TRABAJO PRÁCTICO Trabajo Práctico N ro :1 Tema: Diseño Estructural y Análisis de Carga Fecha de realización: 13/03/15 Grupo Nro: Integrantes: 1. MARTINEZ, Marta Noemí 2. MARTINEZ RAMIREZ, Alexis Sebastián 3. ROJAS, Pablo Iván 4. VOGEL, Gerardo Alonso AÑO 2015
MEMORIA DESCRIPTIVA Partiendo de un edificio con local comercial en planta baja y 7 departamentos en cada uno de las 3 plantas superiores analizaremos el diseño arquitectónico del mismo para predimensionar los elementos de hormigón armado (losas y vigas) con sus valores mínimos, plantear las cargas de servicios para el uso de los departamentos y pesos propios del sistema estructural (losa, contrapiso, carpeta y piso) utilizando para ellos las hipótesis establecidas en las normas CIRSOC 101-05 y 201-05. Analizaremos dos opciones para el tipo de losa a ocupar, siendo una losa maciza y la otra losa alivianada con telgopor. Se tratara de hacer coincidir lo mejor posible las columnas entre la planta baja y los pisos superiores e intentar con las vigas coincidentes con la mampostería en la mayoría de los casos en cada planta. LOSAS PRE-DIMENSIONAMIENTO PRIMER PISO Como primera alternativa se proyectaran los pisos impares (primer piso y tercer piso) como losas macizas. Utilizando las normas CIRSOC 201 hallamos la relación de luces (β) para cada losa de la planta, esto nos permitirá simplificar el número de vigas que absorberán cargas en la losa a la que están vinculadas, pudiendo despreciar la capacidad portante de las vigas más cortas en la relación de luces mayores o iguales a 2 (β 2). Así podemos diferenciar entre losas unidireccionales (descargan en una dirección) y losas bidireccionales (descargan en ambas direcciones). Para ambos tipos de losas se deben hallar un coeficiente ϒ que se utilizan para determinar espesores mínimos de losas: para losas unidireccionales se utiliza la tabla 9.5.a) y para bidireccionales la tabla C 9.5.3.2. En ambas tablas se deben interpolar los valores. El espesor mínimo se calcula dividiendo la luz corta de la losa por su respectivo valor de ϒ, adoptando un espesor que sea mejor manejable en obra (redondeos).
Losa Luz Menor Luz Mayor Relacion de Lados Ly/Lx= β Tipo de losa Factor ϒ de losa [cm] adoptado[cm] 001 5,7 6,5 1,14 bidireccional 35,014 16,28 17 002 1,4 3,4 2,43 unidireccional 28 5,00 12 003 5 5,7 1,14 bidireccional 38,018 13,15 14 004 5 5,7 1,14 bidireccional 38,018 13,15 14 005 1,4 3,4 2,43 unidireccional 28,000 5,00 12 006 5,7 6,5 1,14 bidireccional 38,018 14,99 15 007 5,3 5,7 1,08 bidireccional 38,009 13,94 14 008 1 4,7 4,70 unidireccional 10,000 10,00 12 009 6,5 6,6 1,02 bidireccional 38,002 17,10 18 010 3,4 6,6 1,94 bidireccional 38,118 8,92 12 011 5 6,6 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 012 5 6,6 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 013 5 6,6 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 014 5 6,6 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 015 5,3 6,6 1,25 bidireccional 38,031 13,94 14 016 1 5,7 5,70 unidireccional 10,000 10,00 12 VIGAS Para comenzar con el predimensionamiento de las vigas las clasificamos como simplemente apoyadas, continuas en un extremo, en dos extremos y en voladizo (no posee este tipo de viga en nuestro propuesta estructural). Utilizando la tabla 9.5.a) se obtienen los coeficientes ϒ para cada uno de los tipos de vínculos de las vigas. Para hallar la altura mínima utilizamos este coeficiente dividiendo a la luz de la viga, luego adoptamos una altura manejable en obra. Para el ancho de la viga adoptamos valores que entre los integrantes del grupo lo discutimos, siendo un valor que no representa una mejora tan importante como la altura de la misma a la resistencia a la flexión.
