Informe final de metálicas

Escuela Superior Politécnica del Litoral
Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra
Estructuras Metálicas
Proyecto de Segundo Parcial
DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE ACERO DE 4
NIVELES
Integrantes:
Ayrton Modesto Guevara Murillo
William Xavier Loja Suarez
Carlos Joel Cañarte Panezo
José Alberto Obando Mora
Paralelo:
2
Fecha de entrega del proyecto:
Martes 22 de enero de 2019
Profesor encargado:
Ms.C. Carlos Quishpe Otacama
Nombre de la Empresa:
ALKAM

Contenido
1. PORTADA............................................................................................................................. 11
1.1 Descripción general del edificio ..................................................................................... 11
1.2 Descripción de la estructura........................................................................................... 12
1.3 Descripción de la subestructura..................................................................................... 13
2. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO...................................................................... 13
2.1. Determinación de cargas de diseño (Carga Viva, Carga Muerta, Carga de viento,
Carga de sismo) ..................................................................................................................... 13
2.1.1. Carga viva................................................................................................................ 13
2.1.2. Carga muerta........................................................................................................... 14
2.1.3. Carga de viento........................................................................................................ 15
2.1.3.1. Velocidad corregida del viento............................................................................ 15
2.1.3.2. Cálculo de la presión de viento........................................................................ 16
2.1.3.3. Presión del viento que es aplicada a cada columna de la edificación según los
niveles ............................................................................................................................. 17
2.1.3.4. Carga de Sismo Ex, Ey......................................................................................... 17
2.1.4.1. Espectro de Respuesta NEC-2015................................................................... 17
2.1.4.2. Niveles de fuerza de diseño según la NEC 2015............................................. 21
2.2. Estimar la carga sísmica E estática equivalente......................................................... 23
2.3 Predimensionamiento de los elementos......................................................................... 23
2.3.1 Predimensionamiento de vigas del piso 1 al 3........................................................ 24
2.3.1.1 Vigas principales en dirección en X................................................................. 24
2.3.1.2 Vigas secundarias en dirección en X................................................................ 25
2.3.2 Predimensionamiento de vigas del piso 4............................................................... 25
2.3.2.1 Vigas principales en dirección en X................................................................. 26
2.3.2.2 Vigas secundarias en dirección en Y................................................................ 26
2.3.3 Vigas principales en dirección en Y del piso 1 al 4................................................ 27
2.3.4 Predimensionamiento de la columna...................................................................... 27
2.4 Determinar la distribución de fuerzas sísmicas verticales........................................... 27
2.5 Realización del modelo estructural y asignación de parámetros en ETABS............. 28
2.6 Estados de Carga Estáticos............................................................................................. 30
2.6.1 Sismo en X................................................................................................................. 31
2.6.2 Sismo en Y................................................................................................................. 31
2.7 Estados de carga dinámicos............................................................................................ 31
2.8 Combinaciones de carga................................................................................................. 32
2.9 Periodos fundamentales de la estructura...................................................................... 33
2.10 Desplazamientos y derivas de entrepiso inelástica y elásticas................................... 36
2.10.1 Espectro de respuesta inelástica............................................................................ 36

2.10.2 Espectro de respuesta elástica............................................................................... 38
2.11 Fuerzas internas debido a D, L, Ex y Ey..................................................................... 38
2.11.1 Carga Muerta [D]................................................................................................... 38
2.11.2 Carga viva [L]......................................................................................................... 39
2.11.3 Cortante en 2-2 ....................................................................................................... 39
2.11.4 Sismo en X [Ex] ...................................................................................................... 39
2.11.5 Sismo en Y [Ey] ...................................................................................................... 40
3. Diseño de los elementos......................................................................................................... 40
3.1 Vigas principales en dirección X (un pórtico) y en dirección Y (un pórtico) y las
columnas de los pórticos de acero estructural.................................................................... 40
3.1.1 Vigas principales en dirección X............................................................................. 40
3.1.1.1 Para el diseño de la viga del piso 1 al 3............................................................ 40
3.1.1.2 Para el diseño de la viga del piso 4................................................................... 43
3.1.2 Vigas principales en dirección Y............................................................................. 44
3.1.3 Columnas de los pórticos de acero estructural...................................................... 46
3.1.3.1 Columna del piso 1 al 3..................................................................................... 46
3.1.3.2 Columna del piso 4............................................................................................ 47
3.1.4 Comprobaciones de perfiles .................................................................................... 48
3.2 Losa tipo Steel Deck (Espesor de losa y de plancha metálica, conectores de corte).. 49
3.3 Vigas secundarias y viguetas (Tomar en cuenta la sección compuesta)..................... 50
3.3.1 Vigas secundarias..................................................................................................... 50
3.3.1.1 Vigas secundarias de los pisos 1 al 3................................................................ 51
3.3.1.2 Vigas secundarias del piso 4 ............................................................................. 52
3.3.2 viguetas...................................................................................................................... 53
3.4 Dimensionamiento de placa base y pernos de anclaje.................................................. 55
3.4.1 Diseño de placa base................................................................................................. 55
3.4.2 Pernos de anclaje...................................................................................................... 56
3.5 Diseño de conexiones estructurales................................................................................ 58
3.5.1 Conexión Viga – Viga............................................................................................... 58
3.5.2 Conexión Viga – Placa de respaldo......................................................................... 58
3.5.3 Diseño conexión columna-placa base...................................................................... 59
3.6 Deflexión en vigas............................................................................................................ 59
4. CONEXIONES Y COSTOS................................................................................................. 62
4.1 Conexiones realizadas en programa RAM connection................................................ 62
4.1.1 Placa base - columna interior y exterior ................................................................ 63
4.1.2 Placa base - columna con arriostramiento derecho............................................... 64
4.1.3 Placa base - columna con arriostramiento izquierdo............................................ 65
4.1.4 Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3........................................... 66

4.1.5 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3..................................... 67
4.1.6 Viga principal – viga secundaria recta del piso 4.................................................. 68
4.1.7 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4............................................ 69
4.1.8 Empalme de viga principal IPE360 ........................................................................ 70
4.1.9 Columna - viga con arriostramiento....................................................................... 71
4.1.10 Columna – viga con arriostramiento.................................................................... 72
4.1.11 Columna – viga....................................................................................................... 73
4.1.12 Conectores entre arriostramientos ....................................................................... 74
4.2 Análisis de costos unitarios............................................................................................. 75
4.2.1 Vigas .......................................................................................................................... 75
4.2.2 Columnas .................................................................................................................. 76
4.2.3 Placa base y pernos de anclaje ................................................................................ 77
4.2.4 Placas conectoras...................................................................................................... 78
4.2.5 Losa colaborante (steel deck) + Malla electrosoldada .......................................... 79
4.1.6 Cimentación.............................................................................................................. 80
4.2.7 Lona tipo carpa......................................................................................................... 81
4.3 Presupuesto General ................................................................................................... 82
5 CRITERIOS ........................................................................................................................... 83
5.1 Conclusiones .................................................................................................................... 83
5.2 recomendaciones ............................................................................................................. 83
5.3 Bibliografía ...................................................................................................................... 83
5.3 Anexos .............................................................................................................................. 84
5.3.1 Anexo 1 Hojas de cálculo en Excel.......................................................................... 84
5.3.2 Anexo 2 catálogos y cotizaciones............................................................................. 88
5.3.2.1 Catálogos............................................................................................................ 88
5.3.2.2 Cotizaciones ....................................................................................................... 90
5.3.3 Anexo 3 planos estructurales................................................................................... 93

Tabla de ilustraciones
Ilustración 1 Ubicación de la Edificación................................................................................ 11
Ilustración 2 Vista en planta del edificio................................................................................. 11
Ilustración 3 Vista lateral del edificio...................................................................................... 12
Ilustración 4 Estructura en 3D................................................................................................. 12
Ilustración 5 Vista de la cimentación biaxial de la estructura .............................................. 13
Ilustración 6 NEC 2015 - sección 3.2.4. Tabla 5. Coeficiente de corrección ........................ 15
Ilustración 7 NEC 2015 - sección 3.2.4. Cargas por viento. Tabla 6. Determinación del factor
de forma Cf................................................................................................................................ 16
Ilustración 8 NEC 2015 - sección 3.2.4. Cargas por viento. Tabla 7. Determinación del factor
de entorno/altura....................................................................................................................... 17
Ilustración 9 Espectro de respuesta elástico según NEC 2015 .............................................. 21
Ilustración 10 Espectro de respuesta según el sector seleccionado....................................... 21
Ilustración 11 Distribución vertical de fuerza sísmica........................................................... 23
Ilustración 12 Área critica para predimensionamiento......................................................... 24
Ilustración 13 Datos de predimensionamiento del piso 1 al 3 ............................................... 24
Ilustración 14 Predimensionamiento de viga principal del lado izquierdo del piso 1 al..... 24
Ilustración 15 Predimensionamiento de viga principal del lado derecho del piso 1 al 3 .... 25
Ilustración 16 Predimensionamiento de viga secundaria del lado izquierdo del piso 1 al 325
Ilustración 17 Predimensionamiento de viga secundaria del lado derecho del piso 1 al 3 . 25
Ilustración 18 Datos de predimensionamiento del piso 4 ...................................................... 26
Ilustración 19 Predimensionamiento de viga principal del lado izquierdo del piso 4......... 26
Ilustración 20 Predimensionamiento de viga principal del lado derecho del piso 4............ 26
Ilustración 21 Predimensionamiento de viga secundaria del lado izquierdo del piso 4...... 27
Ilustración 22 Predimensionamiento de viga secundaria del lado derecho del piso 4 ........ 27
Ilustración 23 Predimensionamiento columna ....................................................................... 27
Ilustración 24 Selección de norma en el programa Etabs ..................................................... 28
Ilustración 25 Selección del modelo......................................................................................... 28
Ilustración 26 Ajuste de las dimensiones del GRID............................................................... 29
Ilustración 27 Dimensiones del Deck....................................................................................... 29
Ilustración 28 Vista en planta de la estructura....................................................................... 29
Ilustración 29 Vista en 3D de la estructura............................................................................. 30
Ilustración 30 Nudos rígidos en las conexiones viga-columna .............................................. 30
Ilustración 31 Patrones de carga.............................................................................................. 30
Ilustración 32 Sismo en X estático ........................................................................................... 31
Ilustración 33 Sismo en Y estático ........................................................................................... 31
Ilustración 34 Espectro de respuesta....................................................................................... 32

