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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCAS MATEMÀTICAS Y FÌSICASESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓNPREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

ESTRUCTURAS

TEMA:

DISEÑO DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL CON MUROS DECORTANTE PARA UN EDIFICIO DE CINCO PISOS

AUTOROSCAR ROLANDO LÓPEZ LÓPEZ

TUTOR

ING.LEONARDO PALOMEQUE FREIRE, MSc.

2016

GUAYAQUIL-ECUADOR

ii

Dedicatoria

A mis padres que con su apoyo incondicional y paciencia supieron apoyarme

en esta ardua tarea, aunque empece tarde en esta carrera ellos supieron

alentarme para seguir adelante y no desfallecer, a mis hermanos que siempre

se mostraron interesados por mi, a mi esposa por todas las noches que paso

en vela acompañandome, y en especial a mi amada hija que por ella hago

cada esfuerzo y dedico cada logro alcanzado.

Oscar

iii

Agradecimiento

Agradezco a todas aquellas personas que aportaron con su enseñanza como son

los profesores que brindaron su tiempo y experiencia en el momento justo, Dios por

permitirme cumplir uno de mis objetivos, también agradezco a mi familia en

especial a mis padres.

iv

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

………………………………………….Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MSc.

DECANO

………………………………………….Ing. Leonardo Palomeque Freire, MSc.

TUTOR

………………………………………….Ing. Adolfo Villacreces Vera, MSc.

VOCAL

………………………………………….Ing. Carlos Cusme Vera.MSc.

VOCAL

v

DECLARACIÓN EXPRESA

Art. XI.- del Reglamento Interno de Graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad por los hechos ideas y doctrinas expuestas en este Trabajo de

Titulación corresponden exclusivamente al autor, y al patrimonio intelectual de la

Universidad de Guayaquil.

……………………………………………………………….Oscar Rolando López López

C.I: 0921309571

vi

INDICE GENERAL

CAPÍTULO I

GENERALIDADES

1.1. Introducción .......................................................................................... 1

1.2. Planteamiento del problema .............................................................. 1

1.3. Antecedentes del problema ............................................................... 2

1.3.1. Situación actual................................................................................ 2

1.4. Objetivos de la investigación ............................................................. 3

1.4.1. Objetivo general............................................................................... 3

1.4.2. Objetivos específicos. ..................................................................... 3

1.5. Antecedentes ....................................................................................... 4

1.6. Justificación .......................................................................................... 5

1.7. Metodología a implementar ............................................................... 5

1.8. Objeto y campo de estudio de la investigación .............................. 6

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Introducción .......................................................................................... 7

2.2. Estrategias en la ubicación de muros estructurales. ..................... 7

2.2.1. Clasificación de muros de cortantes............................................. 8

2.3. Marco contextual. .............................................................................. 12

vii

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

3.1. Tipo Y Diseño de Investigación. ..................................................... 13

3.1.1. Técnica de recolección de datos................................................. 14

3.2. Resistencia a flexión de muros de cortante. ................................. 14

3.2.1. Espaciamiento de refuerzo. ......................................................... 15

3.2.2. Muros estructurales....................................................................... 15

3.3. Requisitos de diseño según la norma ACI 318S-14 .................... 18

3.3.1. Estructuras sismorresistentes. .................................................... 19

3.3.2. Muros estructurales especiales ................................................... 20

3.3.3. Refuerzo .......................................................................................... 20

3.3.4. Resistencia a cortante .................................................................. 22

3.3.5. Elementos de borde ...................................................................... 22

3.4. Peligro sísmico................................................................................... 23

3.4.1. Tipos de perfiles de suelos para el diseño sísmico. ................ 24

3.4.2. Espectro elástico horizontal de diseño en aceleraciones. ..... 26

3.4.3. Espectro elástico de diseño en desplazamientos. ................... 27

3.4.4. Cortante basal de diseño . ......................................................... 28

3.4.5. Derivas de piso. ............................................................................. 31

viii

CAPÍTULO IV

DISEÑO DE MUROS DE CORTANTE

4.1. Diseño y análisis de edificio mediante el programa ETABS ...... 33

4.1.1. Descripción y datos del edificio a ser analizado....................... 33

4.1.2. Distribución de muros en el edificio............................................ 33

4.1.3. Pre diseño del edificio basado en el ACI 318S-14................... 41

4.1.4. Cargas de diseño. ......................................................................... 48

4.1.5. Predimensionamiento de vigas y columnas ............................. 49

4.1.6. Pre dimensionamiento de muros de corte................................. 56

4.1.7. Carga sísmica. ............................................................................... 57

4.1.8. Ubicación de muros de cortante. ................................................ 60

4.1.9. Detallado del edificio en el programa ETABS........................... 62

4.1.10. Revisión de derivas de piso. ................................................... 83

4.1.11. Modos de vibración. .................................................................. 85

4.1.12. Diseño de elementos (columnas y vigas). ............................. 87

4.1.13. Diseño de muro de cortante..................................................... 87

4.2. Diseño de elementos estructurales. ............................................... 90

4.2.1. Diseño de columnas. .................................................................... 90

4.2.2. Diseño de viga. .............................................................................. 98

4.2.3. Calculo de muro de cortante. .................................................... 105

ix

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 115

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA

x

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Secciones Comunes De Muros Estructurales .....................................8

Ilustración 2: Muros Exteriores.......................................................................................9

Ilustración 3: Muros Internos ..........................................................................................9

Ilustración 4: Muros Estructurales En Voladizo.........................................................10

Ilustración 5: Muro En Voladizo Con Aberturas ........................................................11

Ilustración 6: Momentos Flexionantés En Un Muro En Voladizo ...........................11

Ilustración 7: Efecto De La Cantidad Y Distribución Del Refuerzo

en la Curvatura Última .....................................................................................................14

Ilustración 8: Cortante de diseño para muros............................................................17

Ilustración 9: Factor de sobre resistencia...................................................................18

Ilustración 10: Requisitos Que Dominan En El Diseño De Segmentos Verticales

De Muro .............................................................................................................................20

Ilustración 11: Distancia de refuerzo longitudinal .....................................................21

Ilustración 12: Zonas sísmicas para propósitos de diseño y

valor de zona Z .................................................................................................................23

Ilustración 13: Espectro elástico horizontal de diseño .............................................26

Ilustración 14: Espectro sísmico elástico de desplazamiento por diseño .............28

Ilustración 15: Edificio con muros interiores ..............................................................34

Ilustración 16: Edificio con muros exteriores .............................................................35

Ilustración 17: Edificio con muros interiores y exteriores.........................................37

Ilustración 18: Distribución en planta de la estructura .............................................39

Ilustración 19: Distribución en elevación de la estructura .......................................40

Ilustración 20: Longitud Máxima De Separación Entre Ejes De Nervios ..............42

Ilustración 21: Dimensiones de losa en 1m² ..............................................................42

xi

Ilustración 22: Parte de losa considerada como viga T ...........................................43

Ilustración 23: Carga triangular en losa cuadrada ....................................................49

Ilustración 24: Carga trapezoidal en losa rectangular ..............................................50

Ilustración 25: Espectro De Diseño .............................................................................59

Ilustración 26: Vista en 3d de la estructura ................................................................61

Ilustración 27: Vista En Planta De La Estructura ......................................................61

Ilustración 28: Dimensionamiento Del Edificio ..........................................................63

Ilustración 29: Dimensionamiento Del Edificio Edit Grid..........................................63

Ilustración 30: Creación De Materiales.......................................................................64

Ilustración 31: Creación De Secciones.......................................................................65

Ilustración 32:Creacion De Columnas ........................................................................65

Ilustración 33:Inercias Agrietadas En Columnas ......................................................66

Ilustración 34: Creación De Vigas ...............................................................................66

Ilustración 35: Recubrimiento En Vigas......................................................................67

Ilustración 36: Inercias Agrietadas En Vigas .............................................................67

Ilustración 37: Creacion De Elemento Losa Tipo Membrana .................................68

Ilustración 38: Creacion De Elemento Muro Tipo Shell ...........................................69

Ilustración 39: Inercia Agrietada En Muros ................................................................69

Ilustración 40: Diseño De Escalera .............................................................................70

Ilustración 41: Escalera .................................................................................................70

Ilustración 42: Elementos Tipo Barra ..........................................................................71

Ilustración 43: Elementos Tipo Barra ..........................................................................71

Ilustración 44: Definicion De Estados De Carga .......................................................71

Ilustración 45: Asignación De Cortante Basal Sentido X.........................................72

Ilustración 46: Asignación De Cortante Basal Sentido Y.........................................73

xii

Ilustración 47: Funciones De Espectro De Respuesta.............................................73

Ilustración 48: Definición Del Espectro De Respuesta.............................................74

Ilustración 49: Casos De Espectro De Respuesta Sentido X .................................74

Ilustración 50: Casos De Espectro De Respuesta Sentido Y .................................75

Ilustración 51: Factores De Reducción De Resistencia...........................................76

Ilustración 52: Creación De Combinaciones De Carga ...........................................77

Ilustración 53: Creación De Combo Envolvente De Cargas ...................................77

Ilustración 54: Asignación De Cargas.........................................................................78

Ilustración 55: Asignación De Cargas Estáticas .......................................................79

Ilustración 56: Asignación De Elementos Pier A Muros Y Columnas....................79

Ilustración 57: Selección De Las Losas De La Edificación .....................................80

Ilustración 58: Asignación De Diafragma ...................................................................80

Ilustración 59: Diafragma ..............................................................................................81

Ilustración 60: Definición De Fuente De Masa ..........................................................81

Ilustración 61: Opciones De Análisis...........................................................................82

Ilustración 62: Numero De Modos ...............................................................................83

Ilustración 63: Gestor De Análisis De La Estructura ................................................83

Ilustración 64: Revisión De La Deriva Máxima De La Estructura...........................84

Ilustración 65: Ventana Para Elegir Tablas De Visualización .................................84

Ilustración 66: Derivas De Piso ....................................................................................85

Ilustración 67: Ventana Para Elegir Las Tablas De Los Modos

De Vibración ......................................................................................................................86

Ilustración 68: Modos De Vibración.............................................................................86

Ilustración 69: Revisión De Elementos Creados .......................................................87

Ilustración 70: Selección De Combos .........................................................................87

xiii

Ilustración 71: Definición De Secciones Pier .............................................................88

Ilustración 72: Creación De Muro De Cortante .........................................................88

Ilustración 73: Editor De Secciones ............................................................................89

Ilustración 74: Combos De Diseño Para Muros ........................................................89

Ilustración 75: Revisión De Elemento Muro...............................................................90

Ilustración 76: Area De Acero De Las Columnas Del Pórtico

Del Eje B ............................................................................................................................91

Ilustración 77 : Diagrama De Iteraccion Rectangular Simétrica

γ = 0.10 ,f c′ ≤ 30mpa . ....................................................................................................91

Ilustración 78: Valores De Pu, Mux Y Muy De La Columna B5 ..........................92

Ilustración 79: Area De Acero Requerida En La Columna Del Eje B

Del Primer Piso .................................................................................................................97

Ilustración 80: Detallado De Columna ........................................................................98

Ilustración 81: Areas De Acero Del Vigas Del Portico B..........................................99

Ilustración 82: Valores De Momentos En Las Vigas De La Primera Losa Por

El Combo Envolvente En El Pórtico Del Eje B ............................................................99

Ilustración 83: Valor De Vu De La Viga B3-B4 ........................................................103

Ilustración 84: Detallado De La Viga De La Planta Baja Del Eje B......................105

Ilustración 85: Muro De Cortante P1.........................................................................105

Ilustración 86: Valores de Vu, Pu y Mu.....................................................................106

Ilustración 87: Detalle De Muro De Cortante P1 .....................................................114

xiv

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Categoria De Diseño Sismico............................................................ 19

Tabla 2 Valores De Factor Z En Funcion De La Zona Sismica

Adoptada.............................................................................................................. 24

Tabla 3 Tipos De Suelo Y Factores De Sitio Fa ........................................... 25

Tabla 4 Tipos De Suelo Y Factores De Sitio Fd ........................................... 25

Tabla 5 Tipos De Suelo Y Factores De Sitio Inelástico Del

Subsuelo Fs......................................................................................................... 25

Tabla 6 Coeficiente Ct Segun Tipo De Estructura........................................ 30

Tabla 7 Valores De Factor De R Para Sistemas Estructurales

Ductiles................................................................................................................. 31

Tabla 8Valores De Factor R Para Sistemas Estructurales

De Ductilidad Limitada....................................................................................... 31

Tabla 9 Valores De Derivas Maximas ........................................................... 32

Tabla 10 Valores De Derivas Máximos De La Primera Distribución

De Muros ............................................................................................................. 34

Tabla 11 Valores De Modos De Vibración Dela Primera Distribución

De Muros ............................................................................................................. 35

Tabla 12 Valores De Derivas Máximos De La Segunda Distribución

De Muros ............................................................................................................. 36

Tabla 13 Valores De Modos De Vibración De La Segunda Distribución

De Muros ............................................................................................................. 36

Tabla 14 Valores De Derivas Máximas De La Tercera Distribución

De Muros ............................................................................................................. 37

xv

Tabla 15 Valores De Modos De Vibración De La Tercera Distribución

De Muros ............................................................................................................. 38

Tabla 16 Resumen De Modos De Vibración Según Distribución ............. 38

Tabla 17Momentos Aproximados Para Vigas Continuas

No Preesforzadas Y Losas En Una Direccion ............................................. 53

Tabla 18 Dimenciones De Vigas. .................................................................... 54

Tabla 19 Dimenciones De Columnas ............................................................. 55

Tabla 20 Datos Para La Elaboracion De Espectro De Diseño ................... 58

Tabla 21 Valores Calculados Del Espectro De Diseño ............................... 58

Tabla 22 Cortante Basal ................................................................................... 60

Tabla 23 Combinaciones De Carga ................................................................ 75

Tabla 24 Area De Acero Requerida De La Viga Del Primer Piso

Del Eje B. ........................................................................................................... 102

Tabla 25 Tanteo De Diametro De Varillas Optima. .................................... 108

Tabla 26 Refuerzo Transversal Para Elementos De Borde...................... 112

Tabla 27 Tanteo De Diametro De Varillas Para Elementos

De Borde............................................................................................................ 112

xvi

Prologo

La presente investigacion propone el diseño de muros de cortante en una

edificacion de cinco plantas, en la ciudad de Guayaquil,obteniendo el detallamiento

del muro de cortante.

En cada capitulo se encontrara una breve descripcion de los requisitos y normas

a utilizar para esta investigacion. En la cual se realizara el analisis del edificio

mediante el software estructural Etabs 9.7.4, y se verificara que cumpla con todas

las condiciones establecidas del diseño sismorresistente de la Norma Ecuatoriana

de la Construcción NEC-15.

xvii

DISEÑO DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL CON MUROS DE

CORTANTE PARA UN EDIFICIO DE CINCO PISOS

ResumenLa presente investigacion tiene como objetivo el diseño de muros de cortante

como metodo de diseño sismoresistente en una edificación, el diseño estructural

esta basado en los requisitos del ACI 318S-14,consta de muros de hormigon

armado de resistencia de concreto de f'c=280 kg/cm² , de resistencia del acero en

el refuerzo longitudinal y transversal de fy=4200 kg/cm² y de 30 cm de espesor, el

cual despues de haber sido ubicado de manera optima en el edificio se procedera al

analisis mediante el programa etabs 9.7.4. mediante el cual se podran revisar que

tanto las derivas inelasticas maximas de piso y modos de vibracion cumplan con lo

estipulado en el NEC-15 (Diseño sismoresistente).

xviii

Abstract

STRUCTURAL DESIGN SYSTEM WITH A SHEAR WALLS FOR A

FIVE-STORY BUILDING

This research aims to design shear walls as a method of earthquake resistant

design, structural design is based on the requirements of ACI318S-14 consists of

reinforced concrete walls concrete strength fc = 280 kg / cm², resistance of steel in

the longitudinal and transverse reinforcement fy = 4200 kg / cm and 30 cm thick,

which after having been optimally located in the building shall be analyzed by

ETABS 9.7.4 program. Whereby you can review both the highs and inelastic drifts

floor vibration modes comply with the provisions of the NEC-15 (earthquake resistant

design).

