sistema estructural primer y segundo, Monografías, Ensayos de Análisis Estructural

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ALUMNO:

• Fiorela Mercedes Portocarrero Vasquez

Arequipa

Sistemas Estructurales

CURSO: ESTRUCTURAS I

CÁTEDRA: ANA VILMA PALLE MORALES

ÍNDICE

1. Introducción...........................................................................................................
   2. Descripción de la estructura del proyecto adjunto ..............................................
   3. Identificación del sistema estructural planteado en el proyecto………………….
   4. Identificación de los elementos estructurales………………………………………
   5. Conclusiones en base a lo identificado en el proyecto…………………………..

ABSTRACT

This paper structurally analyzes three types of buildings: a single-family home, a

bathroom complex in technical drawings, and a sustainable multi-family home. In each

case, the structural systems, materials used, foundations, regulatory compliance, and

seismic behavior are identified. It demonstrates how structural design varies

depending on the function, scale, and location of the project, and how Peruvian

technical standards are applied to ensure safety and efficiency. The use of reinforced

concrete, framed structures, and sustainable construction solutions in more complex

buildings, especially in seismic zones, is highlighted. The analysis demonstrates the

integration of architecture, structural engineering, and sustainability in the

development of safe and functional buildings.

KEYWORDS

structural analysis, single-family home, sustainable multi-family home

1. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL PROYECTO ADJUNTO

1.1. Caso 1:

Es una vivienda unifamiliar que consta de dos pisos con espacios como: 2

habitaciones, 2 zonas de área libre exterior, sala-comedor, patio de lavandería, baño,

cocina, car-port y su correspondiente ingreso situado al lado derecho de la edificación

(su recorrido va de espacios más públicos a privados). También cuenta con 5

ventanas y 4 puertas que se ubican en lugares estratégicos en favor al diseño

arquitectónico.

A nivel estructural ubicamos elementos de Concreto:  zapatas-f 'c = 175 Kg/cm  cimentos corridos- f 'c = 100 Kg/cm2+30% P.G.  Sobrecimientos-f 'c = 100Kg/cm2+25%P.M  Columnas y placas-f 'c = 175 Kg/cm  Vigas, losas-f 'c = 175 Kg/cm2 y solado-f 'c = 175 Kg/cm Aceros:  Fierro-f y = 4200 Kg/cm  Mallas Electro Soldadas PRODAC-f y = 5000 Kg/cm Recubrimientos libres:  Zapatas-7.5 cms.  Columnas y placas-2.5 cms.  Vigas chatas y losas-2.5 cms. Por esta razón se da una resistencia del suelo que 2,14 Kg /cm^2 g por un estudio de suelos para reforzar esta cualidad se proporciona un anclaje de armadura de columnas en cimientos corridos y las columnas adyacentes a muros con anclaje N°8 c./ 3 hiladas. Igualmente ubicamos de coeficientes sísmicos que afectan a la estructura como el suelo tipo II (S=1.2, Tp=0.6 seg.), factor de uso (U = 1.0 Categoria C), factor de zona (Z = 0.4 (Zona 3), factor de reducción (Rx = 4) y peso de la edificación ( P.permanente + 25% Sobrecarga). 1.2. Caso 2: Se identifica que es un plano de detalles de baños que consta con un área de ducha y otra donde se ubica el lavamanos e inodoro. En la lamina se observan 6 cortes de diferentes

retiro de una cocina por un ducto). La azotea es un lugar social con variedad de actividades con zonas como terraza, zona de parrilla, S.U.M., baño, pet-spa y vestíbulo. A nivel estructural podemos observar los elementos como: Cemento:  Cemento portland tipo I Resistencia a la compresión Cisterna  La relación A/C = 0.  Aplicar aditivo plastificante y tarrajear con aditivo impermeabilizante-f'c = 280 Kg/cm Resto de la estructura f'c = 280 Kg/cm Acero de refuerzo  Fierro corrugado-fy = 4200 kg/cm Recubrimientos Los recubrimientos libres del refuerzo (medidos desde borde de estribos y varillas de confinamiento) a menos que se especifique lo contrario en planos y detalles serán los siguientes:  Zapatas 7.5 cm.  Placas, muros, columnas y vigas peraltadas 4 cm.  Vigas peraltadas y columnas (e=.15m.) 3 cm.  Vigas chatas 2.5 cm.  Losas armadas y aligerados 2 cm.  Muro de contención 4 cm.  Cisterna cara seca 4 cm.  Cisterna cara en contacto con el agua 5 cm. Las condiciones de cimentación que obtiene esta estructura son por zapata cuadrada y cimiento corrido por medio del estrato de apoyo de cimentación con arena mal cuadrada con gravas (SP-SM). Ella es mínima de profundidad Df. Min= 50m, de presión admisible qa=2. Kg/cm2 (zapata cuadrada) y qa=2.23 Kg/cm2 (cimiento corrido). Se da un factor de seguridad por corte fs>3 y 2.5 (estático y dinámico). Zona sísmica: 3 (factor de zona z=0.35)  Tipo de suelo: S  Factor de suelo: s=1.  Periodo TP:0.60S  Periodo TL:2.00s

Problemas especiales de cimentación: No agresividad del suelo a la cimentación valores de sales leves.

