Predimensionamiento de elementos estructurales y diseño de viga por flexión

Predimensionamiento de elementos estructurales y diseño de viga por flexión

1. FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ASIGNATURA:
DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

“´PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS
ESTRUCTURALES Y DISEÑO DE VIGA POR FLEXIÓN ”


ESTUDIANTE:
CHOMBO PRADO, Roberth Maycol


CATEDRÁTICO:
Ing. AREVALO VIDAL, Samir



LIMA – PERÚ
2017 - I

2. DATOS DEL PROBLEMA:

L1 = 5 m
L2 = 5 m
L3 = 6 m
L4 = 6 m

3. SOLUCIÓN:
=5 m
=6 m
=6 m
=5 m
L2 = 5 m L4 = 6 mL4 = 6 m L2 = 5 m

4. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES


DETALLE DE ÁREA TRIBUTARIA PARA COLUMNAS Y ZAPATAS

Atrib C1 = 6 x 6 = 36m2
Atrib C2 = 2.5 x 6 = 15m2
Atrib C3 = 2.5 x 6 = 15m2
Atrib C4 = 2.5 x 2.5 = 6.25m2


1) LOSAS ALIGERADAS
Criterio
a) = Ln/25
b) S/C 150 200 250 300 350 400 450 500
H Ln/30 Ln/28 Ln/26 Ln/24 Ln/22 Ln/21 Ln/20 Ln/19
a) S/C =200 kg/m² S/C =Sobrecarga (depende del uso de la edificación)
Ln = 6 m Ln =Luz de la vigueta
H Losa = 0.24 m≈ 0.25 m
b) S/C =200 kg/m²
Ln = 6 m
H Losa = 0.21 m≈ 0.25 m
Para Ln < 7.5 m y S/C ≤ 300 kg/m2

5. CUADRO PARA SELECCIONAR CATEGORÍA DE LA EDIFICACIÓN

2) COLUMNAS
I) COLUMNAS CENTRADAS (C1)
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
DATOS:
USO:
Atrib. C1 =Área tributaria C1
Atrib. C1 =36.00 m² f'c =Resistencia a comprensión del Concreto
N° pisos = 5 Pisos C1 N° Pisos =Número de pisos del edificio
f´c =210 kg/cm² L
P serv. = 180000 kg L
Acol =1904.76 cm²
L col = 43.64 cm L col = 0.45 mRedondear en m
USAR: 0.45 mx 0.45 m
* Edificios Comunes

6. II) COLUMNAS EXCÉNTRICAS (C2)_ Eje principal
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
DATOS:
USO:
Atrib. C2 =Área tributaria C2
Atrib. C2 =15.00 m² f'c =Resistencia a comprensión del Concreto
N° pisos = 5 Pisos C2 N° Pisos =Número de pisos del edificio
f´c =210 kg/cm² L
P serv. = 75000 kg L
Acol =1020.41 cm²
L col = 31.94 cm L col = 0.35 mRedondear en m
USAR: 0.35 mx 0.35 m
* Edificios Comunes











III) COLUMNAS EXCÉNTRICAS (C3)_ Eje secundario
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
DATOS:
USO:
Atrib. C3 =Área tributaria C3
Atrib. C3 =15.00 m² f'c =Resistencia a comprensión del Concreto
N° pisos = 5 Pisos C3 N° Pisos =Número de pisos del edificio
f´c =210 kg/cm² L
P serv. = 75000 kg L
Acol =1020.41 cm²
L col = 31.94 cm L col = 0.35 mRedondear en m
USAR: 0.35 mx 0.35 m
* Edificios Comunes











IV) COLUMNAS ESQUINADAS (C4)
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
DATOS:
USO:
Atrib. C4 =Área tributaria C4
Atrib. C4 =6.25 m² f'c =Resistencia a comprensión del Concreto
N° pisos = 5 Pisos C4 N° Pisos =Número de pisos del edificio
f´c =210 kg/cm² L
P serv. = 31250 kg L
Acol =425.17 cm²
L col = 20.62 cm L col = 0.30 mRedondear en m y ver Nota
USAR: 0.30 mx 0.30 m
* Edificios Comunes