1

CAPÍTULO I

GENERALIDADES

1.1. Introducción

En el Ecuador, el sistema estructural de hormigón armado, ha sido durante

muchos años el más utilizado en la edificación de viviendas, con elevados costos

financieros y sociales. Actualmente debido al acelerado crecimiento poblacional y

debido a que el país está en una zona sísmica, se hace necesario analizar nuevos

sistemas de construcción que garanticen seguridad, menores costos, tiempos de

ejecución y por lo mismo una adecuada calidad de las viviendas.

Cuándo los muros de concreto reforzado, con sus grandes rigideces en sus

planos se colocan en ciertas localidades convenientes y estratégicas, pueden a

menudo usarse económicamente para proporcionar la resistencia necesaria a

cargas horizontales. Tales muros son en efecto vigas en voladizo verticales de gran

peralte que proporcionan estabilidad lateral a las estructuras al resistir las fuerzas

cortantes y momentos flexionantés en sus planos causados por las fuerzas

laterales.

1.2. Planteamiento del problema

Debido a los recientes acontecimientos ocurridos, como es el terremoto en

Ecuador en abril del 2016, se analiza la construcción de edificios con el sistema

estructural de muros de cortante para soportar las fuerzas verticales del sismo,

como otra alternativa para poder sobrellevar la fuerza del sismo y así evitar el

colapso de edificios en la ciudad de Guayaquil.

Un sismo o temblor es un fenómeno en que el terreno se mueve repetidamente

en todas direcciones. Estas fuerzas sísmicas se transmiten del techo o la losa del

2

piso superior hacia los elementos resistentes como son muros, columnas, que a su

vez las transmite a los pisos inferiores y finalmente a la cimentación, que transmite

dichas fuerzas al terreno de apoyo.

Para resistir estas fuerzas la estructura debe tener una cantidad y distribución

adecuada de elementos resistentes como columnas o muros de carga, así como

elementos horizontales (trabes y losas) que distribuyan las fuerzas sísmicas entre

dichos elementos. Cuando se excede la resistencia de los elementos estructurales

la edificación sufre daños como agrietamientos, aplastamientos o grandes

deformaciones que pueden llegar a causar incluso el colapso es decir el derrumbe

total del edificio.

Los muros estructurales o muros de portante son sistema altamente utilizados en

edificaciones sismorresistentes .sus características resaltantes de elevada rigidez y

ductilidad le permite resistir de forma muy eficiente las cargas laterales debido a la

acción sísmica, limitando los desplazamientos laterales de la estructura .

1.3. Antecedentes del problema

1.3.1.Situación actual.

En la actualidad debido a los recientes hechos ocurridos el 16 de abril del 2016,

se ha visto en la necesidad de diseñar y proveer a las edificaciones de sistemas

estructurales capaces de resistir la fuerza de un sismo, lo que nos obliga a crear

estructuras más resistentes o sistemas estructurales sismorresistente.

Mientras más alto es el edificio se le debe proveer o proporcionar una adecuada

rigidez lateral que pueda resistir elevadas cargas laterales como son las del sismo.

Dicho esto para proporcionar mayor rigidez una opción es la del sistema estructural

de muros de cortante de concreto reforzado. Los muros de concreto absorberán un

gran porcentaje de la fuerza cortante horizontal y son a los que denominamos muros

3

de cortante, estos proporcionaran estabilidad a las edificaciones de manera lateral

contra la fuerza del sismo.

1.4. Objetivos de la investigación

1.4.1. Objetivo general.

Diseñar el sistema estructural de muros estructurales o muros de cortante en un

edificio de cinco niveles para contrarrestar los efectos de los sismos, ya que por ser

muros de mayor dimensión en una dirección, mucho mayor que su ancho

proporcionan en dicha dirección mayor resistencia y rigidez lateral para soportar las

fuerzas laterales del sismo.

1.4.2.Objetivos específicos.

1. Simular y diseñar el modelado de un edificio en el programa ETABS 9.7.4 en

el cual se van a definir las características como son los materiales, geometría de los

elementos estructurales propios del edificio, la geometría de los muros de corte de

hormigón armado y cargas según ACI 318S-14 y las normas ecuatorianas NEC-15,

con muros de corte de hormigón armado.

2. Buscar la ubicación optima de los muros de cortante en el edificio de tal

manera que cumpla con las condiciones especificadas como son las derivas y los

modos de vibración según el NEC-15, lo cual se realizara por medio de una

simulación en el programa ETABS 9.7.4.

3. Realizar el diseño de muros de cortante utilizando la Norma Ecuatoriana de la

Construcción NEC-15 y los requisitos de la American Concrete Institute ACI 318S-

14, como una guía práctica del diseño.

4

1.5. Antecedentes.

En la actualidad ya que el Ecuador es un país con alto riesgo de vulnerabilidad

sísmica se ha visto en la necesidad de crear sistemas estructurales

sismorresistentes, entre la cual están los muros de cortante, en los edificios existen

elementos estructurales diseñados para resistir las fuerzas gravitacionales y

sísmicas, los principales elementos son las vigas y las columnas pero también

existen sistemas estructurales sismorresistentes especiales capaces de resistir los

desplazamientos generados por el sismo y que el edificio no es capaz de resistir.

Por lo cual es necesario crear estructuras más eficientes, los muros de cortantes

son sistemas ampliamente utilizados en estructuras sismorresistentes ya que debido

a sus características de alta rigidez y ductilidad permiten resistir de forma eficiente

las fuerzas laterales, para que la eficiencia de los muros de cortante no se vea

disminuida es necesario crear una combinación de muros y pórticos.

Los muros de cortante, también conocidos como muros de hormigón armado

tienen dimensiones mayor en una dirección, que en el ancho es decir proporcionan

en dicha dirección mayor rigidez y resistencia lateral a la acción de sismos y vientos

ósea a las fuerzas horizontales. Son usados comúnmente en edificios de gran altitud

como edificios de apartamentos.

Los muros de cortante se lo pueden simplificar como vigas verticales de gran

peralte y delgadas, que funcionan como voladizo empotrado en la cimentación, las

cuales reciben las fuerzas laterales, la resistencia de los muros de cortantes es casi

controladas por sus resistencias a flexión sin embargo puede necesitar algún

refuerzo de cortante.

5

1.6. Justificación.

Debido a que el Ecuador es un país con alto riesgo sísmico, se debe tomar

medidas en las cuales se diseñen estructuras con sistemas sismorresistentes, a la

probabilidad de un sismo de gran magnitud como el del sucedido el 16 de abril del

2016, vemos que en muchos casos sismos leves de poca magnitud ha causado

grandes fisuras en edificaciones e incluso colapsos en ellas debido muchas veces a

que han sido diseñadas ineficientemente o de forma informal es decir sin personal

capacitado para ello, lo que podría afectar muchas veces a otras edificaciones y

cobrar vidas humanas. El presente trabajo servirá como guía para diseños

estructurales en base al sistema estructural de muros de cortante con modelado en

el programa ETABS 9.7.4.

1.7. Metodología a implementar.

El presente tendrá un enfoque investigativo para lo cual se revisara

documentación como lo son normas y demás literatura relacionada a la utilización y

diseños estructurales sismorresistentes especiales como lo es el muros de cortante

de hormigón armado para aquello partimos del diseño de un edificio para

departamentos en la ciudad de Guayaquil, el diseño se basara en las normas

ecuatorianas como es la Norma Ecuatoriana de la Construcción del 2015 o por sus

siglas NEC-15 y por los requisitos del Instituto Americano del Concreto o ACI 318S-

14, en los cuales se detallan el correcto diseño del sistema estructural de muros de

cortante.

Se utilizaran los datos respectivos del factor de zona, relación de amplificación

espectral, coeficientes de perfil de suelo, periodo de vibración, coeficiente de

importancia, y todos los factores necesarios para obtener el espectro elástico de

aceleraciones. Para posteriormente ingresar estos datos en el programa ETABS

6

versión 9.7.4 en el cual se realizara modelos del edificio de cinco plantas con muros

de cortante.

1.8. Objeto y campo de estudio de la investigación.

En el Ecuador la utilización de muros de cortante en edificaciones es poco

conocida, por lo cual esta investigación tiene como primordial objeto dar a conocer

el diseño de muros de cortante para edificaciones utilizando los requerimientos de

ACI 318S-14 y las Normas Ecuatorianas de la Construcción NEC del 2015,en los

cuales se especifica métodos y condiciones que se deben cumplir para el correcto

diseño de muros estructurales, una de las condiciones a cumplir es el estricto

control de derivas de piso para lo cual contamos con la utilización del programa

ETABS, en el que se va a realizar el modelado y posterior simulación y análisis de

la estructura. Esta investigación se la va a realizar en Guayaquil, en la zona céntrica

por el motivo de que en dicha zona existe mayor cantidad de edificaciones de varios

niveles, los mismos que son de oficinas, habitacionales, comerciales, etc.

7

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Introducción.

Para el diseño de muros estructurales se deben tomar en cuenta varios factores

entre ellos la ubicación. “Cuando los muros de concreto reforzado, con sus grandes

rigideces en sus planos se colocan en localidades convenientes y estratégicas,

pueden usarse económicamente para proporcionar la resistencia necesaria a cargas

horizontales” (Mc.Cormac & Browm, 2011,p.545).

Los muros de cortante, también conocidos como muros de hormigón armado

tienen dimensiones mayor en una dirección, que en el ancho es decir proporcionan

en dicha dirección mayor rigidez y resistencia lateral a la acción de sismos y vientos

ósea a las fuerzas horizontales. Son usados comúnmente en edificios de gran altura

como edificios de apartamentos, para que la eficiencia de los muros de corte no se

vea disminuida se puede controlar con una combinación de muros y pórticos.

Desde hace mucho tiempo se ha utilizado los muros de cortante en el diseño

estructural de edificios de múltiples niveles. “Estos muros se han denominado muros

de cortante debido a que con frecuencia gran parte de la carga lateral de un edificio,

si no es que toda, y la fuerza cortante horizontal se transfieren a sus elementos

estructurales” (Park & Paulay, s.f,p.633).

2.2. Estrategias en la ubicación de muros estructurales.

Según Paulay & Priestley (1992) para la ubicación de los muros estructurales se

van a tomar en cuenta los siguientes pasos:

1.-Para la mejor resistencia a la torsión la mayoría de los muros deben estar

ubicados en la periferia del edificio, los muros de dicho edificio pueden ser de

8

varias formas muros individuales, muros en voladizo o pueden ser muros

acoplados. (Paulay & Priestley, 1992,p.368).

2.-Mientras se pueda dirigir la mayor carga vertical o las cargas gravitacionales a

los muros estructurales menor será la demanda de refuerzo a flexión en ese

muro, y se pueden soportar los momentos de torsión que se generan en ese

muro. (Paulay & Priestley, 1992,p.368).

3.-En zonas de alto riesgo sísmico es necesario tipos de estructuras o sistemas

estructurales de muros de grandes dimensiones que soporten las fuerzas

horizontales del sismo. (Paulay & Priestley, 1992,p.368).

Ilustración 1: Secciones Comunes De Muros EstructuralesFuente: (Priestley, 1992)

2.2.1.Clasificación de muros de cortantes.

2.2.1.1. Muros en exterior de un edificio.

Este tipo de muros no se recomienda para edificios de grandes dimensiones o

sea para edificios de muchos niveles o pisos, se lo utiliza para transmitir las fuerzas

de las losas o de los diafragmas a los muros estructurales.

9

Ilustración 2: Muros ExterioresFuente: (Mc.Cormac & Browm, 2011)

2.2.1.2. Muros en el interior del edificio.

Este método se utiliza en edificios de gran altura es decir de varios niveles, en las

cuales la flexibilidad del diafragma es reducida, se suelen utilizar en áreas de

escaleras y ascensores.

Ilustración 3: Muros InternosFuente: (Mc.Cormac & Browm, 2011)

2.2.1.3. Muros en voladizo sin aberturas.

En estos muros las fuerzas laterales son introducidas por medio de una serie de

cargas puntuales a través de las plantas que actúan como diafragmas. La losa de

piso también estabilizara el muro contra el pandeo lateral esto permite paredes

delgadas. (Paulay & Priestley, 1992,p.370).

10

2.2.1.4. Muro en voladizo con aberturas.

Para los muros estructurales en voladizo con aberturas en los que se deban

colocar ventanas, puertas o ambas se requiere una organización.

En muchos muros estructurales se requerirá un patrón regular de aberturas para

alojar las ventanas o puertas o ambos. Cuando la organización de aberturas, es

esencial para asegurar que un racionales resultados de la estructura, el

comportamiento de los cuales se pueden predecir mediante inspección al

descubierto el diseñador debe asegurarse de que la integridad de la estructura en

términos de resistencia a la flexión no está en peligro por reducción bruta del área

de la pared cerca las fibras extremas de la sección. Del mismo modo, la

resistencia al cizallamiento de la pared, tanto en las direcciones horizontal y

vertical, debe seguir siendo viable y adecuada para asegurar que su resistencia a

la flexión puede ser completamente desarrollado. (Paulay & Priestley,

1992,p.370).

Ilustración 4: Muros Estructurales En VoladizoFuente: (Priestley, 1992)

11

Ilustración 5: Muro En Voladizo Con AberturasFuente: (Priestley, 1992)

El muro cortante debe estar sujeto a momentos flexionantés y fuerzas cortantes

que son originados por las fuerzas gravitacionales y las fuerzas laterales

principalmente en las cargas laterales y a compresión axial provocada por la

gravedad. Los requisitos esenciales son cimientos adecuados que dan la fijación

necesaria total a la base y suficiente conexión de muros de cortantes a cada piso

para transmitir la carga horizontal. (Park & Paulay, s.f,p.635).

Ilustración 6: Momentos Flexionantés En Un Muro En VoladizoFuente: (Priestley, 1992)

12

2.3. Marco contextual.

Cortante basal.- El cortante basal es la fuerza o la sumatoria de fuerzas de los

pisos de la estructura.

Deriva de piso.- es el desplazamiento lateral relativo del piso por la acción de

una fuerza horizontal con respecto al piso consecutivo.

Espectro de respuesta para diseño.- El espectro de respuesta de diseño se

puede expresar mediante un espectro de respuesta basado en condiciones

geológicas, tectónicas del tipo de suelo dependiendo de la zona en la que se

encuentra ubicada la estructura.

Muro estructural.- los muros de corte o muros estructurales son paredes de

concreto armado el cual debido a la mayor dimensión en un sentido proporciona en

dicha dirección mayor rigidez la cual sirve para mitigar los efectos del sismo.

Sismo de diseño.- Es el evento sísmico que tiene una probabilidad de ser

excedido en 50 años respecto al periodo de retorno de 475 años.

Pórtico especial sismo resistente con muros estructurales (sistemas

duales).-Sistema resistente de una estructura compuesta tanto por pórticos

especiales sismo resistente como por muros estructurales adecuadamente

dispuestos espacialmente, diseñados todos ellos para resistir fuerzas sísmicas. Se

entiende como una adecuada disposición ubicar los muros estructurales lo más

simétricamente posible, hacia la periferia y que mantienen su longitud en planta en

todo lo alto de la estructura. Para que la estructura se considere como un sistema

dual se requiere que los muros absorban al menos el 75 % del corte basal en cada

dirección.

13

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO.

3.1. Tipo Y Diseño de Investigación.

Para la realización de la presente tesis la metodología a utilizar se ubica en el

tipo de investigación experimental y documental, Según Zorrilla (1993) es

experimental ya que en ella se manipulan una o varias variables independientes

mediante un razonamiento hipotético-deductivo empleando un diseño experimental

como estrategia de control en la cual la metodología generalmente es cuantitativa y

documental porque para la realización de la investigación se contó con la utilización

de libros, tesis, revista, etc. Para esta investigación se tomó en cuenta los siguientes

puntos.

Lectura y utilización de bibliografía correspondiente al tema.

Se realizara el modelado de un edificio en el programa ETABS 9.7.4 en el

cual se ingresaran los datos correspondiente de los materiales como son el

hormigón y el hierro.

Se pre dimensionaran las vigas y columnas según los requisitos del ACI

318S-14, también se realizar el pre dimensionamientos de los muros

estructurales.