2. Identificación del sistema estructural planteado en el proyecto 2.1. Caso 1: El proyecto corresponde a un sistema de albañearía confinada con muros portantes de albañilería confinada, típica de edificaciones de baja altura para uso de vivienda. Este tipo de sistema se caracteriza por:  Elementos principales portantes: columnas, vigas y muros de albañilería.  Resistencia lateral: proporcionada por la combinación de pórticos y muros portantes.  Sistema de pisos: losas macizas de concreto armado apoyadas sobre vigas y muros. Elementos Estructurales a) Cimentación  Tipo: zapatas aisladas y cimientos corridos sobre los que descansan muros de albañilería y columnas.  Material: concreto ciclópeo 1:10 con 30% piedra grande; también se utiliza hormigón 1:8 + 25% piedra mediana.  Espesor típico: 0.55 m a 0.60 m, con sobreancho para mejorar distribución de cargas.  Resistencia del suelo: 2.14 kg/cm² (Estudio de Suelos). b) Sobrecimientos  Dimensiones típicas: espesor de 0.25 m  Función: transmitir cargas de muros al cimiento, aislando humedad. c) Columnas y Placas  Material: concreto f'c = 175 kg/cm²  Acero de refuerzo: fy = 4200 kg/cm²  Refuerzo típico: barras longitudinales Ø3/8" y Ø1/2", estribos Ø1/4"  Recubrimiento mínimo: 2.5 cm d) Vigas  Función: transferir cargas de las losas hacia columnas y muros.  Refuerzo: varillas Ø3/8” y Ø1/2” superior e inferior; estribos Ø1/4" @ 0.20 m  Detalles importantes: uso de traslapes mínimos de 30 cm y ubicación estratégica de empalmes (no más del 50% por sección, en tercio central). e) Losas  Tipo: losa maciza de concreto armado. Espesor:  Primer nivel: 10 cm  Otros niveles: 12 cm  Refuerzo: mallas electrosoldadas PRODAC tipo Q-188 y Q-235.

vertical que requiere especial atención al desplazamiento lateral. Este tipo de sistema se caracteriza por:  Tipo de edificación: Edificio de 3 niveles + azotea  Uso: Residencial o institucional  Tipología estructural: Sistema a porticado (marco de concreto armado)  La losa aligerada reduce peso propio y mejora eficiencia sísmica.  Altura libre entre niveles (2.70 – 3.10 m) exige un adecuado diseño de vigas para evitar flexiones excesivas. Normativa aplicada:  RNE E.060 – Concreto Armado: Diseño de vigas, columnas, losas, anclajes.  RNE E.030 – Diseño Sismorresistente: Mayor exigencia por ser estructura de más de 3 niveles. Se requiere análisis dinámico modal.  RNE G.010 – Seguridad: Aplicación de criterios de resistencia al fuego, evacuación y cargas de uso. ELEMENTO MATERIAL FUNCIÓN ESTRUCTURAL PÓRTICOS Concreto armado Resistir cargas verticales y laterales (sismo, viento) LOSAS ALIGERADAS Concreto armado Distribuir cargas verticales a vigas VIGAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS Concreto armado Transmitir cargas de losas a columnas CIMENTACIÓN Concreto armado Zapatas aisladas o corridas bajo columnas y muros 2.3. Caso 3: Tipo de Sistema Estructural Identificado: Sistema Aporticado Justificación del Sistema Estructural A partir de la inspección visual de los planos estructurales proporcionados, se identifican claramente los siguientes elementos estructurales predominantes: ELEMENTO OBSERVACIÓN Columnas de concreto armado Se distribuyen regularmente a lo largo del edificio y entre pisos. Vigas principales y secundarias Conectan entre columnas, formando pórticos continuos. Losa aligerada (tipo casetón o vigueta) Presente en todos los niveles, apoyada sobre vigas. Muros Aparecen pero no como elementos principales de soporte, sino como elementos divisorios o de cerramiento. Con base en estos elementos:

 El comportamiento resistente de cargas gravitacionales y sísmicas se basa principalmente en pórticos de concreto armado.  No se observan muros estructurales de gran espesor ni disposición estratégica como para clasificarlos como “muros de ductilidad limitada” ni “dual”.  Las vigas y columnas conforman un sistema de marcos rígidos, típico de estructuras aporticadas. Normativa aplicable (según RNE – Perú)  RNE E.060 – Concreto armado: Diseño y disposición de armaduras en columnas, vigas y losas.  RNE E.030 – Diseño sismorresistente: Requisitos para estructuras aporticadas de varios niveles.  RNE E.050 – Suelos y Cimentaciones: Revisión de zapatas y conexiones con columnas.