Ilustración 35 Casos de carga................................................................................................... 32
Ilustración 36 Combinaciones de carga .................................................................................. 33
Ilustración 37 Perfil del arriostramiento................................................................................. 33
Ilustración 38 Periodo de oscilación 1 - Modal 1.................................................................... 34
Ilustración 46 Normativa NEC-2015....................................................................................... 36
Ilustración 47 Tabla de desplazamientos ................................................................................ 37
Ilustración 48 Grafica de Desplazamientos............................................................................. 37
Ilustración 49 Fuerza de cargas muerta del Etabs................................................................. 38
Ilustración 50 Fuerzas de carga viva del Etabs ...................................................................... 39
Ilustración 51 Cortante en 2-2.................................................................................................. 39
Ilustración 52 Sismo en Ex ....................................................................................................... 39
Ilustración 53 Sismo Ey ............................................................................................................ 40
Tabla 25 Análisis de Viga principales en X piso del 1 al 3..................................................... 41
Ilustración 54 Demanda/capacidad Piso 1 .............................................................................. 41
Tabla 27 Análisis de Viga principales en X piso del 4............................................................ 43
Ilustración 57 Demanda/capacidad piso 4............................................................................... 44
Ilustración 58 Demanda/capacidad Viga en dirección Y - Piso 1 ......................................... 44
Ilustración 62 Demanda/capacidad de columnas piso 1 al 3 ................................................. 47
Ilustración 63 Demanda/capacidad de columnas piso 4 ........................................................ 48
Ilustración 66 Perfiles del portico X........................................................................................ 48
Ilustración 64 Perfil del pórtico Y ........................................................................................... 48
Ilustración 65 Comprobación de perfiles en dirección X del edificio................................... 48
Ilustración 67 Comprobación de perfiles en dirección Y del edificio................................... 49
Ilustración 68 Geometría de NOVALOSA ............................................................................. 49
Ilustración 69 Novalosa 55 mm................................................................................................ 49

Ilustración 70 Novalosa - Sección compuesta ......................................................................... 49
Ilustración 71 Esquema de Novalosa para estructuras.......................................................... 50
Ilustración 72 Losa - Deck en Etabs ........................................................................................ 50
Ilustración 73 Demanda/capacidad de viguetas piso 1........................................................... 53
Ilustración 77 Vista viga-viga................................................................................................... 58
Ilustración 78 Vista viga-placa de respaldo ............................................................................ 59
Ilustración 79 Vista placa base-columna................................................................................. 59
Ilustración 80 Deflexión de la viga IPE360 ............................................................................. 60
Ilustración 84 Conexiones en el programa RAM conecction ................................................ 62
Ilustración 85 Placa base - columna interior .......................................................................... 63
Ilustración 86 Vistas de Placa base - columna interior.......................................................... 63
Ilustración 87 Placa base - columna con arriostramiento derecho....................................... 64
Ilustración 88 Vista principal de Placa base - columna con arriostramiento derecho........ 64
Ilustración 89 Vista de Placa base - columna con arriostramiento derecho........................ 64
Ilustración 90 Placa base - columna con arriostramiento izquierdo .................................... 65
Ilustración 91 Vista principal de Placa base - columna con arriostramiento izquierdo..... 65
Ilustración 92 Vistas de Placa base - columna con arriostramiento izquierdo.................... 65
Ilustración 93 Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3 ................................... 66
Ilustración 94 Vistas de Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3................... 66
Ilustración 95 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3............................. 67
Ilustración 96 Vistas de Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3............. 67
Ilustración 97 Viga principal – viga secundaria recta del piso 4 .......................................... 68
Ilustración 98 Vistas de Viga principal – viga secundaria recta del piso 4.......................... 68
Ilustración 99 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4 .................................... 69
Ilustración 100 Vistas Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4....................... 69
Ilustración 101 Empalme de viga IPE360............................................................................... 70
Ilustración 102 Vistas de diseño a Cortante Empalme de viga IPE360................................ 70
Ilustración 103 Vistas de diseño a momento de Empalme de viga IPE360.......................... 70
Ilustración 104 Columna - viga con arriostramiento............................................................. 71
Ilustración 105 Vista principal de Columna - viga con arriostramiento.............................. 71
Ilustración 106 Vistas Columna - viga con arriostramiento.................................................. 71

Ilustración 107 Columna – viga con arriostramiento ............................................................ 72
Ilustración 108 Vistas Columna – viga con arriostramiento................................................. 72
Ilustración 109 Columna – viga ............................................................................................... 73
Ilustración 110 Vistas viga - columna...................................................................................... 73
Ilustración 111 Conectores entre arriostramiento ................................................................. 74
Ilustración 112 Vistas de conectores entre arriostramientos ................................................ 74
Ilustración 113 Cargas gravitacionales ................................................................................... 84
Ilustración 114 Carga de viento............................................................................................... 84
Ilustración 115 Espectro NEC-2015 ........................................................................................ 85
Ilustración 116 Derivas admisibles .......................................................................................... 85
Ilustración 117 Prediseño y diseño de perfiles del piso 1 al 3................................................ 86
Ilustración 118 Prediseño y diseño de perfiles del piso 4....................................................... 86
Ilustración 119 Comprobaciones de perfiles........................................................................... 87
Ilustración 120 Presupuesto ..................................................................................................... 87
Ilustración 121 Perfil IPE - Catalogo DIPAC......................................................................... 88
Ilustración 122 Novalosa - Catalogo NOVACERO................................................................ 89
Ilustración 123 Cotización en IMACO CIA LTDA ............................................................... 90
Ilustración 124 Cotización DIPAC .......................................................................................... 90
Ilustración 125 Cotización en MEGAMETALES SA............................................................ 91
Ilustración 126 Nota de Venta o Proforma ............................................................................. 92
Ilustración 127 Plano Descripcion del proyecto ..................................................................... 93
Ilustración 128 Conexiones metalicas en edificio ................................................................... 93

Tablas
Tabla 1 Carga Viva en cada metro cuadrado de la Estructura ............................................ 13
Tabla 2 Carga viva en cada metro cuadrado de la Estructura de la Terraza ..................... 14
Tabla 3 Carga Muerta por cada metro cuadrado de la Estructura (Permanente Carga) . 14
Tabla 4 Carga Muerta por cada metro cuadrado de la Estructura en la Terraza
(Permanente Carga).................................................................................................................. 14
Tabla 5 Cálculo de cargas factorizadas, combinaciones de carga de LRFD ....................... 14
Tabla 6 Carga de viento según la NEC 2015 Acorde a la altura de la Estructura.............. 15
Tabla 7 Presión-viento columnas por nivel............................................................................. 17
Tabla 8 Coeficientes .................................................................................................................. 18
Tabla 9 To y Tc.......................................................................................................................... 18
Tabla 10 Espectro elástico........................................................................................................ 19
Tabla 11 Espectro inelástico, R=8............................................................................................ 20
Tabla 12 Coeficiente sísmico .................................................................................................... 22
Tabla 13 Datos para el cálculo del peso sísmico ..................................................................... 22
Tabla 14 Peso símico efectivo................................................................................................... 22
Tabla 15 Distribución vertical de fuerza sísmica ................................................................... 22
Tabla 16 Carga sísmica equivalente en X ............................................................................... 23
Tabla 17 Carga sísmica equivalente en Y ............................................................................... 23
Tabla 18 Distribución de fuerzas verticales............................................................................ 28
Tabla 19 Periodos de oscilación sin arrostramiento............................................................... 33
Tabla 20 Desplazamiento y Deriva inelástica en el eje X....................................................... 37
Tabla 21 Desplazamiento y Deriva inelástica en el eje Y....................................................... 37
Tabla 22 Desplazamiento y Deriva elástica en el eje X.......................................................... 38
Tabla 23 Desplazamiento y Deriva elástica en el eje Y.......................................................... 38
Tabla 24 Datos del piso 1 al 3................................................................................................... 40
Tabla 26 Datos del piso 4.......................................................................................................... 43
Tabla 28 Columna piso 1 al 3................................................................................................... 46
Tabla 29 Columna piso 4 .......................................................................................................... 47
Tabla 30 Datos del piso 1 al 3................................................................................................... 51
Tabla 31 Diseño de viga secundaria del piso 1 al 3................................................................. 51
Tabla 32 Datos del piso 4.......................................................................................................... 52
Tabla 33 Diseño de viga secundaria del piso 4........................................................................ 52
Tabla 34 Deflexiones teóricas................................................................................................... 59
Tabla 35 APU de instalación de vigas...................................................................................... 75
Tabla 36 APU de instalación de columnas.............................................................................. 76

Tabla 37 APU de Instalación placa base ................................................................................. 77
Tabla 38 APU de pernos de anclaje......................................................................................... 78
Tabla 39 APU de placas conectoras......................................................................................... 78
Tabla 40 APU de losa colaborante........................................................................................... 80
Tabla 41 APU de cimentación.................................................................................................. 81
Tabla 42 APU de lona tipo carpa............................................................................................. 81
Tabla 43 Presupuesto general .................................................................................................. 82

CAPÍTULO 1
1. PORTADA
1.1 Descripción general del edificio
El edificio presente se encontrará ubicado en el sector Orquídeas localizada al norte de la ciudad
de Guayaquil (Ilustración 1), la ubicación del edificio se hizo de tal manera que el mismo se
encuentre alejado de un cuerpo de agua dulce tratando de evitar en gran medida la presencia de
suelos blandos. El edificio será usado para oficinas, el mismo consta de 4 niveles y no dispone de
una forma simétrica (Ilustración 2) con 15.29 m de longitud en dirección X y 16.76 m en dirección
Y. Cabe indicar que el edificio contendrá muchos recursos de oficina y será muy transitada.
La carga sísmica y gravitacional factorada de acuerdo a la Norma Ecuatoriana de la Construcción
(NEC SE DS) aplicadas en la estructura serán soportadas por las vigas las cuales a su vez
transferirán la misma a las columnas terminando finalmente en la cimentación. Además, la carga
sísmica será tratada mediante disipación de energía por lo que se buscará que la estructura
presente ductilidad al formar rótulas plásticas en los extremos de las vigas en cada piso.
Ilustración 1 Ubicación de la Edificación
Ilustración 2 Vista en planta del edificio
Lugar del
edificio