Se buscara la ubicación óptima de los muros estructurales en el edificio

hasta obtener que los resultados de las derivas y modos de vibración

cumplan con lo especificado en la NEC-15.

14

3.1.1.Técnica de recolección de datos.

Debido a que el tipo de investigación es documental, se utilizaron las técnicas de

recolección de datos secundarias ya que se empleó fuentes bibliográficas para su

realización.

3.2. Resistencia a flexión de muros de cortante.

La resistencia para el acero en muros estructurales el requerimiento a flexión no

es muy grande. “Se proporciona el 0.25% de refuerzo en ambas direcciones es

claro que esta disposición de acero no es económica, y es altamente indeseable

para mayores contenidos de acero, siempre que se desee absorción de energía en

el intervalo inelástico” (Park & Paulay, s.f, p.635).

Como se demuestra en la ilustración 7. “Los momentos y curvaturas se expresan

como porcentajes de las máximas cantidades para una sección con el mínimo de

acero de refuerzo (ρv = 0,25%). “ (Park & Paulay, s.f,p.635).

Ilustración 7: Efecto De La Cantidad Y Distribución Del Refuerzo en la Curvatura ÚltimaFuente: (Priestley, 1992)

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) para muros

estructurales de hormigón armado se emplea como refuerzo de acero, varilla

corrugada o malla electro soldada la cuantía mínima será:

15

Cuantía en el eje longitudinal ρv = 0.0025Cuantía en el eje transversal ρn = 0.0025

3.2.1.Espaciamiento de refuerzo.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) para el espaciamiento

máximo entre refuerzos debe ser de 250 mm, el refuerzo requerido por fuerzas

cortantes se debe distribuir uniformemente, se debe usar al menos doble malla de

refuerzo en cualquier muro estructural de hormigón de más de 150 mm de espesor.> ´ /6Dónde:

Fuerza cortante factorizada´ Resistencia especificada a la compresión

Área bruta de la sección de Hormigón limitada por el espesor del alma y la

longitud de la sección en la dirección de la fuerza de cortante considerada (mm²).

3.2.2.Muros estructurales.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) para el diseño de

muros estructurales, existen dos casos:

Caso1:

Los muros estructurales cuya razón sea / > podrán ser diseñados con los

conceptos de diseño de elementos en flexión o flexo-compresión

donde:

16

Momento

Fuerza cortante

Longitud del muro o del segmento de muro considerado en dirección de

la fuerza cortante.

Caso 2:

Los muros estructurales cuya razón sea / < los refuerzos longitudinales

deben ser diseñados con los requisitos de cortante.

Se empleara como refuerzo de acero: varilla corrugada o malla electro

soldada.

La cuantía mínima de refuerzo será : . / (MPa) para el eje

longitudinal y transversal ; se podrá emplear acero electro soldado con

de hasta 600MPa

Espaciamiento máximo entre refuerzos: 450mm

El refuerzo requerido por fuerzas actuantes se debe distribuir uniformemente.

Resistencia especificada a la fluencia del refuerzo (MPa)

La resistencia cortante última para un muro estructural será igual o superior a la

envolvente lineal de la figura 8

17

Ilustración 8: Cortante de diseño para murosFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

El cortante en la base del muro es el máximo obtenido en análisis de la

estructura para todas las combinadas de carga sísmica.

El factor de sobre-resistencia de una rotula plástica ∅° se calcula como la relación

entre la capacidad máxima de momento y la capacidad requerida por el análisis. La

capacidad máxima se la obtienen con la cuantía real de refuerzo que detallara en

los planos.

∅° = ++= 1.25 ( − ´)

18

Donde:

Capacidad en sobre-resistencia de las rótulas plásticas en las vigas que

llegan al nudo junto a la sección que se diseña.

Área de refuerzo longitudinal no preesforzados a tracción ( ).

Distancia desde la fibra extrema en compresión hasta el cancroide del

refuerzo longitudinal en tracción (mm)´ Distancia desde la fibra extrema en compresión hasta el centroide del

refuerzo longitudinal en compresión (mm)

Resistencia especificada a la fluencia del refuerzo (Mpa)

Se la obtiene del análisis.

Ilustración 9: Factor de sobre resistenciaFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

3.3. Requisitos de diseño según la norma ACI 318S-14.

Las bases de diseño de muros de cortante de acuerdo con el ACI 318-S14

capítulo 11, tienen la misma forma que las de las vigas corrientes (Nilson,

2001,p.565).

19

Según ACI 318S-14 (2015) En el capítulo 11 los muros estructurales especiales

se deben detallar según las disposiciones de 18.10. Este Reglamento usa el término

“muro estructural” como sinónimo de “muro de cortante”. A pesar de que este

Reglamento no define los muros de cortante, la definición de muro estructural del

Capítulo 2 establece que “un muro de cortante es un muro estructural.”

Según ACI 318S-14 (2015) el ASCE 7 define un muro estructural como un muro

que cumple con la definición de muro de carga o de muro de cortante. Un muro de

carga se define como un muro que soporta carga vertical mayor que un cierto valor

de umbral. Un muro de cortante se define como un muro, de carga o no de carga,

diseñado para resistir fuerzas laterales que actúan en el plano del muro. Las

definiciones del ASCE 7 son ampliamente aceptadas.

3.3.1.Estructuras sismorresistentes.

Según ACI 318S-14 (2015) en el capítulo 18 se especifica que todas las

estructuras deben asignarse a una categoría de diseño sísmico (CDS).

Cada una de las categorías de diseño sísmico o (CDS), deben cumplir los

requisitos estipulados.

Tabla 1 Categoria De Diseño Sismico.

CDS REQUISITOS ACI 318 S-14A Actividad sismica baja Capitulos 1 A 17 Y 19 A 26B No se espera que se vean sometidos a movimientos fuertes de terreno Capitulos 1 A 17 Y 19 A 26 y tambien 18.2.2C Intermedio Pueden verse sometidos a movimientos moderadamente fuertes Capitulos1 A 17 Y 19 A 26 y tambien 18.2.2 y18.2.3D,E Y F Especial Sometidas a movimientos fuertes de terreno Capitulos 1 A 17 Y 19 A 26 y tambien 18.2.2 a 18.2.8 y 18.12 A 18.14

Ordinario

DENOMINACION(capacidad de disipacion de energia)CATEGORIAS DE DISEÑO SISMICO ACI 318S-14

Fuente: (ACI 318S-14, 2015)

20

3.3.2.Muros estructurales especiales.

Según el ACI 318S-14 (2015) en el capitulo 18.10.1.1 se estipulan requisitos para

los muros estructurales especiales de concreto reforzado, y todos los componentes

de muros especiales que forman parte del sistema de resistencia ante fuerzas

sísmicas incluyendo vigas de acople y machones de muro

Ilustración 10: Requisitos Que Dominan En El Diseño De Segmentos Verticales De MuroFuente: (ACI 318S-14, 2015)

3.3.3.Refuerzo.

Según el ACI 318S-14 (2015) las cuantías de refuerzo distribuidos en el alma y

para muros estructurales no deben ser menores que 0.0025 excepto que sí

no excede . √ , y se pueden reducir a los valores requeridos en

11.6. El espaciamiento de refuerzo de cada dirección no debe exceder de 450 mm.

El refuerzo que contribuye a debe ser continuo y debe ser distribuido atreves del

plano de cortante.

21

Deben usarse al menos dos capas de refuerzo cuando:> 0.17 √ℎ / => 2.0Dónde:

Y son la altura y la longitud de todo el muro, respectivamente.

Dónde:= Fuerza cortante= Área bruta de la sección de concreto, limitada por el espesor del alma y la

longitud de la sección en la dirección de la fuerza cortante.

λ= factor de modificación que tiene en cuenta las propiedades mecánicas

reducidas del concreto liviano.´ =resistencia especificada a la compresión del concreto.

El refuerzo en muros estructurales debe desarrollarse o empalmarse para en

tracción, de acuerdo con (a) hasta (c):

(a) El refuerzo longitudinal debe extenderse al menos una más allá del punto en

el que ya no sea necesario para resistir flexión, excepto en la parte superior

distancia . del muro.

Ilustración 11: Distancia de refuerzo longitudinalFuente: (Mc.Cormac & Browm, 2011)

22

(b) En lugares donde es probable que se produzca fluencia del refuerzo

longitudinal como resultado de los desplazamientos laterales, las longitudes de

desarrollo del refuerzo longitudinal debe ser 1.25 veces los valores calculados para

en tracción.

(c) Los empalmes mecánicos del refuerzo deben cumplir y con 18.2.7 y los

empalmes soldados del refuerzo deben cumplir con 18.2.8.

3.3.4.Resistencia a cortante.

Según el ACI 318S-14 (2015) la fuerza de diseño la cual se obtiene de los

análisis para carga lateral de las combinaciones de carga de diseño de muros

estructurales no debe exceder:

= ( ´ + )Donde el coeficiente es 3.0 para / <= . , . para / >= . , y

varia linealmente entre 3.0 y 2.0 para / entre 1.5 y 2.0.

3.3.5.Elementos de borde.

Según ACI. En su articulo 18.10.6.2 explica que los muros y manchones de muro

que cumplan con la condicion de / >= . explica que las zonas de

compresion deben ser reforzadas con elementos especiales de borde cuando≥ 600((1.5 /ℎ )El valor de /ℎ no debe ser menor a 0.005, o se diseñan alternativamente

deben disponerse de elementos de borde si el esfuerzo maximo de compresion en

23

la fibra extrema correspondiente a las cargas de diseño incluyendo sismo

sobrepasen 0.2 ´ .

3.4. Peligro sísmico

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) para los edificios de

uso normal, se usa el valor de , que representa la aceleración máxima en roca

esperada para el sismo de diseño, expresada como fracción de la aceleración de la

gravedad.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) en el Ecuador existen

seis zonas sísmicas, por lo tanto el sitio donde será construida la estructura se

determinara por una de estas zonas y será caracterizada por el factor de zona de

acuerdo al mapa de la ilustración 12, la cual también será utilizada en caso de no

poder determinar la población o zona en la que se va a diseñar una estructura.

Ilustración 12: Zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor de zona ZFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

24

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) el periodo de retorno

es de 475 años, del cual se toma una excedencia del 10% e incluye una saturación

a 0.5g sísmica en roca en el litoral ecuatoriano la cual corresponde a la zona VI.

Todo el territorio ecuatoriano está catalogado como amenaza sísmica alta, con

excepción del:

Nororiente que presenta una amenaza sísmica intermedia.

Litoral ecuatoriano que presenta una amenaza sísmica muy alta.

Tabla 2 Valores de factor Z en funcion de la zona sismica adoptada

Fuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

3.4.1.Tipos de perfiles de suelos para el diseño sísmico.

3.4.1.1. Coeficientes de perfil de suelo.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) los valores del

coeficiente Fa son valores que amplifican las ordenadas del espectro de repuesta

elástico de aceleraciones para diseño en roca, que toman en cuenta los efectos del

sitio, Los valores del coeficiente Fd que amplifican las ordenadas del espectro

elástico de repuesta de desplazamientos para diseño en roca, considerando los

efectos del sitio, Los valores del coeficiente Fs, que consideran el comportamiento

no lineal de los suelos, la degradación del periodo del sitio que depende de la

intensidad y contenido de frecuencia de la excitación sísmica y los desplazamientos

relativos del suelo, para los espectros de aceleraciones y desplazamientos, son

determinados con las siguientes figuras respectivamente.

25

Tabla 3 Tipos de suelo y factores de sitio Fa


Tabla 4 Tipos De Suelo Y Factores De Sitio Fd


Tabla 5 Tipos De Suelo Y Factores De Sitio Inelástico Del Subsuelo Fs


26

3.4.2.Espectro elástico horizontal de diseño en aceleraciones.

Todos los componentes antes mencionados sirven para la determinación del

espectro elástico de aceleraciones Sa, la cual es una fracción de la aceleración de

la gravedad, para el nivel del sismo de diseño.

Ilustración 13: Espectro elástico horizontal de diseñoFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

= ∗ ∗ 0 ≤ ≤= ∗ ∗ ∗ ( ) >

Dónde:= Para todos los suelos, con excepción del suelo tipo E= . Para tipo de suelo E

Asimismo, se definen los valores de la relación de amplificación espectral que

varían dependiendo de la región del Ecuador.

= . Provincias de la costa (excepto Esmeraldas)

= . Provincias de la sierra, Esmeraldas y Galápagos.

= . Provincias del Oriente

27

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) los límites para el

periodo de vibración y (este último a ser utilizado para la definición de

espectro de respuesta en desplazamientos). Estos límites se los obtienen de las

siguientes formulas: = 0.55= 2.4Donde en los perfiles de suelo D y E los valores de T se limitarán a un valor

máximo de 4 segundos. Solo para la evaluación de la respuesta de los modos de

vibración diferentes al modo fundamental y para el análisis dinámico se evaluara el

valor de Sa mediante la siguiente expresión:

= ∗ ∗ (1 + ( − 1) ) ≤= 0.10

3.4.3.Espectro elástico de diseño en desplazamientos.

Para los desplazamientos espectrales elásticos para diseño, se utilizara el

espectro elástico de diseño de desplazamientos definido a partir del espectro de

aceleraciones.

28

Ilustración 14: Espectro sísmico elástico de desplazamiento por diseñoFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

= ( )( ) Para 0 ≤ ≤Sd = Sa(g)( ) Para T > T

Dónde:

Es la aceleración de la gravedad

Es el espectro elástico de diseño de desplazamientos definido por una

fracción del amortiguamiento respecto al crítico igual al 5%.

3.4.4.Cortante basal de diseño .Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) el cortante basal V

aplicado a una estructura en una dirección específica de diseño se determinara de

la siguiente manera:

= .∗ ∅ ∗ ∅

29

Dónde:Sa Espectro de diseño en aceleración∅P y ∅E Coeficientes de configuración en planta y elevaciónI Coeficiente de importanciaR Factor de reducción de resistencia sísmicaW Carga sísmica reactiva

3.4.4.1. Carga sísmica reactiva .

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) explica que la carga

sismica reactiva W . =Para casos especiales como son bodega y almacenaje= + 0.25Dónde:D = Carga muerta total de la estructura.L = Carga viva del piso.

3.4.4.2. Periodo de vibración.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) El periodo de vibración

se la determina por 2 métodos, cuyo valor obtenido es una estimación inicial

razonable del periodo estructural que permite el cálculo de las fuerzas sísmica.

3.4.4.3. Método 1. = ℎ∝

30

Dónde:Ct Coeficiente que depende del tipo de edificioh Altura máxima de la edificación de n pisos desde la base de la estructura

en metros.

Estos coeficientes están dados por la siguiente tabla.

Tabla 6 Coeficiente Ct segun tipo de estructuraTipo de estructura Ct α

Estructuras de aceroSin arriostramiento 0.072 0.8Con arriostramiento 0.073 0.75Porticos especiales de hormigon armadoSin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras 0.055 0.9Con muros estructurales o diagonales rigidizadorasy para otras estructuras basadas en murosestructurales y mampostería estructural 0.055 0.75


3.4.4.4. Método 2.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) el periodo T debe ser

calculado utilizando las propiedades estructurales y las características de

deformación de los elementos el cual debe ser calculado por medio de la siguiente

expresión.

= 2 ( ) /3.4.4.5. Factor de reducción R.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) el factor R es aquel

que permite una reducción de las fuerzas sísmicas, lo cual depende de que el tipo

de estructura y de sus conexiones se diseñen para desarrollar un mecanismo de

falla previsible y de adecuada ductilidad.

31

Tabla 7 Valores de factor de R para sistemas estructurales ductilesSistemas Estructurales DúctilesSistemas Duales

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas y con murosestructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras (sistemas duales).

Pórticos especiales sismo resistentes de acero laminado en caliente, sea con diagonalesrigidizadoras (excéntricas o concéntricas) o con muros estructurales de hormigón armado.

Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente con diagonalesrigidizadoras (excéntricas o concéntricas).

Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas banda, con murosestructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras.

Pórticos resistentes a momentosPórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas.

Pórticos especiales sismo resistentes, de acero laminado en caliente o con elementos armados deplacas.

Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente.Otros sistemas estructurales para edificaciones

Sistemas de muros estructurales dúctiles de hormigón armado. 5Pórticos especiales sismo resistentes de hormigón armado con vigas banda. 5

R

8

8

7

8

8

8

8


Tabla 8 Valores de factor R para sistemas estructurales de ductilidad limitada

Sistemas Estructurales de Ductilidad LimitadaPórticos resistentes a momento

Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM,limitados a viviendas de hasta 2 pisos con luces de hasta 5 metros.

Hormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en la NEC-SE-HM conarmadura electrosoldada de alta resistencia

Estructuras de acero conformado en frío, aluminio, madera, limitados a 2 pisos.Muros estructurales portantes

Mampostería no reforzada, limitada a un piso.Mampostería reforzada, limitada a 2 pisos.Mampostería confinada, limitada a 2 pisos.

Muros de hormigón armado, limitados a 4 pisos.

2.5

1

3

2.5

R

3


3.4.5.Derivas de piso.

Se debe realizar una revisión o control de deformaciones, a través del cálculo de

las derivas inelásticas máximas de piso, por medio de las derivas y según cumplan

las condiciones necesarias se va a determinar en el proyecto cual es la ubicación

exacta de los muros estructurales.

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) iindica los valores

máximos de las derivas de piso se han establecido con la consideración de que el

calculista tomara en cuenta los agrietamientos en las secciones.

32

Según Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC (2015) los valores de

agrietamientos para estructuras de hormigón armado son:

Para vigas 0.5 IgPara columnas 0.8 IgPara muros estructurales 0.6 IgEl valor máximo de la deriva de piso debe calcularse mediante la siguiente

formula: ∆ = 0.75 ∆Dónde:∆ Desplazamiento obtenido en aplicación de las fuerzas laterales de diseño

reducidasR Factor de reducción

Se verificara que la deriva sea menor a la deriva máxima cuyos valores están

establecidos:

Tabla 9 Valores De Derivas Maximas


La deriva calculada debe ser menor a los valores establecidos de la deriva

máxima de la tabla anterior. ∆ < ∆Siendo ∆ el porcentaje establecido en la tabla que para nuestra

investigacion dado que es una estructura de hormigon armado es del 2%.0.75 ∆ < ∆

33

CAPÍTULO IV

DISEÑO DE MUROS DE CORTANTE

4.1. Diseño y análisis de edificio mediante el programa ETABS

4.1.1.Descripción y datos del edificio a ser analizado.

Se creara mediante el programa ETABS el diseño de un edificio de cinco

plantas de uso habitacional.

Se buscara la ubicación más óptima de los muros de cortante.

Se realizara el pre dimensionamiento del edificio basado en los requisitos del

ACI 318S-14

El edificio tendrá la misma configuración en planta de vigas y columnas en

cada piso, contara con una altura de 2.80 m por piso, en el lado X la longitud va a

ser de 4.50 metros y el lado Y de 6metros.

La configuración del edificio va a ser de manera asimétrica, en la parte existirá

la escalera y el ducto del ascensor.

El procedimiento se lo realizara por medio de pasos para hacer más fácil el

entendimiento.

4.1.2.Distribución de muros en el edificio.

Para la verificación de la más óptima ubicación de muros se deberá revisar el

porcentaje de deriva aceptado por la NEC-15, la cual nos indica que el máximo

permitido es del 2%, también se deberá revisar los modos de vibración, los modos

de vibración son parámetros que dependen directamente de la masa, rigidez y

disposición de los elementos estructurales del edificio.

34

Solo se van a analizar los dos primeros modos de vibración de cada distribución

ya que estos dos modos poseen el 70 % de la masa que participa en la

correspondiente dirección predominante.

Primera distribución de muros

Ilustración 15: Edificio con muros interioresFuente: (Etabs, 2013)

Tabla 10 valores de derivas máximos de la primera distribución de murosStory Item Load Point DriftX DriftY 0.75*R*Drift Y 0.75*R*DriftX

STORY5 Max Drift X SX 20 0.000156 0.08% 0.00%STORY5 Max Drift Y SX 1 0.000001 0.00% 0.00%STORY5 Max Drift X SY 16 0.000246 0.13% 0.00%STORY5 Max Drift Y SY 5 0.000255 0.00% 0.13%STORY4 Max Drift X SX 56-1 0.000159 0.08% 0.00%STORY4 Max Drift Y SX 57-1 0.000003 0.00% 0.00%STORY4 Max Drift X SY 16 0.000249 0.13% 0.00%STORY4 Max Drift Y SY 5 0.000266 0.00% 0.14%STORY3 Max Drift X SX 16 0.000147 0.08% 0.00%STORY3 Max Drift Y SX 57-1 0.000001 0.00% 0.00%STORY3 Max Drift X SY 16 0.000222 0.12% 0.00%STORY3 Max Drift Y SY 5 0.000247 0.00% 0.13%STORY2 Max Drift X SX 16 0.000118 0.06% 0.00%STORY2 Max Drift Y SX 61-1 0.000001 0.00% 0.00%STORY2 Max Drift X SY 16 0.00017 0.09% 0.00%STORY2 Max Drift Y SY 5 0.000202 0.00% 0.11%STORY1 Max Drift X SX 16 0.000066 0.03% 0.00%STORY1 Max Drift Y SX 2 0 0.00% 0.00%STORY1 Max Drift X SY 16 0.000075 0.04% 0.00%STORY1 Max Drift Y SY 5 0.000109 0.00% 0.06%

maxima deriva 0.13% 0.14%Fuente: (Etabs, 2013)

Elaboración: Oscar Rolando López López

35

Tabla 11 Valores De Modos De Vibración Dela Primera Distribución De MurosMode Period UX UY RZ

1 0.37 0.0006 12.1404 58.37372 0.21 71.4555 0.0001 0.00083 0.13 0.0001 66.5889 15.35034 0.09 0.0005 4.8083 16.56595 0.06 0.0053 0.0426 0.00246 0.06 0.017 0.1827 0.02367 0.06 0.0269 0.0585 0.0198 0.05 21.8612 0 0.00029 0.05 0.0128 0.1538 0.003810 0.05 0.0008 0.4735 5.317211 0.04 0 11.5533 1.559812 0.03 0.0009 0.2127 1.634513 0.03 4.9071 0.0001 0.001314 0.03 0.0025 0.1101 0.518115 0.02 0 2.6404 0.4445

Fuente: (Etabs, 2013)Elaboración: Oscar Rolando López López

Segunda distribución

Ilustración 16: Edificio con muros exterioresFuente: (Etabs, 2013)

36

Tabla 12 Valores de derivas máximos de la segunda distribución de murosStory Item Load Point DriftX DriftY 0.75*R*Drift 0.75*R*DriftX

STORY5 Max Drift X SX 20 0.000464 0.24% 0.00%STORY5 Max Drift Y SX 5 0 0.00% 0.00%STORY5 Max Drift X SY 20 0 0.00% 0.00%STORY5 Max Drift Y SY 20 0.000031 0.00% 0.02%STORY4 Max Drift X SX 60-1 0.000719 0.38% 0.00%STORY4 Max Drift Y SX 60-1 0.000002 0.00% 0.00%STORY4 Max Drift X SY 60-1 0.000003 0.00% 0.00%STORY4 Max Drift Y SY 20 0.000031 0.00% 0.02%STORY3 Max Drift X SX 20 0.000735 0.39% 0.00%STORY3 Max Drift Y SX 56-1 0.000001 0.00% 0.00%STORY3 Max Drift X SY 61-1 0.000003 0.00% 0.00%STORY3 Max Drift Y SY 57-1 0.000029 0.00% 0.02%STORY2 Max Drift X SX 20 0.000629 0.33% 0.00%STORY2 Max Drift Y SX 61-1 0.000006 0.00% 0.00%STORY2 Max Drift X SY 61-1 0.000003 0.00% 0.00%STORY2 Max Drift Y SY 20 0.000022 0.00% 0.01%STORY1 Max Drift X SX 20 0.000262 0.14% 0.00%STORY1 Max Drift Y SX 20 0 0.00% 0.00%STORY1 Max Drift X SY 16 0 0.00% 0.00%STORY1 Max Drift Y SY 20 0.000012 0.00% 0.01%

maxima deriva 0.39% 0.02%


Tabla 13 Valores De Modos De Vibración De La Segunda Distribución De Muros

Mode Period UX UY RZ1 0.46 75.2076 0 02 0.15 12.9701 0 0.00013 0.12 0 0.0115 73.04314 0.09 0 72.7018 0.01275 0.07 5.6269 0 06 0.05 3.3183 0 07 0.03 0 0.1964 0.06928 0.03 0.0001 0.1548 0.0719 0.03 0.4028 0.0622 0.028110 0.03 2.407 0.0156 0.006411 0.03 0.0077 0.1233 2.129312 0.03 0.0008 0.0156 18.125813 0.02 0 20.4301 0.002414 0.01 0 0.0002 4.299915 0.01 0.0002 0.137 0.0074


37

Tercera distribución

Ilustración 17: Edificio con muros interiores y exterioresFuente: (Etabs, 2013)

Tabla 14 valores de derivas máximas de la tercera distribución de muros

Story Item Load Point DriftX DriftY 0.75*R*Drift 0.75*R*DriftXSTORY5 Max Drift X SX 20 0.000044 0.02% 0.00%STORY5 Max Drift Y SX 1 0 0.00% 0.00%STORY5 Max Drift X SY 16 0.000014 0.01% 0.00%STORY5 Max Drift Y SY 5 0.00002 0.00% 0.01%STORY4 Max Drift X SX 56-1 0.000045 0.02% 0.00%STORY4 Max Drift Y SX 57-1 0.000001 0.00% 0.00%STORY4 Max Drift X SY 16 0.000013 0.01% 0.00%STORY4 Max Drift Y SY 5 0.00002 0.00% 0.01%STORY3 Max Drift X SX 16 0.000042 0.02% 0.00%STORY3 Max Drift Y SX 57-1 0 0.00% 0.00%STORY3 Max Drift X SY 16 0.000011 0.01% 0.00%STORY3 Max Drift Y SY 5 0.000019 0.00% 0.01%STORY2 Max Drift X SX 16 0.000034 0.02% 0.00%STORY2 Max Drift Y SX 61-1 0 0.00% 0.00%STORY2 Max Drift X SY 16 0.000008 0.00% 0.00%STORY2 Max Drift Y SY 5 0.000015 0.00% 0.01%STORY1 Max Drift X SX 16 0.000019 0.01% 0.00%STORY1 Max Drift Y SX 4 0 0.00% 0.00%STORY1 Max Drift X SY 16 0.000003 0.00% 0.00%STORY1 Max Drift Y SY 5 0.000008 0.00% 0.00%

maxima deriva 0.02% 0.01%Fuente: (Etabs, 2013)


38

Tabla 15 Valores de modos de vibración de la tercera distribución de murosMode Period UX UY RZ

1 0.11 72.3495 0 0.0002 0.10 0 8.9659 0.0003 0.05 0.0002 66.8432 10.6204 0.03 0.0024 0.0004 0.0035 0.03 0.0028 0.1221 0.0216 0.03 0.002 0.037 0.0057 0.03 0.0081 0.1126 0.0048 0.03 21.0812 0.0028 0.0059 0.03 0.0063 2.5429 18.80710 0.02 0.0014 15.5281 1.38711 0.01 4.6551 0.0068 0.00112 0.01 0.0033 0.5233 4.31013 0.01 0.2292 0.0003 0.01114 0.01 1.2283 0 0.00015 0.01 0.043 0 0.0026


Tabla 16 Resumen De Modos De Vibración Según Distribución

Mode Period UX UY RZ1 0.37 0.00 12.14 58.372 0.21 71.46 0.00 0.001 0.46 75.2076 0 0.002 0.15 12.9701 0 0.001 0.11 72.3495 0 0.002 0.10 0 8.9659 0.00

TERCERA DISTRIBUCION

MODOS DE VIBRACION

PRIMERA DISTRIBUCION

SEGUNDA DISTRIBUCION


Como se ha podido observar las derivas máximas de cada distribución cumplen

con lo estipulado por el NEC-15, pero solo la segunda y la tercera distribución,

debido que en aquellas distribuciones el modo de rotación RZ es igual al 0%, no

siendo de esa manera la primera distribución que no cumple con lo establecido de

RZ no mayor al 10% aunque cumpla con el porcentaje establecido de deriva

máxima, de esta manera se optara por la tercera distribución de muros ya que

posee muros en el área de escalera y ascensores.

39

Ilustración 18: Distribución en planta de la estructuraFuente: (Autocad, 2015)

40

Ilustración 19: Distribución en elevación de la estructuraFuente: (Autocad, 2015)

41

4.1.3.Pre diseño del edificio basado en el ACI 318S-14.

4.1.3.1. Pre dimensionamiento de losa.

Para el diseño de la losa se empleara los requerimientos del ACI capítulo 7 se

tomara losa en una dirección. Se tomara el espesor mínimo de losas en una

dirección macizas no pres esforzados simplemente apoyados

ℎ = 18.5Dónde:

hmin: Altura mínima de vigaln: Medida a partir de la cara de las columnas en cm

ℎ = 60018.5ℎ = 32.43 ≈ 40

Para predimensionamiento se tomara un peralte de viga de 50 cm

ℎ = 50≥ ℎ2

≥ 502≥ 25

El valor de b sera de 40cm

La dimenciones de la viga son 50cm x 40 cm.

42

Se considera un espesor de 25 cm de la losa, para dimensionar la loseta.

Ilustración 20: Longitud Máxima De Separación Entre Ejes De NerviosFuente: (Autocad, 2015)


Ilustración 21: Dimensiones de losa en 1m²Fuente: (Autocad, 2015)


Se debe considerar como viga t con un ancho de 50 cm lo que da un valor de 5

cm de espesor de loseta, el resto del área será designado para las cajonetas es

decir 20 cm.

43

Ilustración 22: Parte de losa considerada como viga TFuente: (Autocad, 2015)


Se diseña la losa con los requerimientos del ACI y se propone una altura de 25

cm para las losas de todas las plantas, con loseta de compresión de 5 cm. Se debe

calcular un peralte equivalente para la losa, esto se determina con la altura de una

losa maciza que tenga la misma inercia.

Calculo del área de la viga T:

Area de la viga

A= (5 cm x 50 cm)+ (20 cm x 10 cm)

A= 450 cm²

Momento de la viga T

M= [(5 cm x 50 cm) x10cm]+ [(20 cm x 10 cm) x10 cm]

M=7625 cm³

44

Centro de gravedad de la viga T

== 7625 cm³450 cm²= 16.94 cm

Una vez hallado el centro de gravedad se procede a calcular la inercia de la viga

T. = ℎ³12I = 24548.62 cm⁴Igualando las inercias se encuentra la altura equivalente.

ℎ³12 = ℎ³1250 x h³12 = 24548.62 cm⁴h = 18.06 cm

45

Según el ACI la fórmula para determinar la altura mínima de la losa nervada en

una sola dirección es:

2 > > 0.2ℎ = (800 + 0.0712 )/(36000 + 5000 ( − 0.2))> 2ℎ = (800 + 0.0712 )/(36000 + 9000 )Se toma uno de los paneles de la losa, el más crítico.

Ln= longitud larga del panel de cara a cara de la viga.

La viga es de 40 cm de ancho, por lo que la longitud Ln será:

Ln=600 cm – 20 cm – 20 cm

Ln= 560 cm = /I viga = 40 cm x 50cm³12I viga = 416667cm⁴

I losa = 580cm x 18.06cm³12I losa = 284708.21cm⁴

α = 416667cm /284708.21cm⁴

46

α = 1.46α = Iviga/Ilosa

I viga = 40 cm x 50cm³12I viga = 416667cm⁴

I losa = 1170cm x 18.06cm³12I losa = 574325.1751cm⁴

α = 416667cm⁴/574325.1751cm⁴α = 0.72

α = Iviga/IlosaI viga = 40 cm x 50cm³12

I viga = 416667cm⁴I losa = 870cm x 18.06cm³12

I losa = 427062.31cm⁴α = 416667 cm⁴/427062.31cm⁴

α = 0.97

47

α = Iviga/IlosaI viga = 40 cm x 50cm³12

I viga = 416667cm⁴I losa = 435cm x 18.06cm³12

I losa = 213531.15cm⁴α = 416667 cm⁴/213531.15cm⁴

α = 1.95α = (α + α + α + α )/4

α = (1.46 + 0.72 + 0.97 + 1.95)/4α = 1.27

2 > 1.27 > 0.2Entonces:

h = L (800 + 0.0712 fy)/(36000 + 5000β(α − 0.2))β = (panel largo)/(panel corto)

β = (600)/(450)β = 1.33

h = 600(800 + 0.0712 (4200))/(36000 + 5000(1.33)(0.95 − 0.2))h = 15.28 cm

48

18.06cm > 15.28 cmSe determina que la losa de 25 cm es óptima.