Viga Longitud Condición de Vinculo Factor ϒ Altura (cm) Altura adoptada (cm) Ancho adoptado (cm) 001 6,53 Simplemente apoyada 16 40,81 41 35 02 4,99 Continua en una dirección 18,5 26,97 27 25 003 4,98 Continua en una dirección 18,5 26,92 27 25 004 6,46 Continua en una dirección 18,5 34,92 35 30 005 5,31 Continua en una dirección 18,5 28,70 29 25 006 6,53 Continua en una dirección 18,5 35,30 36 30 007 3,38 Continua en dos direcciones 21 16,10 17 15 008 4,99 Continua en dos direcciones 21 23,76 24 20 009 4,98 Continua en dos direcciones 21 23,71 24 20 010 3,3 Continua en dos direcciones 21 15,71 16 15 011 4,84 Continua en dos direcciones 21 23,05 24 20 012 5,31 Continua en una dirección 18,5 28,70 29 25 013 6,53 Continua en una dirección 18,5 35,30 36 30 014 3,38 Continua en dos direcciones 21 16,10 17 15 015 4,99 Continua en dos direcciones 21 23,76 24 20 016 4,98 Continua en dos direcciones 21 23,71 24 20 017 3,3 Continua en dos direcciones 21 15,71 16 15 018 4,84 Continua en dos direcciones 21 23,05 24 20 019 5,31 Continua en una dirección 18,5 28,70 29 25 020 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 021 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 022 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 023 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 024 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 025 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 026 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 027 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 028 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 029 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 030 6,58 Simplemente apoyada 16 41,13 42 35 031 5,73 Simplemente apoyada 16 35,81 36 30 032 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 033 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25 034 6,58 Continua en una dirección 18,5 35,57 36 30 035 5,73 Continua en una dirección 18,5 30,97 31 25
LOSAS ALIVIANADAS PRE-DIMENSIONAMIENTO SEGUNDO PISO Se utilizan los valores de relación de luces calculados para la losa maciza del primer piso, obteniéndose las mismas losas unidireccionales y bidireccionales. Para obtener el espesor mínimo de cada losa se ocupan los coeficientes ϒ de la tabla 9.5.a para las losas derechas y los de la tabla C 9.5.3.2 para las losas cruzadas. Se considera una capa de compresión de 6 cm, y una altura de los nervios igual a la calculada con la tabla menos los 6 centímetros de la capa de compresión. Luego se divide la losa en módulos de 0,8m x 0,8m y se calcula su volumen. Según el CIRSOC 201-05 la separación mínima entre módulos es de 10cm, el cual se adopta para el diseño. Rellenando cada módulo con telgopor, y despreciando su peso, el área de vacío de cada módulo será de 0,7m x 0,7m. Luego, el volumen de hormigón por metro cuadrado será la resta de el volumen de cada modulo menos el volumen de vacío. Multiplicando este valor por el peso unitario del Hormigón Armado se obtiene el Peso por metro cuadrado. Losa