Ilustración 3 Vista lateral del edificio
1.2 Descripción de la estructura
El sistema estructural a usar será Pórticos Especiales de Acero Resistentes al Momento en ambos
sentidos. Los datos ya establecidos sobre la estructura, se tiene que existirán 4 pórticos en
dirección "Y" y 3 en dirección "X". En “Y" los pórticos centrales estarán espaciados 4.5 metros
y los exteriores 3.88 metros. En el sentido "X" el espaciamiento entre los pórticos centrales
constará de 4.31 metros entre sí, y los pórticos exteriores de 4.70 metros y 6.78 metros. El área
de construcción por piso será de 220.60 m2
Las vigas principales y secundarias serán conformadas por secciones tipo I del catálogo del
fabricante; en el pre-dimensionamiento de las vigas secundarias se tomará en cuenta que éstas se
hallarán simplemente apoyadas sobre las vigas principales. Las columnas estarán constituidas por
secciones de tubo cuadrado.
La estructura de cada nivel estará basada en un sistema de losa tipo "placa colaborante" con
nervios de sección I, además de hormigón fundido in situ con losa soportada sobre vigas
secundarias. El concreto a usar tendrá un f'c=280kg/cm2 y la subestructura será diseñada a partir
de cimentación superficial con zapatas aisladas en dos direcciones.
Ilustración 4 Estructura en 3D

1.3 Descripción de la subestructura
La cimentación es una parte estructural muy importante en el edificio, por la cual es la encargada
de transmitir las cargas impuestas del edificio al terreno, para el análisis se considera que la
estructura está cimentada sobre un suelo tipo D de acuerdo a los parámetros establecidos por la
NEC-15 en su sección de Peligro Sísmico. Para ello, se propone una cimentación de zapata aislada
en dos direcciones de forma que las cargas del edificio se distribuyan uniformemente en cada
zapata colocada en el suelo y esta no supere la carga admisible de Qad= 35 T/m2, en caso de
ocurrir eso, esto produciría un fallo en la cimentación que directamente perjudica a la estructura.
La forma de la cimentación a usar es como en la ilustración 1 y sus dimensiones serán descrita en
el plano de cimentación del edificio.
Ilustración 5 Vista de la cimentación biaxial de la estructura
La zapata tendrá un pilar central que se conecta con la sección metálica seleccionada como
columna para el edificio y su base será de forma cuadra, el mismo que tendrá las especificaciones
técnicas de diseño de resistencia del hormigón (f’c=350kg/cm2) y una resistencia del acero de
refuerzo de Fy=4200kg/cm2.
CAPÍTULO 2
2. DISEÑO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO
2.1. Determinación de cargas de diseño (Carga Viva, Carga Muerta,
Carga de viento, Carga de sismo)
Datos de la Estructura de 4 niveles (Edificio)
Ubicación: Guayas-Guayaquil
Zona: Urbana, Sector Norte de la Ciudad, Edificio de altura y Amplitud Ocupacional
Uso: Oficinas y establecimientos administrativos de calidad
2.1.1. Carga viva
Las cargas serán usadas de acuerdo a la norma NEC-2015.
Cargas vivas
Piso 1 al 3
Descripción Carga [T/m2] Fuente
Oficinas 0,24 NEC-2015 Sección 4.2 - Tabla 9
WL 0,24
Tabla 1 Carga Viva en cada metro cuadrado de la Estructura

Terraza
Descripción Carga [T/m2]
Cubierta plana 0,07 NEC-2015 Sección 4.2 - Tabla 9
WL 0,07
Tabla 2 Carga viva en cada metro cuadrado de la Estructura de la Terraza
2.1.2. Carga muerta
La carga muerta es aquella que permanece permanente durante su vida útil la estructura, por ello
se asume las cargas muertas de acuerdo a la norma NEC-2015.
Cargas muertas
Piso 1 al 3
Descripción
Carga
[T/m2] Fuente
Losa de hormigón(e=10cm) 0,30792 Catálogo Novacero
Novalosa 55 (Steel panel) e=0.76mm 0,00781 Catálogo Novacero
Paredes 0,150 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Baldosas 0,100 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Cielo raso 0,020 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Enlucidos 0,040 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Instalaciones 0,100 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Peso propio de vigas y columnas 0,040
WD 0,766
Tabla 3 Carga Muerta por cada metro cuadrado de la Estructura (Permanente Carga)
Terraza
Descripción
Carga
[T/m2]
Losa de hormigón(e=6cm) 0,21192 Catálogo Novacero
Novalosa 55 (Steel panel) e=0.76mm 0,00781 Catálogo Novacero
Paredes 0,100 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Enlucidos 0,040 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
Baldosas 0,100 NEC-2015 Sección 4.1 - Tabla 8
WD 0,460
Tabla 4 Carga Muerta por cada metro cuadrado de la Estructura en la Terraza (Permanente Carga)
Combinación Carga [T/m2] Ubicación
Wu=1.2D+1.6L
1,303 Piso 1-3
0.664 Terraza
Tabla 5 Cálculo de cargas factorizadas, combinaciones de carga de LRFD

2.1.3. Carga de viento
La siguiente tabla muestra la velocidad de viento según la NEC 2015
Carga de Viento Fuente
Velocidad de diseño (V) 21 m/s
NEC 15 - sección 3.2.4 Cargas de
viento
Tabla 6 Carga de viento según la NEC 2015 Acorde a la altura de la Estructura
2.1.3.1. Velocidad corregida del viento
Para obtener la carga de viento corregida, obteniendo el menor error porcentual respecto a la
realidad se utiliza como fuente principal a la NEC 15- sección 3.2.4 Cargas de viento, de acuerdo
a la siguiente ecuación:
𝑉𝑏 = 𝑣 ∗ 𝜎
Dónde:
𝑣 = Velocidad instantánea máxima del viento en m/s, registrada a 10 m de altura sobre el terreno.
𝑉𝑏 = Velocidad corregida del viento en m/s.
𝜎 = Coeficiente de corrección de la velocidad del viento.
Para encontrar el respectivo valor del coeficiente para la velocidad de viento, la altura de la
estructura es 11.1 m desde la base, y según la tabla de la NEC-SE se tiene:
Ilustración 6 NEC 2015 - sección 3.2.4. Tabla 5. Coeficiente de corrección
La altura del edificio es 11.1m por lo que es necesario interpolar valores, donde se obtiene que el
coeficiente para la velocidad de viento es de 0,81 tomando una zona edificada Categoría C,
reemplazando valores:
𝑉𝑏 = (
11.1𝑚
0.528
∗ 0.81) = 17,01𝑚/𝑠

Para una altura de 11.1m el cálculo teórico de la velocidad del viento corregida es de 17,01 𝑚/𝑠.
2.1.3.2. Cálculo de la presión de viento
Para saber el valor teórico del empuje del viento y validar la resistencia del edificio se utiliza la
norma (NEC-SE-CG), de donde nos da una expresión para conocer la presión P y está dada por:
𝑃 = 0.5 ∗ 𝜌 ∗ 𝑉𝑏
2
∗ 𝐶𝑒 ∗ 𝐶𝑓
Dónde:
ρ = Densidad del aire expresada en Kg/m3
P = Presión de cálculo expresada en Pa (N/m²)
Cf = Coeficiente de forma
Ce = Coeficiente de entorno/altura
Para la densidad del aire
Según la norma ecuatoriana de construcción (NEC), Se establece un valor de densidad de aire
experimental y que es igual a 1.225
kg
m3
.
Para encontrar el coeficiente de forma (𝐂 𝐟)
Según la tabla donde podemos encontrar este coeficiente de forma para nuestra edificación en
específico:
Para una edificación de 4 niveles y el viento en verticales superficies denominada barlovento da
igual a un coeficiente de forma de 0.80.
Para encontrar el coeficiente de entorno (𝐂 𝐞)
El coeficiente respectivo de entorno del edificio que cumple con las características de
construcción en el sector norte de Guayaquil con alineados en calles rectas es igual a 0,8.
Ilustración 7 NEC 2015 - sección 3.2.4. Cargas por viento. Tabla 6.
Determinación del factor de forma Cf.

Ilustración 8 NEC 2015 - sección 3.2.4. Cargas por viento. Tabla 7. Determinación del factor de
entorno/altura
Con los respectivos valores se procede a reemplazar en la ecuación para encontrar la presión del
viento respectiva:
P =
1
2
(1.225)(17,01)2(0,80)(0.80) = 113.42
N
m2
= 113.42 Pa
Finalmente, se determinó que para un edificio de 4 niveles ubicado en la ciudad de Guayaquil
sector Norte la presión de viento según la norma NEC 2015, es de 113.42 Pa.
2.1.3.3. Presión del viento que es aplicada a cada columna de la edificación según los
niveles
Columna
Longitud efectiva del
área tributaria (m) Presión del viento (Pa) Presión del viento (KN/m)
1 3 113,42 0,725888
2 2,7 113,42 0,669178
3 2,7 113,42 0,476364
4 2,7 113,42 0,476364
Tabla 7 Presión-viento columnas por nivel.
2.1.3.4. Carga de Sismo Ex, Ey
2.1.4.1. Espectro de Respuesta NEC-2015
Para determinar el espectro de respuesta según la NEC-2015 es determinar el factor de zona
sísmica Z:
Paso 1, factor z y tipo de suelo:
• Z=0.4
• Tipo de suelo D
Paso 2, determinación de los coeficientes Fa, Fd y Fs:

Coeficientes Valor
Fa 1,2
Fd 1,19
Fs 1,28
Tabla 8 Coeficientes
Paso 3, determinación de :
• =1.8, para suelos tipo D
Paso 4, To y Tc:
Periodo aceleración [g]
To=0.1*Fs*(Fd/Fa) 0,127
Tc=0.55*Fs*(Fd/Fa) 0,698
Tabla 9 To y Tc
Paso 5, elaboración del espectro elástico:
Región 1: T<=0,127
Para T=0
𝑆𝑎 = 𝑍 ∗ 𝐹𝑎 [1 + (𝑁 − 1) ∗ (
𝑇
𝑇𝑂
)]
𝑆𝑎 = 0,4 ∗ 1,2 [1 + (1,8 − 1) ∗ (
0
0,127
)]
𝑆𝑎 = 0,48
Para T=0,127
𝑆𝑎 = 𝑁 ∗ 𝑍 ∗ 𝐹𝑎
𝑆𝑎 = 1,8 ∗ 0,4 ∗ 1,2
𝑆𝑎 = 0,86
Región 2: 0,127≤ 𝑇 ≤ 0,689
𝑆𝑎 = 𝑁 ∗ 𝑍 ∗ 𝐹𝑎
𝑆𝑎 = 1,8 ∗ 0,4 ∗ 1,2
𝑆𝑎 = 0,864
Región 3: T>0,689
𝑆𝑎 = 𝑁 ∗ 𝑍 ∗ 𝐹𝑎 ∗ (
𝑇𝑐
𝑇
)
𝑟
𝑆𝑎 = 1,8 ∗ 0,4 ∗ 1,2 ∗ (
0,698
𝑇
)
1
𝑆𝑎 =
0,603
𝑇

Elástico
PERIODO MÁX. 3,5
T(s)
0 0,48
0,127 0,864
0,698 0,864
0,7 0,862
0,8 0,754
0,9 0,67
1 0,603
1,1 0,548
1,2 0,503
1,3 0,464
1,4 0,431
1,5 0,402
1,6 0,377
1,7 0,355
1,8 0,335
1,9 0,317
2 0,302
2,1 0,287
2,2 0,274
2,3 0,262
2,4 0,251
2,5 0,241
2,6 0,232
2,7 0,223
2,8 0,215
2,9 0,208
3 0,201
3,1 0,195
3,2 0,188
3,3 0,183
3,4 0,177
3,5 0,172
Tabla 10 Espectro elástico

Inelástico
TIEMPO MAXIMO 3,5
T(s)
0 0,06
0,127 0,108
0,698 0,108
0,7 0,108
0,8 0,094
0,9 0,084
1 0,075
1,1 0,069
1,2 0,063
1,3 0,058
1,4 0,054
1,5 0,05
1,6 0,047
1,7 0,044
1,8 0,042
1,9 0,04
2 0,038
2,1 0,036
2,2 0,034
2,3 0,033
2,4 0,031
2,5 0,03
2,6 0,029
2,7 0,028
2,8 0,027
2,9 0,026
3 0,025
3,1 0,024
3,2 0,024
3,3 0,023
3,4 0,022
3,5 0,022
Tabla 11 Espectro inelástico, R=8

Ilustración 9 Espectro de respuesta elástico según NEC 2015
Ilustración 10 Espectro de respuesta según el sector seleccionado
2.1.4.2. Niveles de fuerza de diseño según la NEC 2015
Por definición, el cortante basal es la aceleración que se produce en el suelo por acción de todas
las fuerzas laterales que soporta la estructura de 4 niveles, en otras palabras, no es más que la
interrelación que ocurre entre la estructura y el suelo, por la afectación de una fuerza externa de
la naturaleza. Se puede decir que se presenta una reacción a nivel de la base de la estructura.
El cortante basal total de diseño, según la norma (para peligro sísmico), se calcula mediante la
siguiente expresión:
𝑉 =
𝐹 ∗ 𝑆𝑎 ∗ 𝑇𝑎
𝑅 ∗ ∅𝑃 ∗ ∅𝐸
∗ 𝑊
Dónde:
V: Cortante basal total de diseño
F: factor de importancia.
Sa: Espectro de diseño en aceleración
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
Espectro de respuesta
Región 1 Elastico Región 2 Elastico Región 3 Elastico
Región 1 Inelastico Región 2 Inelastico Región 3 Inelastico

R: factor de reducción de resistencia sísmica
Ta: periodo de vibración.
∅P: coeficiente de configuración en planta.
W: Carga sísmica reactiva
∅E: coeficiente de configuración en elevación
Con los siguientes valores adjuntados para el cálculo del cortante basal para nuestro diseño:
Rx = 1 ; (SISTEMA PCRMA)
∅P = 1
∅E = 1
F = 1
DETERMINACION DEL
COEFICIENTE SÍSMICO
Ct 0,073
0,75
h 11,1m
Tx 0,44(Dirección X)
Cs 0,108
Tabla 12 Coeficiente sísmico
PESO SISMICO EFECTIVO
Lado 1 (cuadrado) 16,76m
Lado 2 (cuadrado) 16,09m
Lado 4 (triangulo) 8,38m
Lado 3 (triangulo) 9,31m
#pisos 4m
Área de cada piso 230,67𝑚2
Tabla 13 Datos para el cálculo del peso sísmico
Pisos WL [ton] WD [ton] Wpp [ton]
W [ton]
Cantidad Descripción carga viva carga muerta carga pp
3 Piso 1 al 3 0,24 0,76573 0,04 599,07
1 Terraza 0,07 0,45973 0,04 119,30
total 718,37
Tabla 14 Peso símico efectivo
𝑉𝑥 = 𝐶𝑠 ∗ 𝑊 = 0,108 ∗ 718,37 = 77,58 tonf
DIRECCION X
NIVEL Altura (m) W(ton) 𝑾𝒙 ∗ 𝒉𝒙 𝒌𝒚
Cvy Fx Vy
4 11,1 119,30 1324,27 0,28 21,68 21,68
3 8,4 199,69 1677,39 0,35 27,46 49,14
2 5,7 199,69 1138,23 0,24 18,63 67,78
1 3 199,69 599,07 0,13 9,81 77,58
718,37 4738,95386
Tabla 15 Distribución vertical de fuerza sísmica
∝

2.2. Estimar la carga sísmica E estática equivalente.
Mediante un análisis estático se determina que la fuerza sísmica desprende varias fuerzas
posteriormente las dividimos en porcentajes que están actuando de manera diferente en cada nivel
los cuales son la carga sísmica E y el peso sísmico que no es más que el cortante basal, Así de
manera correcta sabemos que tenemos que proceder con más certeza, las fuerzas que se están
involucrando en el centro de masa de cada uno de los niveles de nuestra edificación de 4 pisos.
El cálculo del peso sísmico en nuestra estructura se trata de una edificación de categoría D en
donde se toma porcentajes de la siguiente manera:
Distribución del sismo X
100% [Eje X]
30% [Eje
Y]
21,68 7,23
27,46 9,15
18,63 6,21
9,81 3,27
Tabla 16 Carga sísmica equivalente en X
Distribución del sismo Y
100% [Eje Y]
30% [Eje
X]
21,68 7,23
27,46 9,15
18,63 6,21
9,81 3,27
Tabla 17 Carga sísmica equivalente en Y
2.3 Predimensionamiento de los elementos
Para el predimensionamiento de los elementos, se utilizó una plantilla de Excel que se encuentra
adjunta en la sección de anexos y se define el área critica para el análisis de las vigas de los pisos.
Ilustración 11 Distribución vertical de fuerza sísmica

2.3.1 Predimensionamiento de vigas del piso 1 al 3
Para ello, es necesario definir los datos arquitectónicos y se adjunta la siguiente información.
Ilustración 13 Datos de predimensionamiento del piso 1 al 3
2.3.1.1 Vigas principales en dirección en X
En las ilustraciones 14 y 15, se obtienes perfiles IPE240 y IPE360. Para ello, se selecciona el
perfil IPE360 de Novacero para evitar tener cambios de rigideces entre la conexión de viga-
columna y usar el perfil óptimo.
Ilustración 14 Predimensionamiento de viga principal del lado izquierdo del piso 1 al
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 4 u
Cm 0.76 t/m2
Cv 0.24 t/m2
He 3 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
DATOS ARQUITECTONICOS
Ilustración 12 Área critica para predimensionamiento
num 2 u
Lt 4.31 m
TIpo
Pi 8.37864 t
Conexión
Mu 8.02 t-m
Sx 317.21 cm3
Perfil
Viga Trabe Izquierda
CENTRAL
EMP
IPE 240

Ilustración 15 Predimensionamiento de viga principal del lado derecho del piso 1 al 3
2.3.1.2 Vigas secundarias en dirección en X
Ilustración 16 Predimensionamiento de viga secundaria del lado izquierdo del piso 1 al 3
Ilustración 17 Predimensionamiento de viga secundaria del lado derecho del piso 1 al 3
2.3.2 Predimensionamiento de vigas del piso 4
Para ello, es necesario definir los datos arquitectónicos y se adjunta la siguiente información.
num 4 u
Lt 6.78 m
TIpo
Pi 7.91 t
Conexión
Mu 21.45 t-m
Sx 847.75 cm3
Perfil
Viga Trabe Derecha
CENTRAL
EMP
IPE 360
num v sec 2 unidades
at 1.4367 m
W 8.3786 t
Wr 1.8619 t/m
Mu 4.78 t-m
Sx 188.86 cm3
Perfil
Viga Secundaria Izquierda
IPE 200
at 1.356 m
W 7.908 t
Wr 1.757 t/m
Mu 4.51 t-m
Sx 178.40 cm3
Perfil
Vigas Sec Derecha
IPE 200

Ilustración 18 Datos de predimensionamiento del piso 4
2.3.2.1 Vigas principales en dirección en X
Ilustración 19 Predimensionamiento de viga principal del lado izquierdo del piso 4
Ilustración 20 Predimensionamiento de viga principal del lado derecho del piso 4
2.3.2.2 Vigas secundarias en dirección en Y
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 1 u
Cm 0.46 t/m2
Cv 0.07 t/m2
He 2.7 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
num 2 u
Lt 4.31 m
TIpo
Pi 4.29276 t
Conexión
Mu 4.11 t-m
Sx 162.52 cm3
Perfil
CENTRAL
EMP
IPE 220
num 4 u
Lt 6.78 m
TIpo
Pi 4.05 t
Conexión
Mu 10.99 t-m
Sx 434.34 cm3
Perfil
Viga Trabe Derecha
CENTRAL
EMP
IPE 300