4.1.4.Cargas de diseño.

4.1.4.1. Calculo de carga muerta.

Para el cálculo de la carga muerta será tomado en cuenta el peso propio de la

losa, las paredes, los enlucidos, acabados etc.

4.1.4.2. Calculo de peso propio de la losa.

Volumen total de losa = 1m x 1m x 0.25m = 0.25 m³

Volumen total de cajoneta =(0.20m+0.20m+ 0.40m)x0.20m=0.16 m³

Volumen de hormigón = 0.25 m³-0.16 m³=0.09 m³

Peso propio de cajoneta = 0.16 m³ x 800 kg/ m³=128 kg

Peso propio de hormigón = 0.09 m³ x 2400 kg/ m³=216 kg

Peso propio de losa =128 kg + 216 kg =344 kg/1m²

Peso propio de losa =344 kg/ m²

4.1.4.3. Calculo de pesos permanentes.

Paredes = 200 kg/ m²

Enlucido(2 cm) = 40 kg/ m²

Acabado de piso + peso de baldosa= 80 kg/ m²

Peso propio permanente= 200 kg/ m²+40 kg/ m²+80 kg/ m²=320 kg/m²

Peso propio permanente=320 kg/m²= 0.32 tn/m²

49

La carga viva es tomada del NEC-2015 correspondiente a la carga viva de

vivienda

Carga viva= 200 kg/m²=0.2 tn/m²

Como en el programa ETABS ya se considera el valor del peso propio de los

elementos estructurales solo se toma el valor de carga muerta de los enlucidos y

acabados es decir el valor de 0.32 ton/m².

4.1.5.Predimensionamiento de vigas y columnas.

4.1.5.1. Vigas.

Para el Predimensionamiento de las vigas es necesario conocer la carga que

actúa sobre ellas, dentro del sistemas de losas las cargas se distribuyen hacia las

vigas de manera triangular cuando la losa es cuadrada y trapezoidal cuando la losa

es de tipo rectangular, cada carga tanto la triangular como la trapezoidal se pueden

transformar a su equivalente rectangular utilizando las siguientes formulas.

4.1.5.2. Carga triangular.

Ilustración 23: Carga triangular en losa cuadradaFuente: (Echeverry, 2010)

50

= 3Dónde:

La carga rectangular equivalente

La carga inicial

La luz corta

4.1.5.3. Carga trapezoidal.

Ilustración 24: Carga trapezoidal en losa rectangularFuente: (Echeverry, 2010)

= 3 3 −2Dónde:

La carga rectangular equivalente

La carga inicial

La luz corta

51

La luz larga

Para utilizar los coeficientes de ACI debemos transformar las cargas, y dado que

nuestra losa es rectangular utilizaremos la fórmula para carga trapezoidal.

= 3 3 −2Por lo que se procede a calcular el valor de para poder ingresarlo en la formula

mediante el siguiente procedimiento.

Según Guerra (2013) el peso propio de las vigas se puede tomar por experiencia

o alternativamente es suficiente considerar un 20% de la carga muerta conocida es

decir:

Peso propio de losa + peso permanente =344 kg/ m² + 320 kg/ m² = 664 kg/ m²

Peso propio de vigas =0.20 x 664 kg/ m² =132.80 kg/ m²

Carga muerta total= 664 kg/ m² + 132.80 kg/ m²= 796.80 kg/ m²

Carga muerta total=796.80 kg/ m²

4.1.5.4. Carga mayorada.

Se procede a mayorar la carga con La siguiente formula teniendo en cuenta que

no se utilizara sismo. = 1.2 + 1.6= (1.2 796.80 kgm ) + (1.6 200 kgm )

= 1276.16 kgm

52

Datos

= 1276.16 kg/ m²= 4.50 m= 6.00 m

= 3 3 −2

= 1276.16 kg/ m² 4.50 m3 3 − 4.50 m6.00 m2= 2332.92 kg/m

Esta carga seria la que recibe la viga, pero se debe considerar que las vigas

interiores reciben la carga por ambos lados de tal manera que la carga para dichas

vigas interiores será:

= 2 2332.92 kg/m= 4665.84 kg/m

De manera convencional se procede a calcular los momentos flectores negativos

y positivos según el capítulo 6.5 para losas en una dirección en la cual indica que el

debido a cargas gravitacionales se debe calcular con siguiente figura.

53

Tabla 17 Momentos Aproximados Para Vigas Continuas No Preesforzadas Y Losas EnUna Direccion

Fuente: (ACI 318S-14, 2015)

Pero en nuestra investigación primero se procederá a pre diseñar los elementos

estructurales en el programa Etabs, posteriormente se tomaran los valores dados

por el programa para el diseño final ,nos basaremos en los requerimientos del ACI,

Según ACI 318S-14 (2015) para vigas de pórticos especiales en el numeral 18.6.2

de límites dimensionales especifica:

a) La luz libre no debe ser menor a 4 d= 4Dónde:

= peralte de la viga

b) El ancho bw debe ser al menos igual al menor de 0.3h o 250 mm

54

≥ 0.3 ℎ ≥ 25Dónde:

ℎ = espesor de la viga

Tabla 18 Dimenciones De Vigas.

ln bw h ln>0.4h bw>0.3h bw>25cm c1>bw>0.75c1 nivel600 45 60 OK OK OK OK 1ro piso600 45 60 OK OK OK OK 2do piso600 45 60 OK OK OK OK 3ro piso600 45 60 OK OK OK OK 4to piso600 45 60 OK OK OK OK 5to piso450 45 60 OK OK OK OK 1ro piso450 45 60 OK OK OK OK 2do piso450 45 60 OK OK OK OK 3ro piso450 45 60 OK OK OK OK 4to piso450 45 60 OK OK OK OK 5to piso

VIGAS

Fuente: (ACI 318S-14, 2015)Elaboración: Oscar Rolando López López

Entonces procedemos a tomar valores que cumplan con esos requerimientos

para vigas.

Para el edificio de 5 plantas se tomara vigas de 45 x 60 cm para todos los niveles,

estos valores serán verificados con el programa ETABS. Para ver si son las óptimas

es decir si resisten los momentos flectores y fuerzas cortantes.

4.1.5.5. Columnas.

Según ACI 318S-14 (2015) para el pre dimensionamiento de columnas de

pórticos especiales capítulo 18 sección 18.7.2 especifica:

a) La sección menor de la sección transversal, medida en una línea recta

que pasa a través del centroide geométrico, debe ser al menos 30 cm

b) La relación entre la dimensión menor de la sección transversal y

perpendicular debe ser al menos 0.4

55

ℎ ≥ 0.4Para el edificio de 5 plantas en el Predimensionamiento se tomara columnas de

60 x 60 para el primer nivel cumpliendo con los requisitos estipulados del ACI, para

los demás niveles se procederá de la misma forma para después dimensionar las

columnas según los datos del programa.

Tabla 19 Dimenciones De Columnas

CHEQUEO CHEQUEO PISOh b b>30 cm b/h>0.4 nivel60 60 OK OK 1ro piso60 60 OK OK 2do piso60 60 OK OK 3ro piso60 60 OK OK 4to piso60 60 OK OK 5to piso

SECCION(cm)COLUMNAS

Fuente: (ACI 318S-14, 2015)Elaboración: Oscar rolando López López

La resistencia a flexión de las columnas debe cumplir con la siguiente formula:

≥ (65)Dónde:

Es la suma de los momentos nominales de flexión de las columnas que

llegan al nudo

Es la suma de los momentos nominales de flexión de las vigas que llegan al

nudo

56

Esto se debe verificar para la relación viga débil columna fuerte, este chequeo se

lo va a realizar por medio del programa ETABS.

4.1.6.Pre dimensionamiento de muros de corte.

A continuación se realizara el pre dimensionamiento de los muros para realizar

una simulación en el programa ETABS y de esta manera encontrar la ubicación

óptima de los muros en el edificio. Dado que para el pre dimensionamiento de

muros no existe una formula determinada por el ACI se tomaran las siguientes

recomendaciones.

Según Morales Morales (2006) basados en el metodo empirico el espesor del

muro es:

≥ /25≥ 10Dónde:

Espesor del muro

Longitud entre ejes de menor dimensión

= 450 /25= 18Se tomara como espesor 30 cm para todos los muros del edificio debido a que

cumple con la condición. 18 ≤ 30 ≥ 10

57

4.1.6.1. Cimentación.

Dado que la cimentación no está contemplada en el desarrollo de esta

investigación se dará por valido al igual que en el según el programa ETABS que

muros están anclados a la cimentación y diseñados de manera óptima.

4.1.7.Carga sísmica.

La carga sísmica de este edificio se determinara por medio de 2 métodos los

cuales son el método dinámico y el estático, detallados en el capítulo anterior.

4.1.7.1. Análisis dinámico.

Se aplicaran las formulas establecidas en el NEC-15 y mencionados en el

capitulo anterior, se reemplazara dichas formulas con los datos establecidos para

nuestro proyecto.

Los datos utilizados seran para la costa, para un suelo de tipo E y un tipo de zona

z=v perteneciente a Guayaquil, tambien se debe considerar la altura ℎ , que es la

altura total del edificio, la importancia del edificio y todos los demas factores

detallados anteriormente.

58

Tabla 20 Datos Para La Elaboracion De Espectro De Diseño

ESPECTRO ELASTICO DE DISEÑO EN ACELERACIONES( Sa)VALOR

Factor de importancia I 1Factor de reduccion de respuesta R 8Factor de aceleracion de la zona sismica Z 0.4Relacion de amplificacion espectral n 1.8Coeficiente Ct Ct 0.055Altura total de edificio hn 14Coeficiente para calclo de periodo α 1Periodo metodo 1 T1 0.77Factor de sitio Fa Fa 1Factor de sitio Fd Fd 1.6Factor de comportamiento inelastico del suelo Fs 1.9Factor asociado al periodo de retorno r 1.5Factor de irregularidad en planta Øp 1Factor de irregularidad en elevacion Øe 1Aceleracion de la gravedad g 9.81Periodo natural de vibracion T 0.5Periodo limite en T=To To 0.304Periodo limite en T=Tc Tc 1.672Periodo limite en T=TL TL 3.84Aceleracion Sa Sao 0.4Aceleracion Sa Sa 0.72

Parametro

Variable Valor UnidadesI 1.00 s.uR 8.00 s.u

Región del EcuadorZ 0.40 s.un 1.80 s.uCt 0.055 s.uhn 8.64 mα 0.90 s.uT1 0.38 seg.T2 0.50 seg.

EFa 1.00 s.uFd 1.60 s.uFs 1.90 s.ur 1.50 s.u

Øp 1.00 s.uØe 1.00 s.ug 9.81 m/s2

T 0.50 seg.TO 0.30 seg.TC 1.67 seg.TL 3.84 seg.Sa 0.40 gSao 0.72 g

f 0.13 s.u

Aceleración en T=0 Sec.3.3.1Aceleración en T=To Sec.3.3.1Factor de reducción de espectro

Periodo Límite en T=To Sec.3.3.1Periodo Límite en T=Tc Sec.3.3.1Periodo Límite en T=TL Sec.3.3.1

Factor de irregularidad en elevación Tabla 14, Sec.5.2.3Aceleracion de la gravedadPeríodo Natural de Vibración Sec.6.3.3

factor de comportam. inelástico suelo Tabla 5, Sec.3.2.2Factor asociado al periodo de retorno Sec 3.3.1Factor de irregularidad en planta Tabla 13, Sec.5.2.3

Tipo de Suelo Tabla 2, Sec.3.2.1factor de sitio Fa Tabla 3, Sec.3.2.2factor de sitio Fd Tabla 4, Sec.3.2.2

Coeficiente para Calculo de Periodo Sec.6.3.3Periodo Fundamental Metodo 1 Sec.6.3.3Periodo Fundamental Metodo 2 Sec.6.3.3

Relación de amplificación espectral Sec.3.3.1Coeficiente Ct Sec.6.3.3Altura total del elemento Planos

Zonificación Sísmica v Tabla 1, Sec.3.1.1Costa Sec.3.3.1

Factor de aceleración de la zona sísmica Tabla 1, Sec.3.1.1

ESPECTRO ELÁSTICO DE DISEÑO EN ACELERACIONES (NEC-14)Parámetro Referencia

Factor de importancia Tabla 6, Sec.4.1Factor de reducción de respuesta Tabla 16, Sec.6.3.4

Variable Valor UnidadesI 1.00 s.uR 8.00 s.u

Región del EcuadorZ 0.40 s.un 1.80 s.uCt 0.055 s.uhn 8.64 mα 0.90 s.uT1 0.38 seg.T2 0.50 seg.

EFa 1.00 s.uFd 1.60 s.uFs 1.90 s.ur 1.50 s.u

Øp 1.00 s.uØe 1.00 s.ug 9.81 m/s2

T 0.50 seg.TO 0.30 seg.TC 1.67 seg.TL 3.84 seg.Sa 0.40 gSao 0.72 g

f 0.13 s.u

Aceleración en T=0 Sec.3.3.1Aceleración en T=To Sec.3.3.1Factor de reducción de espectro

Periodo Límite en T=To Sec.3.3.1Periodo Límite en T=Tc Sec.3.3.1Periodo Límite en T=TL Sec.3.3.1

Factor de irregularidad en elevación Tabla 14, Sec.5.2.3Aceleracion de la gravedadPeríodo Natural de Vibración Sec.6.3.3

factor de comportam. inelástico suelo Tabla 5, Sec.3.2.2Factor asociado al periodo de retorno Sec 3.3.1Factor de irregularidad en planta Tabla 13, Sec.5.2.3

Tipo de Suelo Tabla 2, Sec.3.2.1factor de sitio Fa Tabla 3, Sec.3.2.2factor de sitio Fd Tabla 4, Sec.3.2.2

Coeficiente para Calculo de Periodo Sec.6.3.3Periodo Fundamental Metodo 1 Sec.6.3.3Periodo Fundamental Metodo 2 Sec.6.3.3

Relación de amplificación espectral Sec.3.3.1Coeficiente Ct Sec.6.3.3Altura total del elemento Planos

Zonificación Sísmica v Tabla 1, Sec.3.1.1Costa Sec.3.3.1

Factor de aceleración de la zona sísmica Tabla 1, Sec.3.1.1

ESPECTRO ELÁSTICO DE DISEÑO EN ACELERACIONES (NEC-14)Parámetro Referencia

Factor de importancia Tabla 6, Sec.4.1Factor de reducción de respuesta Tabla 16, Sec.6.3.4

METODO DINAMICO:

T(s) Sa(g) Sa(m/s2) Sa(g) Sa(m/s2)0.000 0.400 3.924 0.050 0.4910.304 0.720 7.063 0.090 0.8830.400 0.720 7.063 0.090 0.8830.500 0.720 7.063 0.090 0.8830.600 0.720 7.063 0.090 0.8830.700 0.720 7.063 0.090 0.8830.800 0.720 7.063 0.090 0.8830.900 0.720 7.063 0.090 0.8831.000 0.720 7.063 0.090 0.8831.100 0.720 7.063 0.090 0.8831.200 0.720 7.063 0.090 0.8831.300 0.720 7.063 0.090 0.8831.400 0.720 7.063 0.090 0.8831.500 0.720 7.063 0.090 0.8831.600 0.720 7.063 0.090 0.8831.672 0.720 7.063 0.090 0.8831.700 0.702 6.889 0.088 0.8611.800 0.645 6.323 0.081 0.7901.900 0.594 5.831 0.074 0.7292.000 0.550 5.399 0.069 0.6752.200 0.477 4.680 0.060 0.5852.400 0.419 4.107 0.052 0.5132.600 0.371 3.642 0.046 0.4552.800 0.332 3.259 0.042 0.4073.000 0.300 2.939 0.037 0.3673.200 0.272 2.668 0.034 0.3333.400 0.248 2.436 0.031 0.3043.600 0.228 2.236 0.028 0.2793.800 0.210 2.061 0.026 0.2584.000 0.195 1.909 0.024 0.239

ESPECTRO DE DISEÑOELASTICO REDUCIDO

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Sa(g

)

T(seg.)

