método de análisis estático

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El presente documento explica de forma práctica el procedimiento para realizar el cálculo estructural de un edificio con ciertas características. El ejercicio pretende ser una guía que facilite el entendimiento del procedimiento a seguir para desarrollar un cálculo adecuado a las necesidades particulares de las edificaciones que se diseñen.

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Aplicacin

MTODO DE ANLISIS ESTTICO

Anlisis Estimar las fuerzas ssmicas en cada nivel de

un edificio para oficinas localizado en la zona ssmica B en un terreno rocoso.

Datos:

Losas aligeradas en todos los niveles, en los niveles 1,2 y 3 de 45 cm. De peralte y el resto de 35 cm. Casetones de 50 x 50 cm. Y nervaduras de 12 cm. Acabados en pisos: loseta cermica, sobre nivelacin de cemento arena 3 cm. Y en azotea relleno de tierra muerta 15 cm. De espesor y entortado cemento arena 3 cm. Pretil de tabique comn de 1.20m de altura distribuido en el permetro. Muros de tabique en todos los ejes de planta baja y niveles 1,2,3, en el nivel 4 existe muro de tabique solamente en ejes perimetrales. Los aplanados en caras interiores de muros y losas son de yeso de 1.5 cm. Los aplanados en caras exteriores de muros son de cal arena de 2.5 cm. Las trabes de 25 x 60 cm y columnas de 45 x 45 cm Considere carga viva de 180 kg / m2, entrepiso y 70 kg / m2 en azotea.

Croquis de diseoN5 2.8m 6.2m 7.3m 7.3m

N42.8m N3 2.8m N2 2.8m N1 3.6m

6.2m 6.2m

6.2m8.4m

Planta

Alzado

Peso por unidad de concepto (W)Peso Niveles 1, 2 y 3 Peso de Losa = 2,400[ (0.622 x 0.45) (0.52 x 0.40)] = 455.65 kg / m2 0.622 Peso de acabados Loseta cermica Nivelacin Recubrimiento (2,000) (1,500) (0.03) = (0.15) = = Peso Niveles 1, 2, 3 y 4 Peso de muro de exterior y acabados Muro de tabique Yeso Enjarre exterior (0.015) (0.025) (1,500) = (1,500) = = 240 kg / m2 22.5 kg / m2 37.5 kg / m2 300 kg / m2 25 kg / m2 60 kg / m2 22.5 kg / m2 563.15 kg / m2

Peso por unidad de concepto (W)Peso Niveles 1, 2 y 3 Peso de muro de interior y acabados Muro de tabique 240 kg / m2

Yeso

2 (0.015)

(1,500) = =

45 kg / m2 285 kg / m2

Peso Niveles 1, 2, 3, 4 y 5 Peso de elementos estructurales Trabe Columna (0.25) (0.60) (0.45) (0.45) (2,400) = (2,400) = 360 kg / m 486 kg / m

Peso por unidad de concepto (W)Peso Niveles 4 y 5 Peso de Losa = 2,400[ (0.622 x 0.35) (0.52 x 0.30)] = 371.73 kg / m2 0.622 Peso de acabados Loseta cermica Nivelacin Recubrimiento (2,000) (1,500) (0.03) = (0.15) = = 25 kg / m2 60 kg / m2 22.5 kg / m2 479.23 kg / m2

Peso por unidad de concepto (W)Peso Nivel Azotea Peso de Losa = 2,400[ (0.622 x 0.35) (0.52 x 0.30)] = 371.73 kg / m2 0.622 Peso de acabados Enjarre Tierra muerta Entortados (0.015) (0.15) (0.03) (1,500) (1,400) = (2,000) = = 22.50 kg / m2 210 kg / m2 60 kg / m2 664.24 kg / m2

Peso de pretil MuroEnjarre =

240 kg / m275 kg / m2 315 kg / m2

Peso en cada nivelNivel Concepto Unidad Peso / Unidad (Kg) 563.15 Cantidad Peso / Concepto (Ton) 316.27

1

Losa + acabados (45) Muro exterior Muro interior

M2

561.60

M2 M2

300 285

325.04 395.76

97.51 112.79

TrabesColumnas Carga viva

MM M2

360486 180

21268 561.60

76.3233.05 101.09 = 737.03

Peso en cada nivelNivel Concepto Unidad Peso / Unidad (Kg) 563.15 Cantidad Peso / Concepto (Ton) 316.27

2

Losa + acabados (45) Muro exterior Muro interior

M2

561.60

M2 M2

300 285

305.92 372.48

91.78 106.16

TrabesColumnas Carga viva

MM M2

360486 180

21264 561.60

76.3231.10 101.09 = 722.72

Peso en cada nivelNivel Concepto Unidad Peso / Unidad (Kg) 563.15 Cantidad Peso / Concepto (Ton) 316.27