Relación de Lados Ly/Lx= β Tipo de losa Factor ϒ de losa [cm] adoptado [cm] 1 1,14 bidireccional 35,014 16,28 17 2 2,43 unidireccional 21 6,67 12 3 1,14 bidireccional 38,018 13,15 14 4 1,14 bidireccional 38,018 13,15 14 5 2,43 unidireccional 21,000 6,67 12 6 1,14 bidireccional 38,018 14,99 15 7 1,08 bidireccional 38,009 13,94 14 8 4,70 unidireccional 8,000 12,50 12 9 1,02 bidireccional 38,002 17,10 18 10 1,94 bidireccional 38,118 8,92 12 11 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 12 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 13 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 14 1,32 bidireccional 38,040 13,14 14 15 1,25 bidireccional 38,031 13,94 14 16 5,70 unidireccional 8,000 12,50 12
Losa Vol. Del Módulo Volumen De Vacío [m3] Vol. De Hormigón [m3/m2] Peso Propio [kn/m2] 1 0,01-0,02 0,05 1,21 2 0,01-0,02 0,05 1,27 3 0,02-0,01 0,05 1,32 4 0,03-0,01 0,06 1,38 5 0,03 0,00 0,06 1,44 6 0,04 0,00 0,06 1,50 7 0,04 0,00 0,06 1,56 8 0,05 0,01 0,06 1,62 9 0,06 0,01 0,07 1,68 10 0,06 0,02 0,07 1,73 11 0,07 0,02 0,07 1,79 12 0,08 0,03 0,07 1,85 13 0,08 0,03 0,08 1,91 14 0,09 0,04 0,08 1,97 15 0,10 0,04 0,08 2,03 16 0,10 0,05 0,08 2,09 ANALISIS DE CARGAS MUERTAS (D) Se procede eligiendo un espesor para el contrapiso, la carpeta y el piso que irá sobre cada losa y los materiales que compondrán cada uno de ellos. Debemos transformar todas las pesos unitarios en cargas distribuidas por metro lineal, para ellos multiplicamos dicho peso unitario por el espesor de cada componente y a su vez por una franja de un metro de ancho, lo que dará como resultado una carga en unidades en kn/m. Para muestra estructura solo tenemos cinco espesores de losas distintas, por lo que las cargas muertas serán iguales en las losas con espesores iguales. Denominación [cm] Peso Unitario [kn/m3] Carga superficial [kn/m2] Piso Baldoza 1,2 0,38 Carpeta 2 21 0,42 Contrapiso de H 8 23,5 1,88 Losa de H A 12 25 3 Cielorraso 8 0,05 Total carga permanente lineal [kn/m] 5,73
Denominación [cm] Peso Unitario [kn/m3] Carga superficial [kn/m2] Piso Baldoza 1,2 0,38 Carpeta 2 21 0,42 Contrapiso de H 8 23,5 1,88 Losa de H A 14 25 3,5 Cielorraso 8 0,05 Total carga permanente lineal [kn/m] 6,23 Denominación [cm] Peso Unitario [kn/m3] Carga superficial [kn/m2] Piso Baldoza 1,2 0,38 Carpeta 2 21 0,42 Contrapiso de H 8 23,5 1,88 Losa de H A 15 25 3,75 Cielorraso 8 0,05 Total carga permanente lineal [kn/m] 6,48 Denominación [cm] Peso Unitario [kn/m3] Carga superficial [kn/m2] Piso Baldoza 1,2 0,38 Carpeta 2 21 0,42 Contrapiso de H 8 23,5 1,88 Losa de H A 17 25 4,25 Cielorraso 8 0,05 Total carga permanente lineal [kn/m] 6,98 Denominación [cm] Peso Unitario [kn/m3] Carga superficial [kn/m2] Piso Baldoza 1,2 0,38 Carpeta 2 21 0,42 Contrapiso de H 8 23,5 1,88 Losa de H A 18 25 4,5 Cielorraso 8 0,05 Total carga permanente lineal [kn/m] 7,23