ESPECTRO DE DISEÑO

ESP. ELASTICO

ESP. REDUCIDO

Fuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)Elaboración: Oscar rolando López López

Tabla 21 Valores Calculados Del Espectro De Diseño

T(s) Sa(g) Sa(m/s²) Sa(g) Sa(m/s²)0.000 0.400 3.924 0.050 0.4910.304 0.720 7.063 0.090 0.8830.400 0.720 7.063 0.090 0.8830.500 0.720 7.063 0.090 0.8830.600 0.720 7.063 0.090 0.8830.700 0.720 7.063 0.090 0.8830.800 0.720 7.063 0.090 0.8830.900 0.720 7.063 0.090 0.8831.100 0.720 7.063 0.090 0.8831.200 0.720 7.063 0.090 0.8831.300 0.720 7.063 0.090 0.8831.400 0.720 7.063 0.090 0.8831.500 0.720 7.063 0.090 0.8831.600 0.720 7.063 0.090 0.8831.672 0.720 7.063 0.090 0.8831.700 0.702 6.889 0.088 0.8611.800 0.645 6.323 0.081 0.7901.900 0.594 5.831 0.074 0.7292.000 0.550 5.399 0.069 0.6752.200 0.477 4.680 0.060 0.5852.400 0.419 4.107 0.052 0.5132.600 0.371 3.642 0.046 0.4552.800 0.332 3.259 0.042 0.4073.000 0.300 2.939 0.037 0.3673.200 0.272 2.668 0.034 0.3333.400 0.248 2.436 0.031 0.3043.600 0.228 2.236 0.028 0.2793.800 0.210 2.061 0.026 0.2584.000 0.195 1.909 0.024 0.239

ESPECTRO DE DISEÑO


59

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500

Sa

T(s)

ELASTICO

REDUCIDO

Ilustración 25: Espectro De DiseñoFuente: (Norma Ecuatoriana de la Construccion-NEC, 2015)

Elaboración: Oscar rolando López López

4.1.7.2. Análisis estático.

Para determinar el cortante basal se debe calcular la carga sismica reactiva la

que para nuestro proyecto sera = siendo la carga total de la estructura.

Carga muerta = 0.7968 Tn/m²

Carga viva = 0.200 Tn/m²

Teniendo en cuenta lo especificado por el NEC-15 en el capitulo anterior la carga

total sera:

Carga total= 0.9968 Tn/m²

m² de losa por piso x numero de piso= 324 m² x 5 pisos =1620 m²

= 0.9968 Tnm 1620 ²= 1614.81

60

El calculo del cortante basal sera:

= .∗ ∅ ∗ ∅Tabla 22 Cortante basal

Factor de irregularidad en planta Øp 1Factor de irregularidad en elevacion Øe 1Periodo de vibracion metodo 1 T1 0.77Carga sismica W 1614.81Factor de importancia I 1factor de reduccion R 8Espectro de diseño Sa 0.72Cortante basal V 145.3329

V 145.3329 Tn

CORTANTE BASALMETODO ESTATICO


El cual debera ser comparado con el cortante dinamico del programa, y debera

ser corregido de acuerdo a la NEC-15, el valor del cortante basal dinámico no

deberá ser :

< 80% del cortante basal estático para estructuras regulares.

< 85% del cortante basal estático para estructuras irregulares.

4.1.8.Ubicación de muros de cortante.

El edificio va a contar con muros interiores en los dos sentidos es decir en sentido

X y Y ,los cuales son los de escalera y ascensor y tambien con muros exteriores

solo en el sentido Y del edificio.

61

.Ilustración 26: Vista en 3d de la estructura

Fuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 27: Vista En Planta De La EstructuraFuente: (Etabs, 2013)

62

4.1.9.Detallado del edificio en el programa ETABS.

El detallado del edificio se lo desarrollara en el programa Etabs v9.7.4 en el que

se ingresaran los datos como materiales y las secciones asumidas.

El edificio contara con la misma configuracion de vigas y columnas en todas las

cinco plantas o niveles , con distancias entre columnas de 4,50 metros en el sentido

X y 6 metros en el sentido Y, con una altura entre pisos de 2.80 metros,tendra

losas en una direccion en todos los pisos, y en el ultimo nivel la losa sera

inaccesible por lo que contara con diferente carga. En esta investigacion el edificio

tendra area de escalera y ascensor en la parte central del edificio.

PASO 1: Creacion de grilla.

El diseño estructural del edificio sera de manera basica, existen muchos

manuales y video tutoriales en los cuales se explica detalladamente la elaboracion o

el detallamiento del edificio.

File-New Model

Se seleccionara Grid Only y se detallara el edificio con las respectivas

dimenciones, detalladas en el capítulo anterior utlizaremos t-m como unidad, en el

programa Etabs se pueden editar las dimensiones ,dependiendo de la estructura si

es regular o irregular se editara el edificio con las medidas respectivas en Edit Grid .

63

Ilustración 28: Dimensionamiento Del EdificioFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 29: Dimensionamiento Del Edificio Edit GridFuente: (Etabs, 2013)

Para nuestra investigacion, nuestro edificio es una estructura irregular el cual va a

contar con 4 ejes en la direccion x de 4.50 m, 5 ejes en la direccion y , con 5 niveles

cada nivel con 2.80m de altura lo que da en total un edificio de 14 m.

64

Paso 2: creacion de materiales

Para el desarrollo de la investigacion utilizaremos concreto de 210 kg/cm² para el

edificio, concreto de 280 kg/cm² para los muros estructurales y acero de refuerzo de

4200 kg/ cm².

El modulo de elasticidad del concreto es de 15000√f´c el cual va a ser utilizado

según los dos tipos de concreto que posee la estructura, para el modulo de

elasticidad del acero se utilizara E=2100000.

Define-Material properties-Add new material

Ilustración 30: Creación De MaterialesFuente: (Etabs, 2013)

Paso 3: creacion de los elementos (vigas y columnas).

Para el caso de columnas y vigas debemos agrietar los elementos como estipula

el NEC-15 ,se procede a dar click en “Set Modifiers” y se debe aplicar las inercias

agrietadas para columnas por un coeficiente de 0.8 en el sentido 2 y 3 y 0.5 para las

vigas. En esta investigacion dejaremos que el programa chequee automaticamente

el requerimiento dando click en “Reinforcement to be Checkead”.

65

Columnas.

Define-frame sections

Ilustración 31: Creación De SeccionesFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 32:Creacion De ColumnasFuente: (Etabs, 2013)

En “Set Modifiers “se ingresara el valor de la inercia agrietada para columnas, determinado

por el ACI.

66

Ilustración 33:Inercias Agrietadas En ColumnasFuente: (Etabs, 2013)

Vigas.

Se realiza el mismo procedimiento que se realizó en las columnas.

Define-frame sections.

Ilustración 34: Creación De VigasFuente: (Etabs, 2013)

67

Se procederá a dar clic en reinforcement para elegir viga y para designar el debido

recubrimiento.

Ilustración 35: Recubrimiento En VigasFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 36: Inercias Agrietadas En VigasFuente: (Etabs, 2013)

Paso 5: creacion de losa.

Es importante definir la losa como membrana, debido a que si no se realiza de

esta manera las cargas que pasan hacia las vigas seran incorrectas.

68

Define-Wall/Slab/Deck section.

Ilustración 37: Creacion De Elemento Losa Tipo MembranaFuente: (Etabs, 2013)

Paso 6:creacion de muros de corte.

Para la creacion de los muros de corte se determina que es un elemento “shell ” y

se procede a ingresar los datos correspondientes como son el f´c=280 kg/cm², el

espesor especificado en este caso de 30 cm, y la inercia agrietada para muros como

determina la NEC-15 que es 0.6g.

Se va a definir solo dos tipos de muro, uno para el tipo de muro para el eje x y

uno para el eje y ,tambien se va a definir muros para el area del ascensor, dichos

muros van a ser elementos Pier.

69

Define-Wall/Slab/Deck section

Ilustración 38: Creacion De Elemento Muro Tipo ShellFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 39: Inercia Agrietada En MurosFuente: (Etabs, 2013)

Paso 7: Definicion de la escalera .

Para la escalera se va a utilizar predimensionamiento del libro Concreto Armado

del Ing.Roberto Morales y se va a tratar como elemento tipo shell, la escalera va a

70

llegar hasta la losa del cuarto nivel dado que la ultima losa es inaccesible. La

escalera se la diseñara como una rampa como elemento tipo Shell. El procedimiento

para la creación de la escalera será el mismo que para la losa excepto que se usara

Shell.

Define-Wall/Slab/Deck section

Ilustración 40: Diseño De EscaleraFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 41: EscaleraFuente: (Etabs, 2013)

Paso 8: Asignacion de elementos del edificio.

El modelado del edificio se lo puede revisar en cualquier manual de etabs o

cualquier video tutorial, nuestra investigacion se basara en el diseño de los muros

de cortante.Se procede a la asignacion de cada elemento definido anteriormente en

el edificio para lo cual se utilizaran las herramientas rapidas de etabs.

71

Ilustración 42: Elementos Tipo BarraFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 43: Elementos Tipo BarraFuente: (Etabs, 2013)

Paso 9: Definicion de los casos de carga estatica.

Define-static load cases

Ilustración 44: Definicion De Estados De CargaFuente: (Etabs, 2013)

Se procedera a ingresar los estados de carga estatica como son:

Carga viva:CVIVA designado por el NEC-15

Carga muerta:CMUERTA calculada

72

Peso propio: PP calculada

En el caso del peso propio se debe ingresar un factor de multiplicacion de 1 ,

debido a que el programa ya calcula el peso propio de la estructura.

Cargas por sismo:

Sismo en sentido X: SX

Sismo en sentido Y: SY

En el caso de cargas sismicas se debe ingresar el coeficiente del cortante basal

calculado que para nuestra investigacion sera:

= .∗ ∅ ∗ ∅= 0.09

Este coeficiente C debe ser asignado tanto para sismo en X, como para sismo en

Y, se lo realiza en dando clic en “modify lateral load” ya que cuando ingresamos la

cargas por sismo en “Auto Lateral Load” utilizamos “User Coeficient”

Ilustración 45: Asignación De Cortante Basal Sentido XFuente: (Etabs, 2013)

73

Ilustración 46: Asignación De Cortante Basal Sentido YFuente: (Etabs, 2013)

Paso 10: analisis modal espectral.

Define –response spectrum fuction.

En donde procedemos a ingresar el espectro de diseño calculado.

Ilustración 47: Funciones De Espectro De RespuestaFuente: (Etabs, 2013)

En esta seccion se debe ingresar el espectro de respuesta calculado, dando clic

en Add New Function se procede a ingresar un archivo en extension *.txt en el que

estan los valores del espectro de respuesta calculado según las formulas revisadas

anteriormente NEC-15

74

.Ilustración 48: Definición Del Espectro De Respuesta

Fuente: (Etabs, 2013)

Paso 11:Casos de espectro de respuesta.

Define-Respounse Spectrum Cases

Add New Cases

Ilustración 49: Casos De Espectro De Respuesta Sentido XFuente: (Etabs, 2013)

75

Ilustración 50: Casos De Espectro De Respuesta Sentido YFuente: (Etabs, 2013)

En esta seccion se debe crear casos de espectro de respuesta tanto para el

sentido X (SPEC1), como para el sentido Y(SPEC2), en donde se ingresa el factor

de escala de la gravedad que es de 9.8 m/s², y el factor de amortiguamiento maximo

de la NEC-15 para edificios de hormigon armado que es del 5%.

Paso 11:combinaciones de cargas.

Para las combinaciones de carga se consideran solo las cargas muertas

(Cmuerta + PP), carga viva y sismo.

Tabla 23 Combinaciones de carga

COMB1COMB2COMB3COMB4COMB5COMB6COMB7COMB8COMB9COMB10

1.2D+1L+1EY

COMBINACIONES DE CARGA

1.4 D1.2D+1.6L

1.2D+1L+1EX1.2D+1L-1EX

1.2D+1L-1EY0.9D+1EX0.9D-1EX0.9D+1EY0.9D-1EY


76

Las combinaciones mostradas se deben ingresar los factores de reduccion

estipulados por el ACI.

Option-Preferences

Concrete Frame Design.

Ilustración 51: Factores De Reducción De ResistenciaFuente: (Etabs, 2013)

Dado que el programa es una version anterior trabaja con el ACI 318-08, pero ya

que los factores de reduccion no han variado utilizaremos los mismos, en esta

seccion tambien se debe ingresar la categoria de diseño sismico del edificio

designado por el ACI 318S-14.

Define-load combinations

Add-New combo

Ingresaremos las combinaciones correspondientes, descritas en el capítulo

anterior.

77

Ilustración 52: Creación De Combinaciones De CargaFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 53: Creación De Combo Envolvente De CargasFuente: (Etabs, 2013)

Se debe crear tambien una combinacion de carga llamada ENVOLVENTE, dicha

combinacion tendra los valores criticos, maximos y minimos de dichas

combinaciones,a partir esta combinación se tomaran los valores de momento y

cortante para el diseño de los elementos estructurales.

78

Paso 12: Asignacion de cargas.

En este paso procedemos a asignar las cargas excluyendo la carga por peso

propio PP ya que le programa ETABS lo calcula automaticamente.

Debido a que la losa del ultimo piso la consideraremos inaccesible la cargas para

dicho piso va a ser diferente.

CMUERTA=320 kg/ m²

CVIVA=200 kg/ m²

Quinto piso

CMUERTA=120 kg/ m²

CVIVA=100 kg/ m²

Se selecciona las losas de todos los pisos y se asigna las cargas

correspondientes a cada losa,recordando que las cargas del ultimo piso tienen un

valor diferente.

Assign-Shell /Area Loads –Uniform

Ilustración 54: Asignación De CargasFuente: (Etabs, 2013)

79

Se selecciona las losas y se ingresa las cargas muertas ,se repite el mismo

procedimiento para las cargas vivas .

Ilustración 55: Asignación De Cargas EstáticasFuente: (Etabs, 2013)

Paso 13: asignacion de elementos Pier a muros y columnas

Para nuestra investigacion consideraremos a los elementos como muros con

cabezales , en los cuales los cabezales van a ser las columnas en los extremos de

los muros para lo cual designaremos tanto a los muros como a las columnas como

elementos Pier.

Cada muro debe ser considerado como un tipo diferente de Pier, para que las

columnas actuen como cabezales de los muros se le debe asignar el mismo tipo de

pier que al muro.

Ilustración 56: Asignación De Elementos Pier A Muros Y ColumnasFuente: (Etabs, 2013)

80

Paso 14: creacion y asignacion de diafragmas.

Se debebn considerar los pisos como diafragmas rigidos para lo cual se asigna la

restriccion de diafragma.

Select-by Wall Slab Deck sections

Ilustración 57: Selección De Las Losas De La EdificaciónFuente: (Etabs, 2013)

Assign-Shell Area-Diaphragms

Ilustración 58: Asignación De DiafragmaFuente: (Etabs, 2013)

81

Ilustración 59: DiafragmaFuente: (Etabs, 2013)

Paso 15: masa de la estructura.

Define-mass source

Para nuestra investigacion la carga sismica reactiva W seria la carga muerta mas

la carga viva

Ilustración 60: Definición De Fuente De MasaFuente: (Etabs, 2013)

82

Paso 16:definicion de numero de modos.

El numero total de modos de la estructura sera el numero de pisos por el numero

de modos, dado que son 3 modos por piso (1 rotacional y 2 traslacionales) el

numero total sera:

== 3 5= 15

Analyze- Set Analysis Options.

