY

VYX

VYX

Línea de falla

Línea de falla

la línea de falla se produce a 45º en materiales como el concreto pero en materiales tan heterogéneos como la mampostería el ángulo fluctúa entre los 56º .

1

1.5

Angulo 56º


Para determinar el peralte en cimientos de mampostería se utilizan las ecuaciones siguientes:

Cimientos de dos escarpios Cimientos de lindero

1.0v vc

B

Dalas de repartición

1.0

B

c v

HH

Primeramente se obtienen los anchos de cimentación (B) enseguida se determina el valor del vuelo (V) y por último se obtienen los peraltes (H)

R

S/t

q

1.4ωB

2

C-B=V

V5.1=HR

t/S

q

ω4.1=B

C-B=V

V5.1=H

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Copia de Curso de Estructuras III.ultima Ppt