Ilustración 21 Predimensionamiento de viga secundaria del lado izquierdo del piso 4
Ilustración 22 Predimensionamiento de viga secundaria del lado derecho del piso 4
2.3.3 Vigas principales en dirección en Y del piso 1 al 4
Como las vigas no son cargadoras(no se apoyan vigas secundarias), entonces solo es necesario
utilizar un perfil que soporte la carga aplicada en la estructura, para ello se utiliza la viga IPE240
del análisis de viga en dirección X, esto nos garantiza que la viga tendrá la suficiente
capacidad/demanda.
2.3.4 Predimensionamiento de la columna
Se escoge el área tributaria de cada piso y se obtiene una carga acumulada.
Ilustración 23 Predimensionamiento columna
2.4 Determinar la distribución de fuerzas sísmicas verticales
Las fuerzas verticales se distribuyen de acuerdo a cada piso y diferentes cargas, por ello se analiza
que el sismo puede actuar tanto en dirección X como en Y. Se asume que actúa un 100% en una
dirección y un 30% en otra dirección tanto para dirección en X como en Y.
at 1.4367 m
W 4.2928 t
Wr 0.9539 t/m
Mu 2.47 t-m
Sx 114.87 cm3
Perfil IPE 180
Vigas Secundaria Izquierda
at 1.356 m
W 4.052 t
Wr 0.900 t/m
Mu 2.33 t-m
Sx 108.56 cm3
Perfil IPE 180
Vigas Secundaria Derecha
Wu Area de influenciaPu φFcr (kL/r=50) Perfil
T/m2 m2 T T klb ksi in2 cm2 cm
4 0.664 24.95 16.5668 16.5668 36.447 28.4 1.283 8.280 25x25x1.2
3 1.3032 24.95 49.08164 49.08164 107.980 28.4 3.802 24.530 30x30x1.2
2 1.3032 24.95 81.59648 81.59648 179.512 28.4 6.321 40.780 30x30x1.2
1 1.3032 24.95 114.11132 114.1113 251.045 28.4 8.840 57.030 30x30x1.2
Pisos
Pu A req

DIRECCION X Sismo en X Sismo en Y
NIVEL Altura (m) W(ton) Wxhx^ky Cvy Fx Vy 100% 30% 30% 100%
4 11.1 119.30 1324.27 0.28 21.68 21.68 21.68 7.23 7.23 21.68
3 8.4 199.69 1677.39 0.35 27.46 49.14 27.46 9.15 9.15 27.46
2 5.7 199.69 1138.23 0.24 18.63 67.78 18.63 6.21 6.21 18.63
1 3 199.69 599.07 0.13 9.81 77.58 9.81 3.27 3.27 9.81
718.37 4738.95386
Tabla 18 Distribución de fuerzas verticales
2.5 Realización del modelo estructural y asignación de parámetros en
ETABS
En primer lugar, se elabora el modelo para ello utilizamos una GRID la cual será modificada
posteriormente para que se asemeje a la estructura deseada.
Ilustración 24 Selección de norma en el programa Etabs
Ilustración 25 Selección del modelo

Ilustración 26 Ajuste de las dimensiones del GRID
Se colocan las columnas, el Deck en el cual se encuentra distribuida la carga y tanto vigas
principales como secundarias.
Ilustración 27 Dimensiones del Deck
Ilustración 28 Vista en planta de la estructura

Ilustración 29 Vista en 3D de la estructura
Se toman las conexiones viga-columna como nudos rígidos.
Ilustración 30 Nudos rígidos en las conexiones viga-columna
2.6 Estados de Carga Estáticos
Ilustración 31 Patrones de carga

2.6.1 Sismo en X
Ilustración 32 Sismo en X estático
2.6.2 Sismo en Y
Ilustración 33 Sismo en Y estático
2.7 Estados de carga dinámicos
El sismo también se puede ingresar de manera dinámica, para lo cual será necesario elaborar un
espectro de respuesta con los respectivos datos del sector, el sector es Guayaquil y se toman los
datos necesarios de acuerdo a la NEC-2015.

Ilustración 34 Espectro de respuesta
Ilustración 35 Casos de carga
2.8 Combinaciones de carga
Las combinaciones de carga presentes a continuación fueron tomadas de la Norma Ecuatoriana
de la Construcción NEC 2015 código SE-DS, además de la envolvente que toma todas las
combinaciones propuestas.

Ilustración 36 Combinaciones de carga
2.9 Periodos fundamentales de la estructura
Al correr el programa se obtiene los periodos de oscilación sin arrostramiento de la estructura y
son los siguientes en la tabla adjunta.
TABLE: Modal Periods and Frequencies
Case Mode Period [sec]
Frequency
[cyc/sec]
Modal 1 0.859 1.164
Modal 2 0.59 1.696
Modal 3 0.574 1.742
Modal 4 0.216 4.628
Modal 5 0.178 5.614
Modal 6 0.166 6.01
Modal 7 0.093 10.761
Modal 8 0.085 11.707
Modal 9 0.075 13.341
Modal 10 0.05 20.161
Modal 11 0.048 20.637
Modal 12 0.041 24.409
Tabla 19 Periodos de oscilación sin arrostramiento
Para ello fue necesario calcular previamente el
periodo de oscilación teórico de la estructura que
fue de T=0.44 seg. Cuando se hizo el análisis de
la estructura es necesario que periodo de
oscilación de la estructura en ETABS 2016, sea
menor al periodo de oscilación teórico y se
procedió a arriostrar la estructura para reducir el
periodo. A continuación, se adjunta los periodos
de oscilación más representativos de la
estructura que son del 1 al 10 modal, del cual el
modal 1 es de 0.164 segundos que es menor al
periodo de oscilación teórico.
Ilustración 37 Perfil del arriostramiento

Ilustración 38 Periodo de oscilación 1 - Modal 1

2.10 Desplazamientos y derivas de entrepiso inelástica y elásticas
La máxima deriva permitida por la norma NEC-2015 es de 2% máximo. Por ello se obtiene los
desplazamientos en ambas direcciones de la estructura del programa ETABS 2016.
Ilustración 46 Normativa NEC-2015
2.10.1 Espectro de respuesta inelástica
Se procede a sacar la información del programa ETABS 2016, en la pestaña “Display” y luego en
Story Responde.

Ilustración 47 Tabla de desplazamientos
Ilustración 48 Grafica de Desplazamientos
A continuación, se muestra la tabla de desplazamiento y deriva correspondiente al edificio.
Desplazamiento en el eje X
Pisos
Desplazamiento
ɖxi hsx [m]
Deriva
Ɵx<Ɵa
ɖxe [m] Ɵx
4 0.020 0.1194 2.7 0.0064 OK
3 0.017 0.102 2.7 0.0111 OK
2 0.012 0.072 2.7 0.0133 OK
1 0.006 0.036 3 0.012 OK
Tabla 20 Desplazamiento y Deriva inelástica en el eje X
Desplazamiento en el eje Y
Pisos
Desplazamiento
ɖxi hsx [m]
Deriva
Ɵx<Ɵa
ɖxe [m] Ɵx
4 0.018 0.1062 2.7 0.0082 OK
3 0.014 0.084 2.7 0.0133 OK
2 0.008 0.048 2.7 0.0089 OK
1 0.004 0.024 3 0.0080 OK
Tabla 21 Desplazamiento y Deriva inelástica en el eje Y

2.10.2 Espectro de respuesta elástica
Se muestra la tabla de desplazamiento y deriva correspondiente al edificio.
Desplazamiento en el eje X
Pisos
Desplazamiento
ɖxi hsx [m]
Deriva
Ɵx<Ɵa
ɖxe [m] Ɵx
4 0.100 7.50E-02 2.7 0.0058 OK
3 0.079 5.93E-02 2.7 0.0061 OK
2 0.057 4.28E-02 2.7 0.0089 OK
1 0.025 1.88E-02 3 0.00625 OK
Tabla 22 Desplazamiento y Deriva elástica en el eje X
Desplazamiento en el eje Y
Pisos
Desplazamiento
ɖxi hsx [m]
Deriva
Ɵx<Ɵa
ɖxe [m] Ɵx
4 0.080 0.060 2.7 0.0056 OK
3 0.060 0.045 2.7 0.0047 OK
2 0.043 0.032 2.7 0.0061 OK
1 0.021 0.016 3 0.0053 OK
Tabla 23 Desplazamiento y Deriva elástica en el eje Y
2.11 Fuerzas internas debido a D, L, Ex y Ey
Según el ETABS, tenemos los siguientes diagramas de momentos, cortante y axial del
edificio.
2.11.1 Carga Muerta [D]
Ilustración 49 Fuerza de cargas muerta del Etabs

2.11.2 Carga viva [L]
Ilustración 50 Fuerzas de carga viva del Etabs
2.11.3 Cortante en 2-2
Ilustración 51 Cortante en 2-2
2.11.4 Sismo en X [Ex]
Ilustración 52 Sismo en Ex

2.11.5 Sismo en Y [Ey]
Ilustración 53 Sismo Ey
3. Diseño de los elementos
3.1 Vigas principales en dirección X (un pórtico) y en dirección Y (un
pórtico) y las columnas de los pórticos de acero estructural
3.1.1 Vigas principales en dirección X
En la dirección X, tenemos las vigas trabe o cargadoras que son donde se apoyan las vigas
secundarias de la estructura, para ello debemos de considerar todas las cargas de diseño que se
presentan. Se analiza la viga cargada más crítica de forma que su demanda/capacidad se encuentre
cercano a 1 y sea una viga compacta o sísmicamente compacta.
3.1.1.1 Para el diseño de la viga del piso 1 al 3.
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 4 u
Cm 0.76 t/m2
Cv 0.24 t/m2
He 3 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
Tabla 24 Datos del piso 1 al 3