Ilustración 61: Opciones De AnálisisFuente: (Etabs, 2013)

Damos clic en “Set Dynamic Parameters” e ingresamos el numero de modos total

y damos “OK”.

83

Ilustración 62: Numero De ModosFuente: (Etabs, 2013)

Analyze-Run Analysis

Ilustración 63: Gestor De Análisis De La EstructuraFuente: (Etabs, 2013)

4.1.10. Revisión de derivas de piso.

Como esta estipulado en el NEC-15 la deriva maxima es el 2%, aplicando la

formula.

= 0.75 ∗ ∗ max0.02 = 0.75 ∗ 8 ∗ max

max = 0.003

84

El max story drift del ETABS debe se menor al 2% según el NEC-15

Display- Show Story Response Plots

Ilustración 64: Revisión De La Deriva Máxima De La EstructuraFuente: (Etabs, 2013)

Display-Show Tables

Se procede a revisar las tablas de las derivas.

Ilustración 65: Ventana Para Elegir Tablas De VisualizaciónFuente: (Etabs, 2013)

85

Ilustración 66: Derivas De PisoFuente: (Etabs, 2013)

De esta forma se verifica que el edificio cumple con las condiciones establecidas

por el NEC-15.

4.1.11. Modos de vibración.

Se realizara el mismo procedimiento para verificar que los modos de vibracion

para que tambien cumplan con lo establecido.

86

Display-Show Tables

Analysis Results-Building Modal Information-Modal Participating Mass

Ratios

Ilustración 67: Ventana Para Elegir Las Tablas De Los Modos De VibraciónFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 68: Modos De VibraciónFuente: (Etabs, 2013)

87

4.1.12. Diseño de elementos (columnas y vigas).

Despues de analizar la estructura, en lo que son las derivas y los modos se

procede a chequear los elementos estructurales.

Se vuelve a analizar para que ninguno de los elementos no cumpla con los

requerimientos.

Ilustración 69: Revisión De Elementos CreadosFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 70: Selección De CombosFuente: (Etabs, 2013)

4.1.13. Diseño de muro de cortante.

Para esta investigacion se diseñara uno de los muros de cortante

establecidos,tomandolo como modelo para todos los muros este procedimiento va a

ser de forma didactica para el diseño.

88

4.1.13.1. Diseño de muro.

Para el calculo del muro se debe obtener del programa ETABS los valores

necesarios como son (Mu,Vu,Pu),para aquello debemos analizar el muro.

Design-shear wall design-define pier sections for checking

Ilustración 71: Definición De Secciones PierFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 72: Creación De Muro De CortanteFuente: (Etabs, 2013)

89

Ilustración 73: Editor De SeccionesFuente: (Etabs, 2013)

Se procede a seleccionar el muro y se seleccionan todos los combos creados.

Design-shear wall design-select design combo

Ilustración 74: Combos De Diseño Para MurosFuente: (Etabs, 2013)

Design-Shear Wall Design-star design check of structure

Analisamos los muros diseñados de la estructura para verificar que los elementos

diseñados cumplan con las normas o los requisitos necesarios, si dichos elementos

no cumplen con aquellos requisitos se deben volver a diseñar y volver a analizar la

estructura.

90

Ilustración 75: Revisión De Elemento MuroFuente: (Etabs, 2013)

El diseño de muros es un proceso iterativo, es decir se puede cambiar el armado

hasta conseguir la seccion optima.

4.2. Diseño de elementos estructurales.

4.2.1.Diseño de columnas.

Para el diseño de la columna se utilizaran los diagramas de interacción, existe un

diversidad de curvas de interacción adimensionales que nos evitan la creación de

curvas de interacción para cada columna lo que nos facilita en gran parte el diseño a

flexo compresión.

Para el análisis de la columna se compara con los datos arrojados por el

programa Etabs, del pórtico del eje B, específicamente la columna de la planta baja

B5.

91

Ilustración 76: Area De Acero De Las Columnas Del Pórtico Del Eje BFuente: (Etabs, 2013)

Ilustración 77 : Diagrama De Iteraccion Rectangular Simétrica γ = 0.10 ,f c′ ≤ 30mpa .Fuente:(Park & Paulay, s.f)

92

Basándose en los datos arrojados por el programa Etabs se procederá a realizarel chequeo manual de la columna.

Ilustración 78: Valores De Pu, Mux Y Muy De La Columna B5Fuente: (Etabs, 2013)

Pu=24.089 t

Mux=6.390 t-m

Muy=2.370 t-m

93

4.2.1.1. Diseño por flexión de columnas utilizando diagramas de

interacción.

Datos:

F´C=210 kg/cm²

FY=4200 kg/cm²

H=60 cm

B=60 cm

r=6cm

d=h-r=60cm-6cm=54 cm

λ=d/h

λ=54cm/60cm=0.10

λ=0.10

Paso 1.-

a) cálculo de nu y mu

El momento resultante MU debe ser calculado, tomando los valores de Mux y Muy.

Mux=6.390 t-m

Muy=2.370 t-m

= (6.390) + (2.370)²= 6.815 −= ´ ∗ ∗ ℎ

= 681535210 ∗ 60 ∗ 60 ∗ 60

94

= 0.015= ´ ∗

= 24089210 ∗ 60 ∗ 60= 0.03

Una vez calculados los parámetros se debe ir a la tabla correspondiente según el

valor de λ, para determinar la cuantía mecánica y poder calcular la cuantía de

acero .

Mediante la utilización del diagrama de interacción de la figura 74, se procede a la

determinar la cuantía mecánica.

= 0.10= ´= 0.10 2104200= 0.10 2104200= 0.005= 0.5%

95

El porcentaje de cuantía de acero no cumple con los requisitos del ACI 318S-14 el

cual indica que debe estar entre el 1% y el 6%. Se procede a diseñar las columnas

con un porcentaje que este entre ese rango, se escogerá 1.2% entonces el área de

acero será:

= ∗= 0.01 60 60= 36 ²Se escogerá 16 varillas de 20 mm.

4.2.1.2. Diseño de estribo.

4.2.1.2.1. Diseño por corte.

El valor de será tomado del programa Etabs

= 12024 kg ≥≥ ( + )≥ (0.53 ∗ ∗ + ∗ ∗ )

≥ 0.75( ∗ 4200 ∗ 54)12024 ≥ 0.75( ∗ 4200 ∗ 54)

= 0.07Tomando en cuenta la separación máxima.

96

= 4= 544 = 13.5= 10= 0.07 ∗ 10= 0.07 ∗ 10= 0.7

Para los estribos se proponen 3 estribos de 10 mm de diametro , los

cuales según su distribucion tendrian 4 ramas.ℎ =Siendo N el numero de ramas = 0.78 ²

ℎ = 4 0.78 ²ℎ = 3.12 ²

formula (a).

ℎ2 = 0.3 ℎ ℎ − 1Donde :ℎ = Area confinadaℎ = [60 − (2 3.2)]² = 2872.96 ²

97

ℎ1 = 0.3 (10) 60 2104200 36002872.96 − 1ℎ1 = 2.27 ²

formula (b). ℎ = 0.09 ℎ ( ′ / )ℎ2 = 0.09 (10) 60 (210/4200)ℎ 2 = 2.7 ²Según ACI 318S-14(2015) se debe elegir el mayor entre (a) y (b), por lo que se

elige: ℎ 2 = 2.7 ²= 10 = 0.78 ² 4 = 3.12 ²3.12 ² > 2.7 ²

Se procede a revisar con el programa Etabs el área de acero requerida en la

columna del primer piso.

Ilustración 79: Area De Acero Requerida En La Columna Del Eje B Del Primer PisoFuente: (Etabs, 2013)

98

As=36.000cm²

Numero de varillas= 12

= 36.000cm²12= 3 ²Se elegirá 12 varillas de 20 mm.= 12 ∗ 3.14 = 37.68 ²37.68 ² > 36.00cm²

Ilustración 80: Detallado De ColumnaFuente: (Autocad, 2015)

Elaboracion: Oscar Rolando Lopez Lopez

4.2.2.Diseño de viga.

4.2.2.1. Diseño por flexión.

Se tomara los datos del combo envolvente ingresado en el programa Etabs del

eje B. de los cuales se tomara los mayores momentos tanto negativos como

positivos.

Se revisara el área de acero del eje, estos datos son proporcionados por el

programa Etabs. Se tomara la viga B2-B3, para la comprobación del acero.

99

Ilustración 81: Areas De Acero Del Vigas Del Portico BFuente: (Etabs, 2013)

Para el cálculo se procederá a tomar el máximo momento de la viga del

primer piso del pórtico B de 45 x 60 para calcular de manera manual el área de

acero requerida, posterior mente se realizara el mismo procedimiento para cada

momento.

Ilustración 82: Valores De Momentos En Las Vigas De La Primera Losa Por El Combo EnvolventeEn El Pórtico Del Eje B

Fuente: (Autocad, 2015)Elaboracion:Oscar Rolando Lopez Lopez

100

Mu=13.915 t-m

Paso 1.-

Calculo de a

= − ² − 2 ∗∅ ∗ 0.85 ∗ 280 ∗ 30= 54 − 54² − 2 ∗ 1391500∅ ∗ 0.85 ∗ 210 ∗ 45= 3.69

Paso 2.-

Obtención de c.

= ∗= /= 4.89Paso 3.-

Condición de balance

= += 0.0030.003 + 0.002

= 0.6= 0.375<

101

0.6 < 0.37532.4 < 20.25

Pasó 4.-

Área de acero requerida.

= ∅ ∗ ∗ ( − 2)= 13915000.9 ∗ 4200 ∗ (54 − 4.162 )

= 7.99Paso 5.- > >

= ∗= 7.0745 ∗ 54= 0.00320.013 > > 0.0030.013 > 0.0032 > 0.003

102

Paso 6.-

Detallamiento del elemento. = ∗ ∗= 14

= ∗ ∗= 0.003 ∗ 45 ∗ 54= 7.29 ²

<En el caso de que el área de acero sea menor que la mínima se deberá tomar la

mínima o cambiar la sección.

Tabla 24 Area de acero requerida de la viga del primer piso del Eje B.

MU(to-m) MU(Kg-cm) a c C<Cmax As1 10.592 1059200 2.075 2.4409 CUMPLE 5.29072 6.185 618500 1.202 1.4137 CUMPLE 3.06423 12.691 1269100 2.496 2.9363 CUMPLE 6.36454 13.883 1388300 2.737 3.2195 CUMPLE 6.97825 6.941 694100 1.35 1.5887 CUMPLE 3.44356 13.915 1391500 2.743 3.2271 CUMPLE 6.99477 7.235 723500 1.408 1.6569 CUMPLE 3.59138 11.767 1176700 2.31 2.7178 CUMPLE 5.89079 12.088 1208800 2.375 2.7936 CUMPLE 6.055110 6.044 604400 1.174 1.3811 CUMPLE 2.993511 7.993 799300 1.558 1.8331 CUMPLE 3.973212 3.997 399700 0.773 0.9099 CUMPLE 1.972313 7.444 744400 1.45 1.7054 CUMPLE 3.696514 8.097 809700 1.579 1.8573 CUMPLE 4.025615 4.048 404800 0.783 0.9216 CUMPLE 1.997616 13.791 1379100 2.718 3.1976 CUMPLE 6.930717 6.895 689500 1.341 1.578 CUMPLE 3.420418 12.917 1291700 2.541 2.9899 CUMPLE 6.480619 10.620 1062000 2.08 2.4475 CUMPLE 5.30520 6.184 618400 1.201 1.4135 CUMPLE 3.0637


103

4.2.2.2. Diseño por cortante.

El mayor valor de es proporcionado por el programa Etabs.

Ilustración 83: Valor De Vu De La Viga B3-B4Fuente: (Etabs, 2013)

∅ ≥∅( + ) ≥= 19.646∅ = ∅ ∗ 0.53 ∗ ∗ + ∗ ∗

Se tomara el diámetro del estribo de 10 mm, por lo que tendrá un área de 0.79 cm².

Entonces:

= 2 ∗ 0.79= 1.58 ²

104

19646 = 0.75 ∗ ∗ 4200 ∗ 54= 0.11= 13.68

Según el ACI 318S-14 el espaciamiento no debe ser mayor a la cuarta parte del

peralte.

≤ 4544 = 13.513.68 ≤ 13.5

Por recomendación del ACI se tomara un valor menor a 13,5 cm, para este

proyecto se tomara 10 cm.

= 2= 542= 27Se tomara estribos de 8mm cada 10 cm en L/4 y cada 25 cm en L/2 .

105

Detallado de viga.

Ilustración 84: Detallado De La Viga De La Planta Baja Del Eje BFuente: (Autocad, 2015)


4.2.3.Calculo de muro de cortante.

Se procede a diseñar el muro de la primera planta exactamente el muro P1, de

manera manual.

Ilustración 85: Muro De Cortante P1Fuente: (Etabs, 2013)

Para lo cual se obtienen los datos de ETABS

106

Ilustración 86: Valores de Vu, Pu y MuFuente: (Etabs, 2013)

De donde se obtienen los siguientes valores:

Pu=12417696.4 kg

Vu=539362.26 kg

Mu=1.84E+11 kg-cm

Materiales

f´c=280 kg/cm²

FY=4200 kg/cm²

Datos del muro

Espesor

Se recuerda que en el predimensionamiento se estipulo un espesor de Tw=30

cm

Longitud=6.00 m

Hw=14 m

107

Paso 1

Según ACI 318S-14 (2015) en la seccion 18.10.2.2 se deben utilizar al menos

dos capas de refuerzo cuando:

> 0.17 ´ ℎ ≥ 2Recordando que el valor de es de 0.75 para concreto liviano y 1.0 para concreto

de peso normal

> 0.17(30 600 1 280 / ²)> 51.20146 = 2,33

Se requiere dos cortinas

Paso 2

Refuerzo longitudinal y transversal requerido

Como indica la seccion 18.10.2.1 las cuantias de refuerzo para muros

estructurales no deben ser menor a 0.0025 y no exceder a 45 cm el espaciamiento

requerido entonces: = 0.0025Para obtener el area minima de multiplica el espesor de la estructura por metro

de muro 30 100 = 3000 ²= 0.0025 3000 ² = 7.5 ²= /< 45

108

Asumiendo varias varillas para verificacion

Tabla 25 Tanteo De Diametro De Varillas Optima.espesor de muro(cm) 30

Acv(cm²) 3000espaciamiento(cm) = 45

p= 0.0025area minima requerida del refuerzo(cm²/m) 7.5

varillas(mm) varillas(cm) area(cm²) As S8 0.8 0.50265482 1.00530965 13.40412866 CUMPLE

10 1 0.78539816 1.57079633 20.94395102 CUMPLE12 1.2 1.13097336 2.26194671 30.15928947 CUMPLE14 1.4 1.5393804 3.0787608 41.05014401 CUMPLE16 1.6 2.0106193 4.0212386 53.61651462 NO CUMPLE18 1.8 2.54469005 5.0893801 67.85840132 NO CUMPLE20 2 3.14159265 6.28318531 83.7758041 NO CUMPLE22 2.2 3.80132711 7.60265422 101.368723 NO CUMPLE25 2.5 4.90873852 9.81747704 130.8996939 NO CUMPLE28 2.8 6.1575216 12.3150432 164.200576 NO CUMPLE32 3.2 8.04247719 16.0849544 214.4660585 NO CUMPLE

Fuente: (Autocad, 2015)Elaboración: Oscar Rolando López López

Paso 3

Asumiendo varillas de 12 mm y un espaciamiento de 32 cm= 2 1.13 ² = 2.26 ²Resistencia al cortante del muro

La seccion 18.10.4.1 indica que Vu (Valor del Etabs de acuerdo a las

combinaciones de carga de diseño ) no debe exceder a Vn entonces:= ( ´ + )Para nuestra investigacion = 0.17 según indica al ACI.= ( ´ + )

se refiere al area bruta de la seccion transversal del muro.= 30 600 = 18000 ²= 0.75 18000 (0.17 1 √280 + 0.0025 4200)= 18000 (0.17 1 √280 + 0.0025 4200)= 240203.59

109

= 240.20Según ACI 318S-14 ( 2015) en la seccion 21.2.4.1 se indica que para cualquier

elemento que se diseñe para sismo ∅ = 0.6 cuando < como es nuestro caso.

