Análisis y diseño estructural de una edificación aporticada de seis pisos

Abstract

El presente Informe de Ingeniería consiste en analizar y diseñar un edificio de seis pisos con una estructuración basada en pórticos con placas, explicando cada una de las etapas que se tienen que seguir para completar el análisis y diseño de este, desde el predimensionamiento hasta llegar a los planos que permitirán la construcción del edificio, claro está respetando los reglamentos vigentes, nacionales y algunos internacionales. Dado que había la necesidad de aplicar en su conjunto todos los conocimientos de análisis y diseño a un caso real se modelo una edificación típica compuesta de pórticos que soportan una losa aligerada que a su vez soporta todas las cargas que en ella se imponen como son la tabiquería, acabados, sobrecargas, etc. Se espera que este Informe sirva de referencia puesto que presenta el análisis y diseño que se tienen que seguir para llegar a analizar y diseñar cualquier edificación, además se emplean los criterios necesarios que hay que tomar en cuenta para los cálculos respectivos. Hay que destacar que un diseño de una edificación es el resultado de una serie de interacciones que se inicia desde una configuración estructural Inicial pasando por el predimensionamiento hasta llegar a un estado relativamente optimo, relativo porque depende de muchos factores no tan fácilmente controlables e incluyendo elementos que se sacrifican en favor de la totalidad de la estructura, como son el caso de las vigas. En el presente trabajo se ha considerado como pórticos principales los ejes letrados y como pórticos secundarios los ejes numerados, aunque por las dimensiones que resultan de aplicar las definiciones dadas (número de letras del nombre) lo más recomendable es invertir la importancia de los pórticos; no se efectúo esta corrección para respetar las disposiciones dadas en el trabajo. Para un mejor entendimiento del procedimiento para el análisis y diseño final del edificio de seis pisos, se ha dividido el presente trabajo en quince capítulos que explico a continuación en forma muy somera: Capítulo I.- Datos, aquí se presentan la información inicial que se tiene; Capítulo III- Configuración Estructural, en este capítulo se trata de explicar por qué se eligió este modelo estructural de pórticos, se “trata de explicar” porque en realidad no existe un estructuración ciento por ciento optima si no que se trata de llegar a ello; Capítulo III.- Pre - dimensionamiento, se presentan los cálculos que se hicieron para obtener las medidas iniciales de los elementos para poder empezar análisis preliminar. Capítulo IV.- Estimación de Cargas, es un metrado de cargas que se realiza para saber lo que han de soportar los elementos estructurales; Capítulo V.- Estimación de Fuerzas Sísmicas, se determinan las fuerzas sísmicas que afectaran la totalidad de la estructura; Capítulo VI.- Análisis Sísmico, se calculan los efectos que ocasionan las fuerzas sísmicas sobre cada pórtico; Capítulo VIII- Análisis Estructural, ya que no basta con definir una determinada estructuración si no hay que resolver la forma como modelarla de tal manera que nos permita ^^^arla lo mejor posible, en este trabajo se calculan los efectos de todas las cargas sobre el Pórtico 4, adicionalmente se analizan otros pórticos que influyen en elementos del pórtico solicitado; Capítulo VIII.- Diseño por Flexión, se realiza el diseño por flexión de las vigas y de la losa aligerada; Capítulo IX.- Diseño por Flexo compresión, se presente el diseño biaxial de una columna; Capítulo X.- Diseño de Placas, se efectúa el diseño por flexo compresión y cortante de las placas; Capítulo XI. - Diseño de Cimentaciones, diseño de las zapatas del pórtico, además de una viga de conexión; Capítulo XII - Diseño por Cortante, cálculo de estribos en columnas, vigas y verificación en losa aligerada; Capítulo - Diseño de Anclajes y Empalmes, aquí se determinar dimensiones de estos elementos para la estructura; Capítulo - Deformaciones, se presentan las deformaciones del edificio en forma global y específicamente del Pórtico 4 para ver si están dentro de lo permitido; Capítulo XIV, Conclusiones y Recomendaciones. Puesto que se trata de diseñar elementos repetitivos, aunque en condiciones diferentes, se buscará volcar el diseño a una hoja de cálculo de manera que puede realizar un diseño completo de una viga, columna o placa con simplemente cambiando algunos de sus datos, claro está que en algún momento se obviará el criterio ingenieril que debe primar en forma primordial sobre todo diseño. En el presente trabajo se emplearán programas de cómputo para evaluar el análisis estructural, así mismo se emplearán ^artificios ante sus limitaciones, como por ejemplo el emplear el concepto de brazo rígido para idealizar un encuentro de placa y viga. Estos programas son: el A3S que realiza un análisis sísmico seudo tridimensional dinámico, el A3Se que realiza un análisis sísmico seudo tridimensional estático, y el SAP90 que realiza un análisis estructura^ es decir calcula los esfuerzos de todo tipo en cada elemento de la estructura.