Se usa la viga IPE 360 del catálogo de DIPAC, en todas las vigas principales en dirección X para
garantizar una demanda/capacidad óptima para el diseño y se verifica el “Steel Frame Design” de las
vigas principales del piso 1 al 3.
Ilustración 54 Demanda/capacidad Piso 1
num 2 u
Lt 4.31 m
TIpo
Pi 8.37864 t
Conexión
Mu 8.02 t-m
Sx 317.21 cm3
Perfil
Mu [Etabs] 4.86 t-m
Comprobación
bf [cm] 12 SISMICO
tf [cm] 0.98 cm
h [cm] 24 SISMICO
tw [cm] 0.7 cm
A 38.948 cm2
Peso 30.57 kg/m
Ix 3742.34 cm4
Zx 355.72 cm3
Mp 8.10 t-m
D/C
CENTRAL
EMP
DATOS DE VIGA
IPE 240
99%
OK
num 4 u
Lt 6.78 m
TIpo
Pi 7.91 t
Conexión
Mu 21.45 t-m
Sx 847.75 cm3
Perfil
Mu [Etabs] 11.70 t-m
Comprobación
bf [cm] 17 SISMICO
tf [cm] 1.27 cm
h [cm] 36 SISMICO
tw [cm] 0.8 cm
A 69.948 cm2
Peso 54.91 kg/m
Ix 15523.83 cm4
Zx 973.74 cm3
Mp 22.17 t-m
D/C 97%
Viga Trabe Derecha
CENTRAL
EMP
DATOS DE VIGA
IPE 360
OK
Tabla 25 Análisis de Viga principales en X piso del 1 al 3

3.1.1.2 Para el diseño de la viga del piso 4.
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 4 u
Cm 0.46 t/m2
Cv 0.07 t/m2
He 2.7 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
Tabla 26 Datos del piso 4
Se usa la viga IPE 300 del catálogo de DIPAC, en todas las vigas principales en dirección X para
garantizar una demanda/capacidad óptima para el diseño y se verifica el “Steel Frame Design” de las
vigas principales del piso 4.
num 2 u
Lt 4.31 m
TIpo
Pi 4.29276 t
Conexión
Mu 4.11 t-m
Sx 162.52 cm3
Perfil
bf 12 SISM
tf 0.98 cm
h 24 SISMICO
tw 0.7 cm
A 38.948 cm2
Peso 30.57 kg/m
Ix 3742.34 cm4
Zx 355.72 cm3
Mp 8.10 t-m
D/C 51%
IPE 220
DATOS DE VIGA
CENTRAL
EMP
num 4 u
Lt 6.78 m
TIpo
Pi 4.05 t
Conexión
Mu 10.99 t-m
Sx 434.34 cm3
Perfil
bf 15 SISM
tf 1.07 cm
h 30 SISMICO
tw 0.71 cm
A 51.8806 cm2
Peso 40.73 kg/m
Ix 7998.99 cm4
Zx 602.10 cm3
Mp 13.71 t-m
D/C 80%
IPE 300
DATOS DE VIGA
CENTRAL
EMP
Viga Trabe Derecha
Tabla 27 Análisis de Viga principales en X piso del 4

3.1.2 Vigas principales en dirección Y
En la dirección Y, tenemos las vigas que no tendrán vigas secundarias apoyadas en sí. Entonces se
puede utilizar una viga principal de IPE240 para cada piso para formar los pórticos en dirección Y.
Podemos observar que las vigas secundarias se apoyan en las vigas principales en dirección X de
cada piso, debido a eso la viga principal en Y no tendrá mucha demanda de carga y por eso se usa la
IPE240.
Ilustración 58 Demanda/capacidad Viga en dirección Y - Piso 1
Ilustración 57 Demanda/capacidad piso 4

3.1.3 Columnas de los pórticos de acero estructural
Las columnas están diseñadas soportando las cargas gravitaciones, adicionalmente en el programa
Etabs se verifica que sean elementos sísmicamente compactos para mantener la rigidez en caso de
que ocurra el sismo de diseño.
3.1.3.1 Columna del piso 1 al 3
At 24.95 cm2
Pu 129.35 Klb
b 30 cm
h 30 cm
e 2 cm
A 224 cm2
Peso 175.84 kg/m
Ix 29418.7 cm4
Iy 29418.7 cm4
Zx 2356.00 cm3
Zy 2356.00 cm3
Pr 484.95 t
D/C
Mps 95.40 t-m
Mpt 95.40 t-m
Σmpcol Piso 95.3981321
Σmpvig Piso 55.80
1.70962211
OK
COLUMNA
Datos de Columna
27%
Columna Fuerte/Viga Debil
rx 11.46 cm
ry 11.46 cm
KL/rx 31.41
KL/ry 31.41
fy 2529.87 kg/cm2
E 2100000 kg/cm2
Fex 21003.47 ksi
Fey 21003.47 ksi
cte=raiz(E/fy) 135.70
Prx 484.95 t
Pry 484.95 t
Pu (etabs) 196.72 t
comprobación
Columna Compacto
Diseño de la columna
Ok
Tabla 28 Columna piso 1 al 3

Se procede a seleccionar la columna 30x30 cm con un espesor de 1.5 cm, esto nos garantiza que la
columna soportará las cargas de diseño y será sísmicamente compacta al momento de ocurrir el sismo
de diseño y se verifica su demanda/capacidad en el programa Etabs.
Ilustración 62 Demanda/capacidad de columnas piso 1 al 3
3.1.3.2 Columna del piso 4
At 24.95 cm2
Pu 16.57 Klb
b 25 cm
h 25 cm
e 2 cm
A 184 cm2
Peso 144.44 kg/m
Ix 16345.3 cm4
Iy 16345.3 cm4
Zx 1591.00 cm3
Zy 1591.00 cm3
Pr 394.40 t
D/C
Mps 79.07 t-m
Mpt 79.07 t-m
Σmpcol Piso 79.0677199
Σmpvig Piso 38.11
OK
25%
Columna Fuerte/Viga Debil
2.07458719
Datos de Columna
COLUMNA
rx 9.43 cm
ry 9.43 cm
KL/rx 34.38
KL/ry 34.38
fy 2529.87 kg/cm2
E 2100000 kg/cm2
Fex 17539.09 ksi
Fey 17539.09 ksi
cte=raiz(E/fy) 135.70
Prx 394.40 t
Pry 394.40 t
Pu (etabs) 16.96 t
comprobación
Columna
Diseño de la columna
Ok
Compacto
Tabla 29 Columna piso 4

Se procede a seleccionar la columna 25x25 cm con un espesor de 2 cm, esto nos garantiza que la
columna soportará las cargas de diseño y será sísmicamente compacta al momento de ocurrir el sismo
de diseño y se verifica su demanda/capacidad en el programa Etabs.
Ilustración 63 Demanda/capacidad de columnas piso 4
3.1.4 Comprobaciones de perfiles
odas las vigas a usar deben cumplir con las condiciones de pandeo permitidos en la norma, por ello
se verifica que todos los perfiles se encuentren de manera sísmica o compacta, al momento de
ocurrir el sismo de diseño.
Ilustración 66 Perfiles del portico X
Niveles Perfil
Novacero Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín
4 IPE 300 39.239 7.009 69.54 8.51 106.72 10.79 161.78 28.38 Compacta Compacta Sísmica Sísmica
3 IPE360 41.825 6.693 69.54 8.51 106.72 10.79 161.78 28.38 Compacta Compacta Sísmica Sísmica
Comprobaciones para vigas principales en direección en X
Relación ancho espesor λhd λmd λr Condiciones
Ilustración 65 Comprobación de perfiles en dirección X del edificio
Perfil A h b tf tw E Fy
Novacero cm2 mm mm mm mm Ksi Klb/pulg
4 IPE 240 39.1 240 120 9.8 6.2 29000 36
Datos del perfil de Vigas principales Y
Niveles
Ilustración 64 Perfil del pórtico Y
Perfil A h b tf tw E Fy
Novacero cm2 mm mm mm mm Ksi Klb/pulg
4 IPE 300 53.8 300 150 10.7 7.1 29000 36
3 IPE360 72.7 360 170 12.7 8 29000 36
2 IPE360 72.7 360 170 12.7 8 29000 36
1 IPE360 72.7 360 170 12.7 8 29000 36
Datos del perfil de Vigas principales X
Niveles

3.2 Losa tipo Steel Deck (Espesor de losa y de plancha metálica, conectores
de corte)
El sistema de pisos convencional usado para edificaciones es a base de NOVALOSA, la cual nos
permite ahorrar peso muerto estructural. Tal como se describió en la tabla de cargas gravitacionales,
se usará un espesor de losa de 10 cm usando el Catalogo del DIPAC.
Ilustración 68 Geometría de NOVALOSA
Usando la tabla de cargas gravitacionales de la estructura definidas, se procede a calcular:
𝑊𝑢 = 1.2𝐷 + 1.6𝐿 = 1.2(0.766) + 1.6(0.24) = 1.30 𝑡𝑜𝑛/𝑚
𝑀𝑢 =
𝑊𝑢 ∗ 𝐿2
10
=
1.30 ∗ 3.882
10
= 1.96 𝑇 ∗ 𝑚 ∗ 100 = 196 𝑇𝑚
𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑙 ∅𝑀𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑟 𝑒𝑙 𝜌 𝑑𝑒𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑚𝑖𝑔𝑜𝑛
196𝑥105
= 0.9 ∗ 100 𝑐𝑚 ∗ 92
𝑐𝑚2
∗ 2.5 𝑇/𝑐𝑚 ∗ 𝜌 ∗ (1 − 5.31𝜌)
𝜌 =0.0115
𝐴𝑠 = 𝜌𝑏𝑑 = 0.0158 ∗ 100 ∗ 7.75 = 8.91 𝑐𝑚2
Se procede a determinar el espesor de placa colaborante de 0.76 mm que tiene un área de 9.02 cm2.
Ilustración 69 Novalosa 55 mm
Ilustración 70 Novalosa - Sección compuesta
Niveles Perfil
Novacero Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín Alma Patín
1 al 4 IPE 240 35.548 6.122 69.54 8.51 106.72 10.79 161.78 28.38 Compacta Compacta Sísmica Sísmica
Comprobaciones para vigas principales en direección en Y
Relación ancho espesor λhd λmd λr Condiciones
Ilustración 67 Comprobación de perfiles en dirección Y del edificio

Ilustración 71 Esquema de Novalosa para estructuras
En el programa de ETABS 2016, se definió previamente las propiedades de la losa “Deck1”. Para
realizar eso, es necesario ir a la pestaña Define → Sections properties → Deck section, tenido la
ventana abierta, se procede a ingresar las propiedades de la losa.
Ilustración 72 Losa - Deck en Etabs
3.3 Vigas secundarias y viguetas (Tomar en cuenta la sección compuesta)
3.3.1 Vigas secundarias
Son las encargadas de distribuir las fuerzas en las vigas cargadoras, para ello se usaron vigas IPE del
catálogo de novacero, las vigas secundarias fueron espaciadas según su ancho de influencia que
puede soportar, por eso se estima las vigas secundarias en cada piso con un espacio recomendado de
1.2 a 1.6 metros entre cada eje de la viga.