3

Losa + acabados (45) Muro exterior Muro interior

M2

561.60

M2 M2

300 285

286.80 349.20

86.04 99.52

TrabesColumnas Carga viva

MM M2

360486 180

21260 561.60

76.3229.16 101.09 = 708.4

Peso en cada nivelNivel Concepto Unidad Peso / Unidad (Kg) 479.23 Cantidad Peso / Concepto (Ton) 269.14

4

Losa + acabados (35) Muro exterior Muro interior

M2

561.60

M2 M2

300 285

267.68 162.96

80.30 46.44

TrabesColumnas Carga viva

MM M2

360486 180

21256 561.60

76.3227.22 101.09 = 600.51

Peso en cada nivelNivel Concepto Unidad Peso / Unidad (Kg) 664.24 Cantidad Peso / Concepto (Ton) 373.04

5

Losa + acabados (35) Muro exterior Pretil Trabes Columnas Carga viva

M2

561.60

M2 M2 M M M2

300 315 360 486 70

133.84 114.72 212 28 561.60

40.15 36.14 76.32 13.61 39.31 = 578.57

Peso totalNivel 1 2 3 4 5 Peso / Concepto (Ton) 737.03 722.72 708.40 600.51 578.57 = 3,347.23

Clculo de fuerzas ssmicas Wt = Wi

V = C Wt

Q F i = Wi hi V

Wi hi

Clculo de fuerzas ssmicasNivel1 2 3 4 5

Peso Wi (Ton)737.03 722.72 708.4 600.51 578.57 = 3,347.23

Altura hi (m)3.6 6.8 10 12.8 15.6

Wi hi (Ton m)2,653.31 4,914.496 7,084 7,686.53 9,025.692 = 31,364.028

Clasificacin de las construcciones Grupo A: Construcciones cuyo funcionamiento sea muy importante o que aloje una gran

cantidad de personas como hospitales, escuelas, estadios iglesias, salas de espectculos, centrales telefnicas, subestaciones elctricas, estaciones de bomberos, archivos y registros pblicos, museos, plantas de tratamiento de aguas, estaciones de transporte, etc.

Clasificacin de las construcciones Grupo B: Construcciones cuya falta ocasionen prdidas de magnitud intermedia, tales como

comercios, edificios habitacionales o de oficinas, hoteles bancos, industrias, entre otros. Grupo C: Construcciones cuya falla debida a un sismo ocasionan un costo menor, no cause daos a las construcciones de los grupos A o B, ni prdidas de vida, ejemplo: construcciones provisionales, bardas cuya altura no sea mayor a 2.50 m. (no requieren diseo por s mismas)

Clasificacin de los suelos Tipo I: Terreno firme, incluye roca sana o

ligeramente intemperizada, arcilla compacta o arena densa. Tipo II: Terreno de compresibilidad moderada, comparable a las arcillas de consistencia media. Arenas no cementadas. Tipo III: Terreno de gran compresibilidad comparable a arcillas suaves o muy suaves en manto de gran espesor.

Coeficiente ssmicoZona SsmicaA

Tipo de SueloI II III

Cs0.08 0.16 0.20 0.14 0.30 Esta tabla se utiliza para construcciones del Grupo B. Para el grupo A los valores se multiplicarn por 1.5

B

I II

III C III III D I II III

0.36 0.360.64 0.64 0.50 0.86 0.86

Mapa de regionalizacin ssmica de Mxico

Fuerza cortante basalCoeficiente Ssmico Zona ssmica Tipo de suelo B I

Clasificacin por uso Cs

Grupo B (Oficinas) 0.14

V = C Wt Q

V = (0.14) (3,347.23)

3

V = 156.20 Ton

Fuerzas ssmicas

F i = Wi hi V

F i = (Wi hi) (156.20)

Wi hi

31,364.028

F i = (Wi hi) (0.005)

Fuerzas ssmicas

Nivel 1 2 3 4 5

Peso Wi (Ton) 737.03 722.72 708.4 600.51 578.57 = 3,347.23

Altura hi (m) 3.6 6.8 10 12.8 15.6

Wi hi (Ton m) 2,653.31 4,914.496 7,084 7,686.53 9,025.692 = 31,364.028

Fi (Ton) 13.267 24.572 35.42 38.433 45.128

Diagrama de fuerzas ssmicas

45.128 Ton 38.433 Ton 35.42 Ton

24.572 Ton13.267 Ton