7. DETALLE DE LONGITUD DE VIGA:

Nota:
Acol L Mín.
Albañilería Confinada 625 cm² 25 cm
Aporticado 900 cm² 30 cm
Aporticado Altamente Sísmico 1000 cm²35 cm
SISTEMA ESTRUCTURAL 3) VIGAS
A) VIGA PRINCIPAL (VP)
* Edificios EsencialesCat. (A) hv = Lv / 10
DATOS: * Edificios ImportantesCat. (B) hv = Lv / 11
USO: * Edificios ComunesCat. (C) hv = Lv / 12
Lv = 5.55 m Lv =Longitud de la viga o luz libre entre columnas
hv = 0.46 m hv =Peralte de la viga
b =Ancho de la viga
hv = 0.50 mRedondear teniendo como mín hv = 0.20 m
b = 0.23 m
b = 0.25 m USAR: 0.25 mx 0.50 m
* Edificios Comunes

8. B) VIGA SECUNDARIA (VS)
* Edificios EsencialesCat. (A) hv = Lv / 10
DATOS: * Edificios ImportantesCat. (B) hv = Lv / 11
USO: * Edificios ComunesCat. (C) hv = Lv / 12
Lv = 5.65 m Lv =Longitud de la viga o luz libre entre columnas
hv = 0.47 m hv =Peralte de la viga
b =Ancho de la viga
hv = 0.50 mRedondear teniendo como mín hv = 0.20 m
b = 0.24 m
b = 0.25 m USAR: 0.25 mx 0.50 m
* Edificios Comunes



C) VERIFICANDO (Inercia col > Inercia viga)
TIPO I Col (m4)I Viga (m4)Condición
1 0.45 mx 0.45 m 0.25 mx 0.50 m3.42E-032.60E-03¡Si Cum ple!...
2 0.35 mx 0.35 m 0.25 mx 0.50 m1.25E-032.60E-03¡No Cum ple!...
3 0.35 mx 0.35 m 1.25E-03 - ¡No Cum ple!...
4 0.30 mx 0.30 m .675E-03 - ¡No Cum ple!...
D) DIMENCIÓN REQUERIDA PARA Icol > Iviga
TIPO I Col (m4)I Viga (m4)Condición
1 0.45 mx 0.45 m 0.25 mx 0.50 m3.42E-032.60E-03¡Si Cum ple!...
2 0.45 mx 0.45 m 0.25 mx 0.50 m3.42E-032.60E-03¡Si Cum ple!...
3 0.45 mx 0.45 m 3.42E-03 - ¡Si Cum ple!...
4 0.45 mx 0.45 m 3.417E-03 - ¡Si Cum ple!...
Col (m2) Viga (m2)
Col (m2) Viga (m2)

9. 3) ZAPATAS
I) ZAPATAS CENTRADAS (Z1)
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
K
USO: Roca Dura 1.0 6.00 kg/cm²
Muy Rígido 0.9 3.00 kg/cm²
Intermedio 0.8 1.20 kg/cm²
q adm =2.50 kg/cm²ver tabla y seleccionar kBlando o Flexible 0.7
Factor K =
Atrib. Z1 =36.00 m²
N° pisos = 5 Pisos
f´c =210 kg/cm²
L = 3.00 m
P serv. =180000 kg
Azap = 90000 cm²
L = 3.00 m
L zap = 300.00 cm
L zap = 3.00 mRedondear en m
USAR: 3.00 mx 3.00 m
qad≤ 1.20 kg/cm²
CRITERIOS GETECNISTAS
Intermedio
* Edificios Comunes < qad ≤ 12.00 kg/cm²
< qad ≤ 6.00 kg/cm²
< qad ≤ 3.00 kg/cm²
FACTOR K









Factor K =
Atrib. Z2 =15.00 m²
N° pisos = 5 Pisos
f´c =210 kg/cm²
L = 1.95 m
P serv. =75000 kg
Azap = 37500 cm²
L = 1.95 m
L zap = 193.65 cm
L zap = 1.95 mRedondear en m
USAR: 1.95 mx 1.95 m
Intermedio II) ZAPATAS EXCÉNTRICA (Z2)_Eje principal
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
K
USO: Roca Dura 1.0 6.00 kg/cm²
Muy Rígido 0.9 3.00 kg/cm²
Intermedio 0.8 1.20 kg/cm²
q adm =2.50 kg/cm²ver tabla y seleccionar kBlando o Flexible 0.7
* Edificios Comunes < qad ≤ 12.00 kg/cm²
< qad ≤ 6.00 kg/cm²
< qad ≤ 3.00 kg/cm²
qad≤ 1.20 kg/cm²
FACTOR K CRITERIOS GETECNISTAS

