Análisis y diseño estructural de un edificio de 5 pisos

Abstract

El presente trabajo pretende presentar de manera concisa el proceso de análisis y diseño de una edificación de Concreto Armado. Ya que actualmente contamos con potentes herramientas, los cálculos se efectuarán con la ayuda de una microcomputadora personal y una variedad de softwares, como son el A3E, SAP 2000, Pcacol y Excel. Nuestra edificación consiste en un edificio para vivienda, con dimensiones en planta de ¡4 m en la dirección X y 13.5 m en la dirección Y En cuanto al sistema estructural empleado, se ha optado por un sistema mixto, considerando pórticos con la inclusión de placas, la ubicación y dimensiones de dichas placas se ha determinado únicamente por requisitos del reglamento sismo-resistente, sin restricciones de arquitectura. Nuestro modelo estructural consiste en cuatro pórticos en la dirección X mientras que en la dirección Y se cuenta con tres pórticos, las placas se encuentran ubicadas en las esquinas en forma de “L”. Para un mejor entendimiento del desarrollo de nuestro trabajo podemos decir que este consta de cuatro partes, siendo la primera el Pre-dimensionamiento y metrado de cargas para los elementos estructurales, dichas dimensiones son calculadas por métodos conocidos. El principal objetivo en la etapa de pre-dimensionamiento es el de asegurar condiciones de servicio y resistencia de materiales. Se debe tener en cuenta que los valores obtenidos mediante estos métodos no son los definitivos, ya que estos elementos en conjunto deben cumplir otras condiciones como son los desplazamientos debido a las fuerzas sísmicas. Con las dimensiones iniciales de nuestros elementos, se procede a (tesan-ollar la segunda parte, la cual consiste en el Análisis Sísmico, en el cual se realiza una simulación del comportamiento, así como los esfuerzos actuantes sobre nuestra estructura, debida a la ocurrencia de un posible sismo, con cierto grado de intensidad Al realizar dicho análisis verificaremos que nuestro modelo cumpla con los requisitos establecidos por las normas, como son los desplazamientos relativos. Si este no cumpliese con lo recomendado por las normas, se optará por adición, modificación de la ubicación o dimensiones de los elementos estructurales (de preferencia placas). Con los nuevos valores se procede a realizar un nuevo metrado de cargas y a realizar nuevamente el análisis sísmico, este proceso es iterativo hasta cumplir nuestras condiciones. Como tercera parte se puede mencionar el Análisis por cargas de gravedad, incluyendo las cargas producidas por efectos sísmicos, en dicho análisis se tomará en cuenta diversas formas en que pueden ocurrir las cargas, las formas de ocurrencia son conocidas como “ combinaciones de carga ”, dichas combinaciones es resultado de la facturación de la carga viva (L), carga muerta (D), carga de sismo (S) y sus probabilidades de ocurrencia en un determinado instante. Los factores de amplificación, así como la forma de ocurrencia también serán los establecidos por las normas. Como resultado de estas combinaciones se obtiene los máximos valores de esfuerzos a que pueden estar sometidos los elementos estructurales de nuestra edificación, al conjunto de estos máximos valores se le denomina envolvente, y son estos los valores a usarse para el diseño de los elementos estructurales. Una vez obtenidos nuestros valores de diseño, se efectuará la Cuarta parte del trabajo, la cual consiste en el diseño de los elementos estructurales de nuestra edificación, siendo estos elementos las losas, vigas, columnas, placas y zapatas. Para el diseño de esto elementos, al igual que en las demás partes se tendrá como base fundamental las recomendaciones del reglamento nacional, el cual recomienda la forma de diseño (flexión, compresión, flexv-compresión, corte, punzonamiento y tracción), condiciones de los materiales (resistencia mínima del concreto, recubrimiento del acero, longitud de desarrollo, longitud de anclaje, etc.) así como los factores de segundad de acuerdo al grado de importancia de dichos elementos. Mn = Mu /p„ ((/J = 0.9 para flexión, 0.85 para corte, etc.))