= −= ( ´ + )= += ´= 18000 ² 0.17 280 / ²

= 5120.35= (539.260.6 ) − 51.2

= 847.56=

= 0. 8= 0. 8(600 ) = 480= 2.26 ² 4.200 480847.56= 5.37

Se utilizara el valor de 30 cm de seraracion por ser cuantia minima

2 Ø 12 mm cada 30 cm.

110

Paso 4

Determinacion si los elementos de borde son requeridos

Según ACI 318S-14(2015)los muros que tengan la relacion > 2 deben

cumplir las siguientes normativas:

La zona de compresion debe ser reforzado con elementos especiales de

borde cuando

≥ (600 1.5ℎ )Siendo

ℎ ≥ 0.005O se diseñan alternativamente, según el ACI deben disponerse de elementos

de borde si el esfuerzo maximo de compresion en la fibra extrema

correspondiente a las cargas de diseño incluyendo sismo sobrepasen 0.2 ´ .0.2 280 / ²56 / ²+ 2 > 0.2 ´= 600 ∗ 30= 18000 ²

= ℎ12= 30 (600 )12= 540000000 ⁴

111

+ 2 > 0.2 ′12417696.4(18000 ) + 6002 (1.84 11 − )540000000 ⁴ = 102912 / ²

102912 / ² > 56 / ²Necesita elementos de borde.

Paso 5

Requerimientos de refuerzo transversal para bordes de confinamiento.

Elementos de borde de 60 x 60 cms

So= maximo espaciamiento permisible en estribos rectangulares.

Según ACI 318S-14 (2015)en la seccion 18.7.5.2 de refuerzo transversalℎ < 35 y cuando ′ > 70 en columnas ℎ < 20 .

Según ACI seccion 18.7. 5.3 la separacion del refuerzo no debe exceder:

a) 0.25 de la menor seccion de la columna

b) 6d de la menor barra de refuerzo longitudinal

c) 10 < < 15= 10 + 35 − ℎ3

= 10 + 35 − 203

112

= 15Tabla 26 Refuerzo Transversal Para Elementos De Borde.

Fuente: (ACI 318S-14, 2015)

Se proponen varillas de 12 varillas de 18 mm≥ ≥0.018 ≥ ≥ 0.003

= /≥ ≥= 60 60 = 3600 ²Tabla 27 Tanteo De Diametro De Varillas Para Elementos De Borde.

B(cm)= 60H(cm)= 60Ag(cm)= 3600Cantidad de varillas diametro area As Preal=As/Ag Pmax>Preal>Pmin

12 0.8 0.5026548 6.0318579 0.001675516 NO CUMPLE12 1 0.7853982 9.424778 0.002617994 NO CUMPLE12 1.2 1.1309734 13.57168 0.003769911 CUMPLE12 1.4 1.5393804 18.472565 0.005131268 CUMPLE12 1.6 2.0106193 24.127432 0.006702064 CUMPLE12 1.8 2.54469 30.536281 0.0084823 CUMPLE12 2 3.1415927 37.699112 0.010471976 CUMPLE12 2.2 3.8013271 45.615925 0.01267109 CUMPLE12 2.5 4.9087385 58.904862 0.016362462 CUMPLE12 2.8 6.1575216 73.890259 0.020525072 NO CUMPLE


113

Para los estribos de los elementos de borde se proponen 3 estribos de 10 mm de

diametro , los cuales según su distribucion tendrian 4 ramas.

ℎ =Siendo N el numero de ramas = 0.78 ²ℎ = 4 0.78 ²ℎ = 3.12 ²formula (b). ℎ = 0.09 ℎ ( ′ / )ℎ1 = 0.09 (15) 60 (280/4200)ℎ1 = 0.09 (15) 60 (280/4200)ℎ 1 = 5.4 ²formula (a).

ℎ2 = 0.3 ℎ ℎ − 1Donde :ℎ = Area confinadaℎ = [60 − (2 3.2)]² = 2872.96 ²

ℎ2 = 0.3 (15) 60 2804200 36002872.96 − 1ℎ2 = 4.5 ²

114

Según ACI 318S-14(2015) se debe elegir el mayor entre (a) y (b), por lo que

se elige: ℎ 1 = 5.4 ²= 14 = 1.539 ² 4 = 6.15 ²

6.15 ² > 5.4 ²

Ilustración 87: Detalle De Muro De Cortante P1Fuente: (Autocad, 2015)


115

CONCLUSIONES

El diseño del muro de cortante de nuestra investigacion, a sido planteada

de manera informativa, utilizando las normas vigentes de manera que nos

da una nocion de como proceder en el diseño de muros de cortantes en

una edificacion.

Por medio de la utilizacion del software Etabs 9.7.4. se pudo diseñar el

edificio de cinco plantas en el cual ingresando las condiciones estipuladas

por la norma ecuatoriana de la construccion (NEC-15 ), y los requisitos del

ACI 318S-14 se pudo realizar el analisis completo del edificio, con

resultados aceptables tomando en consideracion que el ingeniero tiene su

criterio y experiencia en el momento de aceptar los resultados.

Se ubicaron los muros de cortante en el edificio de manera óptima

cumpliendo las condiciones especificadas como son las derivas y los

modos de vibración según el NEC-15, lo cual se realizara por medio de

una simulación en el programa ETABS 9.7.4.

Realizar el diseño de muros de cortante utilizando la Norma Ecuatoriana

de la Construcción NEC-15 y los requisitos de la American Concrete

Institute ACI 318S-14, como una guía práctica del diseño.

Para el predimensionamiento de los elementos, se tomo en cuenta los

requisitos del ACI 318S-14 siendo el actual en este momento, se debe

considerar el cambio de las normas y requisitos utilizados por lo cual el

ingeniero siempre debe estar actualizado en cuanto a las normativas,

software, etc.

116

RECOMENDACIONES

A manera de recomendaciones importantes,es necesario el estudio y la

aplicación de diversos metodos de diseño sismoresistente, como el

utilizado en esta investigacion, y que tanto los constructores y personal

encargado sea el optimo para la construccion de edificaciones,de tal

manera que cumplan con lo establecido en los diseños de los ingenieros

estructuristas.

ANEXOS

ab

cd

1 2 3 4

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

ab

cd

1 2 3 4 5

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

VIG

A 45

X 6

0VI

GA

45 X

60

VIG

A 45

X 6

0

VIG

A 45

X 6

0VI

GA

45 X

60

VIG

A 45

X 6

0M

UR

O P

ASC

VIG

A 45

X 6

0

VIG

A 45

X 6

0M

UR

O P

ASC

VIG

A 45

X 6

0

VIG

A 45

X 6

0M

UR

O P

ASC

VIG

A 45

X 6

0

MURO P1 VIGA 45 X 60 VIGA 45 X 60 MURO P4

VIGA 45 X 60 VIGA 45 X 60 VIGA 45 X 60 VIGA 45 X 60

VIGA 45 X 60 MURO PASC MURO PASC VIGA 45 X 60

MURO P2 VIGA 45 X 60 VIGA 45 X 60 MURO P3

VIG

A 45

X 6

0

LOSA

1ER

NIV

ELES

CAL

A 1:

100

0.60

4.50

6.00

4.50

4.50

12 Ø 20 mmESTRIBOS Ø 10 mm c/100-150-100 mm

DETALLE DE COLUMNAESC:1:25

0.60

0.60

4 Ø 20 mm

DETALLE DE VIGA 45x60ESC:1:25

1 Ø 18 mm

0.45

0.60


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:

EDIFICIO DE CINCO PLANTASCON MUROS DE CORTANTE

CONTIENE:

PLANO ESTRUCTURALDISEÑO ESTRUCTURAL :

OSCAR ROLANDO LOPEZ LOPEZ

ESCALA:

LAMINA N° :

E-1INDICADA

FACULTAD DE CIENCIAS DE MATEMATICAS Y FISICAS

6.30 6.00 6.00 6.301.58 3.15 1.58 1.58 2.85 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.85 3.15

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE B

EJE A2-A4

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C1-C2

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C4-C5

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE D2-D4

4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-2INDICADA


Ø12 mm c/30 cm

12 Ø 18 mmESTRIBOS Ø 14 mm c/100-150-100

Ø12 mm c/30 cm

12 Ø 18 mm12 Ø 18 mm

ESTRIBOS Ø 14 mm c/150

Ø12 mm c/30 cm

12 Ø 18 mmESTRIBOS Ø 14 mm c/150

Ø12 mm c/30 cm

ESTRIBOS Ø 14 mm c/150 mm12 Ø 18 mm


DETALLE DE MURO PASCESCALA : 1 :50

Ø12 mm c/30 cm

12 Ø 18 mmESTRIBOS Ø 14 mm c/150 mm


DETALLE DE MURO P2ESCALA : 1 :75

MURO P212 Ø 18 mm

ESTRIBOS Ø 14 mm c/150 mm

Ø12 mm c/30 cm

CORTE TRANSVERSAL

Ø12 mm c/30 cm




MURO P112 Ø 18 mm


Ø12 mm c/30 cm

CORTE TRANSVERSAL

Ø12 mm c/30 cm




MURO P312 Ø 18 mm


Ø12 mm c/30 cm

CORTE TRANSVERSAL

Ø12 mm c/30 cm




MURO P412 Ø 18 mm


Ø12 mm c/30 cm

CORTE TRANSVERSAL


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-3INDICADA


4 Ø 20 mm

DETALLE DE VIGA 40X50ESC:1:25

1 Ø 18 mm

0.40

0.50

0.50

0.50



ab

cd

1 2 3 4

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

ab

cd

1 2 3 4 5

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

V5 4

0x50

V5 4

0 X

50V5

40

X50

V1 4

0 X

50V1

40

X 50

V2 4

0 X

50M

UR

O P

ASC

V2 4

0 X

50

V3 4

0 X

50M

UR

O P

ASC

V3 4

0 X

50

V4 4

0 X

50M

UR

O P

ASC

V4 4

0x50

MURO P1 V6 40 X 50 V6 40 x 50 MURO P4

V7 40 X50 V7 40 X 50 V7 40 X 50 V7 40 X 50

V8 40 X 50 MURO PASC MURO PASC V8 40 X 50

MURO P2 V9 40 X 50 V9 40 X 50 MURO P3

V1 4

0 X

50

LOSA

2D

O,3

ER N

IVEL

ESC

ALA

1:10

0


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-4INDICADA


4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1

6.30 6.00 6.00 6.301.58 3.15 1.58 1.58 2.85 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.85 3.15

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE B

EJE A2-A4

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C1-C2

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C4-C5

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE D2-D4


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-51:100


4 Ø 20 mm

DETALLE DE VIGA 40X50ESC:1:25

1 Ø 18 mm

0.40

0.50



0.40

0.40

ab

cd

1 2 3 4

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

ab

cd

1 2 3 4 5

ESC

ALER

A

ASC

ENSO

R

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

MU

RO

PAS

CVI

GA

40x5

0

VIG

A 45

X 6

0M

UR

O P

ASC

VIG

A 40

x50

VIG

A 40

x50

MU

RO

PAS

CVI

GA

40x5

0MURO P1 VIGA 40x50 VIGA 40x50 MURO P4

VIGA 40x50 VIGA 40x50 VIGA 40x50 VIGA40x50

VIGA 40x50 MURO PASC MURO PASC VIGA 40x50

MURO P2 VIGA 40x50 VIGA 40x50 MURO P3

VIG

A 40

x50

LOSA

4TO

NIV

EL -

5TO

NIV

ELES

CAL

A 1:

100

0.40

4.50

6.00

4.50

4.50


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-6INDICADA


4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4A-4B

4.501.125 2.25

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

1.125

EJE 4C-4D

4.50 4.50 4.501.125 2.25 1.125 1.125 2.25 1.125 1.125

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.25 1.125

EJE 1

6.30 6.00 6.00 6.301.58 3.15 1.58 1.58 2.85 1.58 1.58 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2.85 3.15

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE B

EJE A2-A4

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C1-C2

6.301.58 3.45 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

EJE C4-C5

6.30 6.301.58 3.15 1.58 1.58 1.58

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

2 @ 20 1 @ 18

2 @ 20

3.15

EJE D2-D4


UBICACION

CIUDAD :GUAYAQUIL

FECHA:

OCTUBRE 2016

OBRA:


CONTIENE:



ESCALA:

LAMINA N° :

E-7INDICADA


BIBLIOGRAFIA

ACI 318S-14. (2015). Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural .

Farmington Hill: comite ACI 318.

Guerra, M. (2013). Diseño sismoresistente de edificios utilizando Etabs.

Mc.Cormac, J. C., & Browm, R. H. (2011). Diseño de Concreto reforzado. Mexico:

Alfaomega.

Morales Morales, R. (2006). Diseño en Concreto Armado. Lima: Fondo Editorial

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Nilson, A. H. (2001). Diseño de estructuras de concreto. Bogota: Mc.Graw-Hill.

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Park, R., & Paulay, T. (s.f). Estructuras de Concreto reforzado. Mexico: Limusa.

Paulay, T., & Priestley, M. J. (1992). Seismic design of reinforced concrete and

masonry buildings. United States : Jhon Wiley & Sons ,Inc.

Zorrilla, A. (1993). Introduccion a la metodologia de la investigacion. Mexico: Aguilar

Leon y Cal, Editores.

Presidencia de la República del Ecuador

AUTOR/ES: REVISORES:Lopez Lopez Oscar Rolando Ing.Leonardo Palomeque Freire,MSc.

Ing. Carlos Cusme Vera,MSc.Ing. Adolfo Villacreses Vera,MSc.

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: De Ciencias Matematicas y FisicasCARRERA: Ingenieria civilFECHA DE PUBLICACIÓN: 2016 Nº DE PÁGS:116ÁREAS TEMÁTICAS: General De Ingenieria

PALABRAS CLAVE:DISEÑO-SISTEMA ESTRUCTURAL- MUROS CORTANTE-EDIFICIO-CINCO PLANTAS

RESUMEN:

N. DE REGISTRO (en base de datos): Nº. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTOS PDF: SI NO

CONTACTOS CON AUTOR/ES:Teléfono: 981167698-2051213

CONTACTO EN LA Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICASINSTITUCIÒN: Telèfono: 2-283348Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1: y en laAv. 9 de octubre 624 y Carrión, edificio Prometeo, teléfonos: 2569898/9, Fax: (593 2) 250-9054

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

Diseño Estructural de Muros de Cortante Edificio

Innovacion y saberes

º

La presente investigacion tiene como objetivo el diseño de muros de cortante como metodo de diseño sismorresistenteen una edificaciónde cinco plantas en la ciudad de Guayaquil, el diseño estructural esta basado en los requisitos del ACI318S-14,consta de muros de hormigon armado de resistencia de concreto de f'c=280 kg/cm² , de resistencia del acero enel refuerzo longitudinal y transversal de fy=4200 kg/cm² y de 30 cm de espesor,de igual manera columnas y vigas conresistencia de concreto de f'c=210 kg/cm² , de resistencia del acero en el refuerzo longitudinal y transversal de fy=4200kg/cm² , para lo cual se realizó el Detallamiento de un edificio de cinco plantas, con diferentes longitudes en la dirección Xy dirección Y ,pero con las misma altura para cada planta, utilizando el programa Etabs 9.7.4.En esta investigación no setomara en cuenta el cálculo y el diseño de la cimentación para lo cual se tomara las restricciones propias del programaEtabs como optimas, en la investigación se realizara varia distribuciones de los muros de cortante en la estructura , seprocedera al analisis mediante el programa Etabs 9.7.4. mediante el cual se podran revisar que tanto las derivas inelasticasmaximas de piso y modos de vibracion cumplan con lo estipulado en el NEC-15 (Diseño sismoresistente), y se seleccionarala ubicación mas optima en el edificio, luego de comprobar que cumplan con los requisitos se realizara el Detallamiento delos elementos, con los datos del programa Etabs, y se procederá a una comparación de los cálculos realizadosmanualmente de las vigas y columnas y los calculos realizados por el programa.

[email protected]

X

DISEÑO DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL CON MUROS DE CORTANTE PARA UN EDIFICIO DECINCO PLANTAS

TÍTULO YSUBTÍTULO

E-mail:

universidad de guayaquil -...

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