10. III) ZAPATAS EXCÉNTRICA (Z3)_Eje secundaria
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
K
USO: Roca Dura 1.0 6.00 kg/cm²
Muy Rígido 0.9 3.00 kg/cm²
Intermedio 0.8 1.20 kg/cm²
q adm =2.50 kg/cm²ver tabla y seleccionar kBlando o Flexible 0.7
Factor K =
Atrib. Z4 =15.00 m²
N° pisos = 5 Pisos
f´c =210 kg/cm²
L = 1.95 m
P serv. =75000 kg
Azap = 37500 cm²
L = 1.95 m
L zap = 193.65 cm
L zap = 1.95 mRedondear en m
USAR: 1.95 mx 1.95 m
qad≤ 1.20 kg/cm²
Intermedio
< qad ≤ 3.00 kg/cm²
FACTOR K CRITERIOS GETECNISTAS
* Edificios Comunes < qad ≤ 12.00 kg/cm²
< qad ≤ 6.00 kg/cm²









IV) ZAPATAS ESQUINADAS (Z4)
* Edificios EsencialesCat. (A) P =1500 kg/m²
* Edificios ImportantesCat. (B) P =1250 kg/m²
* Edificios ComunesCat. (C) P =1000 kg/m²
K
USO: Roca Dura 1.0 6.00 kg/cm²
Muy Rígido 0.9 3.00 kg/cm²
Intermedio 0.8 1.20 kg/cm²
q adm =2.50 kg/cm²ver tabla y seleccionar kBlando o Flexible 0.7
Factor K =
Atrib. Z4 =6.25 m²
N° pisos = 5 Pisos
f´c =210 kg/cm²
L = 1.25 m
P serv. =31250 kg
Azap = 15625 cm²
L = 1.25 m
L zap = 125.00 cm
L zap = 1.25 mRedondear en m
USAR: 1.25 mx 1.25 m
< qad ≤ 6.00 kg/cm²
< qad ≤ 3.00 kg/cm²
qad≤ 1.20 kg/cm²
Intermedio
FACTOR K CRITERIOS GETECNISTAS
* Edificios Comunes < qad ≤ 12.00 kg/cm²

11. METRADO DE CARGAS

DETALLE PARA METRADO DE CARGAS

DETALLE PARA CÁLCULO DE ANCHO DE LOSA
Debido a que las columnas no tienen un ancho al igual que de la viga secundaria

Columna sobrante (ACS): 0.20 x 0.45 m2 x 5 col. = 0.45 m²
Area vigas secundarias (AVS) 0.25 x 2.05 m2 x 5 vig. = 2.56 m²
22 x 2.25 m2 = 49.50 m²
Ancho de losa = 2.35 m
Área total descontando ancho viga 0.25
m (ATDV)
PARA CÁLCULO DE ANCHO DE LOSA DE SECCIÓN IRREGULAR



VP

12. ???????????? 1 4?????? +1 7??????

DISEÑO DE VIGA POR FLEXIÓN



1) CARGA MUERTA (WD)
A) PESO DE VIGA (W vig)
hv = 0.50 m
b = 0.25 m
W viga =300.00 kg/m B) PESO DE LOSA ALIGERADA(W losa )
Esp losa =0.25 m
Anch losa. =2.35 m 0.17 280
0.20 300
W losa =823.83 kg/m 0.25 350
0.30 420
Espesor
aligerado (m)
Peso propio
(kg/m2) C) PESO ACABADO (W acab. )
Anch trib. =2.50 m
W acab. =625.00 kg/m
WD =
2) CARGA VIVA (WL)
S/C = 200 kg/m² USO : VIVIENDA
Anch trib. =2.50 m
WL =
1748.83 kg/m
500.00 kg/m Wu =3298.36 kg/m 1)COEFICIENTES DEL ACI PARA CÁLCULO DE LOS MOMENTOS 1) COEFICIENTES DEL ACI PARA CÁLCULO DE LOS MOMENTOS
-1/16 -1/11 -1/11 -1/11 -1/11 -1/11 -1/11 -1/16
1/14 1/16 1/16 1/14
A 4.33 m 1 5.55 m 2 5.55 m 3 4.33 m B
0.45 m 0.45 m 0.45 m 0.45 m 0.45 m