ANALISIS DE CARGAS DE SERVICIO (L) Utilizando la tabla 4.1. del CIRSOC 101 de cargas mínimas y concentradas calculamos las cargas a las que estarán expuestas las losas durante el uso de cada habitación de la planta. El siguiente cuadro muestra las habitaciones con sus respectivas cargas distribuidas por metro lineal. Cargas de servicio Carga superficial kn/m 2 Carga lineal kn/m Azoteas y terrazas donde pueden congregarse personas Balcones casas de 1 y 2 familias, no excediendo 10 m2 Baños viviendas Cocina Corredores (Circulación) planta baja otros pisos, lo mismo que el destino al que sirve 1 1 3 3 2 2 2 2 5 5 Luego, con estos valores supondremos las cargas a las que estarán expuestas las losas, tomando como criterio la utilización de la mayor carga de todas las habitaciones que están situadas sobre la misma losa. Con esto podemos llegar a las cargas por losas en el cuadro siguiente: Losa Carga de servicio [kn/m] 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 3 9 2 10 2 11 2 12 2 13 2 14 2 15 2 16 3
ANALISIS DE CARGAS MAYORITADAS MEDIANTE LOS POLINOMIOS DE CARGAS Utilizando los polinomios de las Normas CIRSOC 201 podremos hallar las cargas mayoritadas que están actuando sobre las losas en estudio. Existen 5 polinomios que interrelacionan por medio de coeficientes de seguridad los diferentes tipos de cargas que pueden estar afectando a la estructura, pero muchos de estas cargas no existen en la gran mayoría de los casos, y en nuestro caso, las únicas cargas en juego dentro de los polinomios serán D y L. Además, realizando un análisis entre los polinomios con las cargas inexistentes ya simplificadas podemos ver que de los cinco polinomios solo ocuparemos uno ya que representa la mayoración más elevada de todas. Este polinomio es: U=1,2xP D +1,6xP L Así, para cada losa encontramos las siguientes cargas mayoritadas: Losa Carga de servicio Carga muerta Polinomio U=1,2xPD+1,6xPL [kn/m] [kn/m] [kn/m] 1 5 6,98 11,49 2 5 5,73 10,87 3 5 6,23 11,12 4 5 6,23 11,12 5 5 5,73 10,87 6 5 6,48 11,24 7 5 6,23 11,12 8 3 5,73 7,67 9 2 7,23 6,82 10 2 5,73 6,07 11 2 6,23 6,32 12 2 6,23 6,32 13 2 6,23 6,32 14 2 6,23 6,32 15 2 6,23 6,32 16 3 5,73 7,67
220x205 220x205 PLANTA BAJA - LOCALES COMERCIALES - COCHERAS ESCALA: 1:100 50,00 14,80 35,20 2,95 6,30 2,95 0,22 0,22 1 PV2 1 PV2 9,10 0,30 2,80 19,68 LOCAL COMERCIAL 34,90 1,20 1 V2 1 V2 1,60 BAÑO P4 1 4,94 Off. 1,29 1 P4 BAÑO 1,60 1 V2 1 P4 BAÑO 4,94 1 V2 1 P4 7,20 4,55 DEP. 1,20 7,75 HALL 1,83 3,75 2,25 2,30 4,94 2,65 1,50 LINEA MUNICIPAL 0,40 0,40 4,30 4,73 1,84 0,58 0,30 4,87 4,88 2,95 4,80 4,45 12,50 LINEA MUNICIPAL 0,60 1,00
220x205 220x205 PLANTA BAJA - LOCALES COMERCIALES - COCHERAS ESCALA: 1:100 50,00 14,80 35,20 2,95 6,30 2,95 0,22 0,22 1 PV2 1 PV2 9,10 0,30 2,80 19,68 LOCAL COMERCIAL 34,90 1,20 1 V2 1 V2 BAÑO 4,87 4,88 1,00 LINEA MUNICIPAL P4 1 7,20 4,55 4,94 4,94 4,94 Off. 1 P4 BAÑO 1 V2 1 P4 1 V2 1 P4 BAÑO DEP. HALL 1,60 1,29 1,60 1,83 3,75 2,25 2,30 1,20 7,75 1,50 2,65 LINEA MUNICIPAL 0,40 0,40 4,30 4,73 1,84 0,58 0,30 2,95 4,80 4,45 12,50 0,60
6,53 3,38 4,99 4,98 3,30 6,46 5,31 1,00 1,00 AIRE-LUZ AIRE-LUZ 5,73 6,58 1,38 1,00 1,00 1,00 5,00 1,35 4,15 4,84 4,92 5,31