3. Identificación de los elementos estructurales 3.1 Caso 1: Se identifican los siguientes tipos principales:

1. Cimientos corridos.
2. Zapata aislada.
3. Columnas.
4. Vigas de amarre y vigas chatas.
5. Losa maciza.
6. Muros portantes.
7. Placas de concreto.
8. Solado de cimentación.
9. Mallas electrosoldadas. Cantidades aproximadas: ELEMENTO CANTIDAD ESTIMADA OBSERVACIONES Cimientos corridos 4 tramos principales Según cortes de cimentación Zapatas aisladas 6 unidades aprox. Refuerzo 5Ø3/8", dimensiones típ. 0.60x0.60 m Columnas 12-14 unidades Refuerzo 4Ø3/8" a 2Ø1/2", uso de estribos Vigas de amarre 10 unidades aprox. Distribuidas perimetral e interiormente Losa de techo/piso 1 por nivel Losa maciza 10-12 cm espesor, con Malla Q-188/Q- Muros portantes Según modulación Reforzados con bastones Ø3/8” @25 cm Placas de concreto 4 a 6 esquinas Aplicación en encuentros estructurales Solado Toda la base Concreto ciclópeo 1:10 con 30% piedra grande

Techo aligerado (losa nervada) Concreto armado con bovedillas Cubierta y carga de uso  Cantidad de elementos estructurales (estimada) TIPO DE ELEMENTO CANTIDAD APROXIMADA Columnas 10 columnas Vigas 14 vigas Muros estructurales 12 muros principales Zapatas aisladas 10 zapatas Cimentación corrida 45 metros lineales  Características de los elementos estructurales Elemento Sección (m) Refuerzo (acero) Columnas 0.20 x 0.20 4 Ø 16 mm + estribos Ø 8 mm @ 0.15 m Vigas 0.20 x 0.30 4 Ø 12 mm sup/inf + estribos Ø 8 mm Muros 0.15 m Albañilería confinada con refuerzo vertical y horizontal Zapatas 1.00 x 1.00 Malla doble Ø 12 mm Cimentación 0.40 x 0.60 4 Ø 16 mm + estribos Ø 8 mm @ 0.20 m corrida Se recomienda verificar, con base en los planos de arquitectura y suelo, que:  Las zapatas se ubiquen bajo columnas coincidentes.  Las cargas sísmicas se transmitan correctamente al terreno sin excentricidades.  Es indispensable respetar las especificaciones mínimas del RNE E.070 y E.060 sobre disposición del acero, longitudes de anclaje, y recubrimientos mínimos. 3.3 Caso 3: Número de niveles identificados: 7 Sistema estructural: Pórticos de concreto armado con elementos verticales (columnas y muros estructurales), horizontales (vigas) y losas reticulares o macizas. Se observan refuerzos sísmicos (diagonales y muros de corte).

1. Elementos Verticales a) Columnas  Tipo: Rectangulares y cuadradas.  Cantidad aproximada por nivel: 32–36 columnas.  Material: Concreto armado.  Distribución: Disposición ortogonal simétrica, alineadas con ejes estructurales.  Características especiales: Algunas columnas tienen refuerzos adicionales en esquinas o zonas sísmicas.

b) Muros estructurales (muros de corte)  Tipo: Concreto armado.  Cantidad: 6–8 por nivel aproximadamente.  Ubicación: Cercanas a núcleos de circulación vertical (escaleras y ascensores).  Función: Resistir cargas laterales (viento y sismo). a) Columnas  Tipo: Rectangulares y cuadradas.  Cantidad aproximada por nivel: 32–36 columnas.  Material: Concreto armado.  Distribución:Disposición ortogonal simétrica, alineadas con ejes estructurales.  Características especiales:Algunas columnas tienen refuerzos adicionales en esquinas o zonas sísmicas. b) Muros estructurales (muros de corte)  Tipo: Concreto armado.  Cantidad: 6–8 por nivel aproximadamente.  Ubicación: Cercanas a núcleos de circulación vertical (escaleras y ascensores).  Función: Resistir cargas laterales (viento y sismo).

2. Elementos Horizontales a) Vigas  Tipo: Vigas principales y secundarias, peraltadas.  Cantidad aproximada por nivel:40–50.  Sección transversal: Rectangular.  Distribución: Alineadas con las columnas, formando pórticos.  Función: Transmiten cargas de las losas a las columnas y muros. b) Losas Tipo: Losa maciza o losa nervada (dependiendo del sector).  Espesor estimado: 15–20 cm.  Sistema de apoyo: Apoyadas en vigas perimetrales y secundarias.  Distribución: Cubre la planta completa por nivel. 3. Elementos de Rigidez Lateral y Sísmica a) Diagonales (Arriostramientos)  Tipo: Vigas diagonales metálicas o de concreto.  Ubicación: En algunos extremos o entre muros, visibles en algunos niveles superiores.  Función:Mejora del comportamiento sísmico, disipan energía y estabilizan el marco. a) Detalles constructivos (observados en planos de cortes y detalles)  Conexiones viga-columna:Con armado transversal detallado.