13. Mu =Momento actuante (kg.m)
Diseño por flexión Wu =Carga actuante (kg/m)
Ln =Luz de la viga o luz libre entre columna (m)
f'c =Resistencia a comprención del concreto (Kg/cm2)
b =Ancho de la viga en (m)
d =Peralte efectivo (m)
W =Cuantía mecánica

????????????







?????? 1 ??????











??????1 ??????
Wu = 3298.36 kg/m
SECCIÓNAPOYO A CENTRO A-1APOYO 1 IZQ.APOYO 1 DER.CENTRO 1 -2APOYO 2 IZQ.APOYO 2 DER.
Ln (m) 4.325 4.325 4.9375 4.9375 5.55 5.55 5.55
Coef. -1/16 1/14 -1/11 -1/11 1/16 -1/11 -1/11
Mu (kg.m)-3856.124406.99 -7310.04-7310.046349.86 -9236.16-9236.16
b (m) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
d (m) 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44
Ru (kg/m2)79671.8791053.57151033.86151033.86131195.45190829.75190829.75
Ru (kg/cm2)7.97 9.11 15.10 15.10 13.12 19.08 19.08
ρ (%) 0.22 0.25 0.42 0.42 0.36 0.54 0.54
As (cm2) 2.38 2.73 4.63 4.63 3.99 5.94 5.94
ρ mín (%) 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33
As mín(cm2)3.67 3.67 3.67 3.67 3.67 3.67 3.67
As (Povista)3.96 cm²3.96 cm²5.23 cm²5.23 cm²5.23 cm²6.49 cm²6.49 cm²
2 de 2 de 2 de 2 de 2 de 2 de 2 de
# Varillas 5/8'' 5/8'' 5/8'' 5/8'' 5/8'' 5/8'' 5/8''
- - + 1 de+ 1 de+ 1 de+ 2 de+ 2 de
- - 1/2'' 1/2'' 1/2'' 1/2'' 1/2'' * ITERACIÓN
Ru (kg/cm2)ρ (%)(((D32*2.54))^2)*pi())/4)*D31
7.38 0.20
7.97 X1 X1 = 0.22
10.94 0.30
7.38 0.20
9.11 X2 X2 = 0.25
10.94 0.30
14.41 0.40
15.10 X3 X3 = 0.42
17.78 0.50
10.94 0.30
13.12 X4 X4 = 0.36
14.41 0.40
17.78 0.50
19.08 X5 X5 = 0.54
21.07 0.60

14. ACERO CONTINUO
TRAMO A-1/3-B
As mín = 3.67 cm² Elegimos:
A- Continuo = 2 5/8´´
= 0.60 cm²
As mín = 3.67 cm² Elegimos:
A+ Continuo = 2 5/8´´
= 0.91 cm²
TRAMO 1-2/2-3
As mín = 3.67 cm² Elegimos:
A- Continuo = 2 5/8´´
= 1.16 cm²
As mín = 3.67 cm² Elegimos:
A+ Continuo = 2 5/8´´
= 1.33 cm²

4
+


4
+

15. CRITERIO PARA REFUERZO



* ESTRIBOS:
hv = 0.50 m
d = 0.44 m
db 1 = 5/8''
db 2 = 3/8''estribo
A)
So = 0.05 m < 10 cm
B) S1 =El menor de:
1 ) 0.11 m
2 ) 0.16 m
3) 0.23 m
3) 0.30 m
S1 ≤ 0.11 m en 2hv = 1.00 m
9.09 redondear 10 @ 0.10 m
C) S2 ≤ 0.22 m
Resto = S2 =0.20 m Ø 3/8'' 1 @ 0.05 m ; 10 @ 0.10 m; resto @ 0.20 m

16. DETALLE DE LA DISTRIBUCIÓN DE ACEROS EN LA VIGA PRINCIPAL