3.3.1.1 Vigas secundarias de los pisos 1 al 3
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 4 u
Cm 0.76 t/m2
Cv 0.24 t/m2
He 3 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
Tabla 30 Datos del piso 1 al 3
at 1.4367 m
W 8.3786 t
Wr 1.8619 t/m
Mu 4.78 t-m
Sx 188.86 cm3
Perfil
bf 10 SISM
tf 0.85 cm
h 20 SISMICO
tw 0.56 cm
A 27.248 cm2
Peso 21.39 kg/m
Ix 1845.59 cm4
Zx 209.66 cm3
Mp 4.77 t-m
D/C
Apoyo 4 OK
Imin 1948.16 cm4
Iy 141.93 cm
ry 2.28 cm
Lp 115.73 cm
Lb 90 cm
# apoyos necesarios
Vigas Sec Izquierda
DATOS VIGA
100%
IPE 200
at 1.356 m
W 7.908 t
Wr 1.757 t/m
Mu 4.51 t-m
Sx 178.40 cm3
Perfil
bf 10 SISM
tf 0.85 cm
h 20 SISMICO
tw 0.56 cm
A 27.248 cm2
Peso 21.39 kg/m
Ix 1845.59 cm4
Zx 209.66 cm3
Mp 4.77 t-m
D/C
Apoyo 4 OK
Imin 1838.77 cm4
Iy 141.93 cm4
ry 2.28 cm4
Lp 115.73 cm4
Lb 90 cm
# apoyos necesarios
IPE 200
Vigas Sec Derecha
DATOS VIGA
95%
Tabla 31 Diseño de viga secundaria del piso 1 al 3

3.3.1.2 Vigas secundarias del piso 4
Tabla 32 Datos del piso 4
L1 4.31 m
L2 6.78 m
L3 4.5 m
L4 4.5 m
Pisos 4 u
Cm 0.46 t/m2
Cv 0.07 t/m2
He 2.7 m
A 36 ksi
E 2100000 kg/cm2
at 1.4367 m
W 4.2928 t
Wr 0.9539 t/m
Mu 2.47 t-m
Sx 114.87 cm3
Perfil
bf 9.1 SISM
tf 0.8 cm
h 18 SISMICO
tw 0.53 cm
A 23.252 cm2
Peso 18.25 kg/m
Ix 1272.45 cm4
Zx 160.85 cm3
Mp 3.66 t-m
D/C
Apoyo 4 OK
Imin 1032.52 cm4
Iy 100.68 cm
ry 2.08 cm
Lp 105.51 cm
Lb 90 cm
67%
# apoyos necesarios
DATOS VIGA
IPE 180
Vigas Sec Izquierda
at 1.356 m
W 4.052 t
Wr 0.900 t/m
Mu 2.33 t-m
Sx 108.56 cm3
Perfil
bf 9.1 SISM
tf 0.8 cm
h 18 SISMICO
tw 0.53 cm
A 23.252 cm2
Peso 18.25 kg/m
Ix 1272.45 cm4
Zx 160.85 cm3
Mp 3.66 t-m
D/C
Apoyo 4 OK
Imin 974.55 cm4
Iy 100.68 cm4
ry 2.08 cm4
Lp 105.51 cm4
Lb 90 cm
64%
# apoyos necesarios
DATOS VIGA
IPE 180
Vigas Sec Derecha
Tabla 33 Diseño de viga secundaria del piso 4

3.3.2 viguetas
Tenemos que el diseño es óptimo en toda la estructura.
Ilustración 73 Demanda/capacidad de viguetas piso 1

En el piso 4 tenemos que las vigas están en si máxima capacidad de soporte pasado apenas de 1, sin
embargo, se mantiene resistente ante un evento sísmico.

3.4 Dimensionamiento de placa base y pernos de anclaje
3.4.1 Diseño de placa base
La placa base es aquel elemento que se encarga de trasmitir la carga ultima axial de la estructura a la
cimentación existente, por ello se debe de obtener cual es la carga más critica que debe de soportar
la cimentación. Para ello es necesario obtener las cargas demandantes del programa Etabs.
Pu= 196595 kgf
Mu= 1204152 kgf-cm
𝑃𝑢 = ∅𝑐(0.85 𝑓´𝑐 𝐴1)
𝐴1 =
𝑃𝑢
∅𝑐0.85 𝑓´𝑐
=
196595 𝑘𝑔
0.6 ∗ 0.85 ∗ 280 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
= 1376.71𝑐𝑚2
Para ello, se usará una placa cuadrada para evitar mala colocación de placas en los cimientos,
entonces la base es igual a su ancho.
𝐴1 = 𝐵 ∗ 𝐿
𝐵 = √𝐴1 = √1376.71 = 37.10 𝑐𝑚 ≈ 40 𝑐𝑚
Se usará una placa de lados de 40x40 cm. Con ello facilita el trabajo de soldado de la placa con la
columna y la colocación de pernos de la misma.
Se considera la resistencia por momento de aplastamiento que produce la estructura. Se procede a
dejar 5 cm libre de cada lado de la superficie de la cimentación.
H = B = 40 + 2(5) = 50 cm
𝑞 =
𝑃
𝐴
±
𝑀𝑐
𝐼
=
𝑃
𝐴
±
6𝑀
𝐻𝐵2
𝑞1 =
𝑃
𝐴
+
6𝑀
𝐻𝐵2
=
196595
50 ∗ 50
+
6 ∗ 1204152
503
= 136.44 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝑞2 =
𝑃
𝐴
−
6𝑀
𝐻𝐵2
=
196595
50 ∗ 50
−
6 ∗ 1204152
503
= 20.83 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Como el A1 es el área de la placa base y A2 es el área del cimiento donde se encuentra asentada la
placa base, se asume A2 es igual 0.95 A1.
𝑓𝑐 = 0.6 ∗ 0.85 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ √
𝐴1
𝐴2
= 0.6 ∗ 0.85 ∗ 280 ∗ √
0.95
1
= 139.19
𝑘𝑔
𝑐𝑚2
> 𝑞1 𝑜𝑘
El espesor de la placa debe calcularse con las cargas de diseño demandantes y se considera una
excentricidad del 5% de la base de la columna.
𝑚 = 0.05𝑏 + 𝑋 = 0.05 ∗ 50 + 5 = 7.5 𝑐𝑚
𝑞3 =
(𝑞1 − 𝑞2)(𝐵 − 𝑚)
𝐵
+ 𝑞2 =
(136.44 − 20.83)(50 − 7.5)
50
+ 20.83 = 98.27 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Entonces el momento de diseño es de 𝑀 = 𝐹 ∗ 𝑑 =
𝑚2 𝐻
6
∗ (𝑞3 + 2𝑞1)
𝑀 =
50 ∗ 7.52
6
∗ (98.27 + 2(136.44)) = 173976.56 𝑘𝑔 − 𝑚
El espesor de la placa es de:

𝑀
𝑓𝑦
=
𝐼
𝑐
→
𝐻𝑒2
12
=
𝑀𝑒
2𝑓𝑦
𝑒 = √
6 ∗ 173976.56
50 ∗ 2038.92
= 32 𝑚𝑚
Entonces se usará una placa base 50x50 de lado con un espesor de 32 mm, lo que nos garantiza que
las cargas de diseño serán transmitidas a la cimentación. Los valores tienen coherencia debido a que
existe un momento grande para la cimentación.
3.4.2 Pernos de anclaje
Los pernos de anclaje son aquellos que mantienen la placa base inmóvil en la superficie de
la cimentación de estructura, Para el diseño de los pernos, es necesario seguir la
recomendación de la normativa AISC que da un valor de φ=0.75 y su ecuación es:
𝑅𝑝 = ∅ 𝐹𝑢 𝐴𝑏
Para ello se debe de determinar el diámetro mínimo requerido para soportar las cargas
demandantes de la estructura, previamente se obtiene del Etabs, el momento que se aplica
sobre la placa y eso debe de resistir los pernos en conjunto, por ello se usa la siguiente
ecuación:
𝐿𝑑 =
0.0632 𝐴𝑏 𝐹𝑦
√𝑓′𝑐
Donde se considera las reacciones que se generaron en la placa, previamente:
𝑇𝑝 = (
𝑃𝑢
𝐵𝑁
) (
𝑚
2
) 𝑚
Pu= 196.595 T
B=N= 0.50 m
m= 7.5 cm
𝑇𝑝 = (
196595 𝐾𝑔
0.5 𝑚 ∗ 0.5 𝑚
) (
0.075 𝑚
2
) 0.075 𝑚 = 2211.69 𝑘𝑔 = 2.212 𝑡𝑜𝑛
Se debe de considerar, que la fuerza que deben resistir los pernos es igual a la fuerza
resultante que se encuentra actuando en la placa y el diámetro mínimo requerido será de:
2211.69 = 𝑅𝑝 = 0.75 ∗ 4200
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
∗
𝜋𝑑2
4
𝑑 = √
2211.69 ∗ 4
0.75 ∗ 4200 ∗ 𝜋
𝑑 = 0.945 𝑐𝑚
Para optimizar el elemento, se procede a seleccionar pernos de 1/2 in, con lo se garantiza
que la resistencia del perno, es capaz de soportar los esfuerzos de diseño. Para la longitud es
necesario utilizar el diámetro modificado para obtener los resultados:

𝐴𝑏 =
𝜋 ∗ 𝑑2
4
𝐴𝑏 =
𝜋 ∗ 0.52
4
𝐴𝑏 = 0.196 𝑖𝑛2
= 1.267 𝑐𝑚2
𝑅𝑝 = 0.75 ∗ 4200
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
∗
𝜋𝑑2
4
𝑅𝑝 = 0.75 ∗ 4200
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
∗ 1.267 𝑐𝑚2
𝑅𝑝 = 3991.05 𝐾𝑔
Siendo conservador, se usarán 4 pernos por lado de placa en el eje más débil por lo cual la
resistencia de los pernos será:
𝑅𝑝 = 3991.05 𝐾𝑔
𝑇𝑝 = 2212 𝐾𝑔
4 ∗ 𝑇𝑝 > 𝑅𝑝
4 ∗ 2212 > 3991.05
8848 𝐾𝑔 > 3991.05 𝐾𝑔
Se verifica que la resistencia para los pernos de anclaje ante el esfuerzo cortante sea para el
caso más crítico de falla con lo cual garantizara un diseño apropiado del elemento.
Resistencia al cortante de los Tornillos
Asumimos pernos del Grupo B (Tipo A 490), cuando las roscas no están excluidas de los
planos de corte.
𝑅𝑛 = 𝐹𝑛𝑣 𝐴𝑏 (𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜𝑠)
𝑅𝑛 = 68
𝐾𝑙𝑏
𝑖𝑛2
∗ 0.196 𝑖𝑛2 ∗ 4
𝑅𝑛 = 53.312 𝐾𝑙𝑏
Se procede a analizar usando LRFD con φ=0.75.
∅ 𝑅𝑛 = 53.312 ∗ 0.75 = 39.984 𝐾𝑙𝑏 = 18.17 𝑇
𝑃𝑢 > ∅ 𝑅𝑛
196 𝑇 > 18.17 𝑇 OK (Cumple y no falla al corte)
Cumpliendo con la resistencia, se determina la longitud mínima empotramiento del perno en
la cimentación:
𝐿𝑑 =
0.0632 𝐴𝑏 𝐹𝑦
√𝑓′𝑐

𝐿𝑑 =
0.0632 ∗ 1.267 𝑐𝑚2 ∗ 4200 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
√280
𝐿𝑑 = 20.09 𝑐𝑚
La longitud de empotramiento es de Ld= 25 cm, por ello se debe de aumentar una sobre
medida del gancho de anclaje y un espacio mínimo para la colocación de la tuerca.
Entonces es necesario usar 4 pernos de anclaje para cada placa y se debe de usar un diámetro
de 1/2 in, cada perno debe ir en cada punta de la placa, con lo que la longitud garantiza la
sobre medida para la implementación y manipulación de tuercas durante el montaje
3.5 Diseño de conexiones estructurales
3.5.1 Conexión Viga – Viga
Para la unión de las vigas principales con las vigas secundarias se realiza una conexión con soldadura
de filete en cada lado. Los nervios o vigas secundarias reducen las luces principales y arriostran las
vigas principales para evitar una falla por pandeo flexionante.
Viga Longitud de soldadura mm Descripción
IPE 180 130 Viga principal dirección y
piso 4
IPE 200 140 Viga principal dirección y
pisos 1 al 3
IPE 300 130 Viga principal dirección x
piso 4
IPE 360 140 Viga principal dirección x
pisos 1 al 3
3.5.2 Conexión Viga – Placa de respaldo
Una platina de respaldo de 320 mm de espesor se colocara en las uniones de las vigas con las
columnas, asi se mejora el agarre entre estos elementos, haciendo que trabajen como un solo cuerpo
Ilustración 77 Vista viga-viga

3.5.3 Diseño conexión columna-placa base
La función de las placas base es brindar una buena distribución de las fuerzas que bajan de las
columnas hacia la cimentación y así evitar que esta se sobrecargue. La unión de esta columna
cuadrada de acero con la placa base será a través de soldadura de filete, alrededor de toda la superficie
de contacto entre ellas. La soldadura será realizada en campo, luego de aplomar las columnas para
conservar su verticalidad y la placa tendrá dimensiones de 50x50 cm y espesor de 32 cm.
3.6 Deflexión en vigas
Teóricamente se puede hallar la deflexión en una viga mediante la siguiente ecuación:
𝛿 =
5𝑤𝐿4
384𝐸𝐼
Para lo cual es necesario optar por una carga distribuida, esta será la tomada como la carga factorada
tomando en cuenta el peso propio de la viga, obteniendo las siguientes deflexiones:
Ubicación Viga δ(m)
Eje X-
Terraza
IPE300 0.0057
Eje X-Piso
1:3
IPE360 0.0031
Eje Y-
Terraza
IPE180 0.0079
Eje Y-Piso
1:3
IPE200 0.0054
Tabla 34 Deflexiones teóricas
Ilustración 78 Vista viga-placa de respaldo
Ilustración 79 Vista placa base-columna

Vigas principales en eje X del piso 1 al 3 → IPE360
L = 6.78 m = 22.24 ft
𝐿
240
=
22.24 ∗ 12
240
= 1.112 > 0.44 [𝐸𝑡𝑎𝑏𝑠] 𝑂𝐾
Ilustración 80 Deflexión de la viga IPE360
Vigas principales en eje Y y Viga secundaria del piso 1 al 3 → IPE200
L = 4.5 m
𝐿
240
=
4.5
240
= 0.01875 𝑚 > 0.0164 𝑚 [𝐸𝑡𝑎𝑏𝑠] 𝑂𝐾
Vigas principales en eje X del piso 4 → IPE300
L = 6.78 m = 22.24 ft
𝐿
240
=
22.24 ∗ 12
240
= 1.112 > 0.413 [𝐸𝑡𝑎𝑏𝑠] 𝑂𝐾

Vigas principales en eje Y y Viga secundaria del piso 4 → IPE180
L = 4.5 m
𝐿
240
=
4.5
240
= 0.01875 𝑚 > 0.01443 𝑚 [𝐸𝑡𝑎𝑏𝑠] 𝑂𝐾

4. CONEXIONES Y COSTOS
4.1 Conexiones realizadas en programa RAM connection
Todas las conexiones se encuentran realizadas en el programa RAM conecction, por ello se adjunta
el archivo en la parte de anexos. Cabe indicar que a continuación se encuentran las conexiones más
representativas para el edificio metálico.
Ilustración 84 Conexiones en el programa RAM conecction

4.1.1 Placa base - columna interior y exterior
Ilustración 85 Placa base - columna interior
Ilustración 86 Vistas de Placa base - columna interior

4.1.2 Placa base - columna con arriostramiento derecho
Ilustración 87 Placa base - columna con arriostramiento derecho
Ilustración 88 Vista principal de Placa base - columna con arriostramiento derecho
Ilustración 89 Vista de Placa base - columna con arriostramiento derecho

4.1.3 Placa base - columna con arriostramiento izquierdo
Ilustración 90 Placa base - columna con arriostramiento izquierdo
Ilustración 91 Vista principal de Placa base - columna con arriostramiento izquierdo
Ilustración 92 Vistas de Placa base - columna con arriostramiento izquierdo

4.1.4 Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3
Ilustración 93 Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3
Ilustración 94 Vistas de Viga principal – viga secundaria recta del piso 1 al 3

4.1.5 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3
Ilustración 95 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3
Ilustración 96 Vistas de Viga principal – viga secundaria desviada del piso 1 al 3

4.1.6 Viga principal – viga secundaria recta del piso 4
Ilustración 97 Viga principal – viga secundaria recta del piso 4
Ilustración 98 Vistas de Viga principal – viga secundaria recta del piso 4

4.1.7 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4
Ilustración 99 Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4
Ilustración 100 Vistas Viga principal – viga secundaria desviada del piso 4

4.1.8 Empalme de viga principal IPE360
Ilustración 101 Empalme de viga IPE360
Ilustración 102 Vistas de diseño a Cortante Empalme de viga IPE360
Ilustración 103 Vistas de diseño a momento de Empalme de viga IPE360
Cabe indicar que los empalmes de las vigas IPE300, IPE1180 y IPE200, se encuentran adjuntas en
anexos. Se procede a hacer esto debido a que sus diseños son muy parecidos en todo.

4.1.9 Columna - viga con arriostramiento
Ilustración 104 Columna - viga con arriostramiento
Ilustración 105 Vista principal de Columna - viga con arriostramiento
Ilustración 106 Vistas Columna - viga con arriostramiento

4.1.10 Columna – viga con arriostramiento
Ilustración 107 Columna – viga con arriostramiento
Ilustración 108 Vistas Columna – viga con arriostramiento

4.1.11 Columna – viga
Ilustración 109 Columna – viga
Ilustración 110 Vistas viga - columna

4.1.12 Conectores entre arriostramientos
Ilustración 111 Conectores entre arriostramiento
Ilustración 112 Vistas de conectores entre arriostramientos

4.2 Análisis de costos unitarios
4.2.1 Vigas
Las vigas poseerán dimensiones de catálogo de proveedores. Acero A 36 en vigas, con piezas simples de
perfiles laminados en caliente, se usará la viga IPE 360, en todas las vigas principales de los pisos del
1 al 3 y la viga IPE 300 del catálogo de DIPAC para el piso 4, todas estas en dirección X.
En la dirección Y, tenemos las vigas que no tendrán vigas secundarias apoyadas en sí. Entonces se
puede utilizar las vigas secundarias de cada piso para formar los pórticos en dirección Y. Del piso 1
al 3, tenemos una viga secundaria de IPE 200, mientras que en el piso 4, tenemos la IPE 180.
Análisis de precios unitarios
Rubro: 1
Detalle: Instalación de vigas (Kg)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Grúa 1 70 70 0.0154 1.078
Servicio Oxicorte IPAC 1 3 3 0.0154 0.0462
Andamio metálico 4 0.35 1.4 0.0154 0.02156
Soldadora Eléctrica 1 3 3 0.0154 0.0462
Herramientas menores 0.0117
Subtotal M 1.20366
Mano de Obra Descripción
Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Operador grúa 2 3.82 7.64 0.0154 0.12
Ayudante operador 1 3.51 3.51 0.0154 0.05
Maestro soldador especializado 2 3.93 7.86 0.0154 0.12
Subtotal N 0.29
Materiales Descripción Unidad
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Acero laminado A 36, en perfiles laminados en
caliente
Kg 1.050 1.74 1.83
Pintura anticorrosiva Gal 0.010 14.83 0.15
Electrodos Kg 0.200 3.50 0.70
Subtotal O 2.68
Total Costo Directo (M+N+O) 4.17
Indirectos(%) 8,00% 0.33
Utilidad(%) 12,00% 0.50
VALOR UNITARIO 5.01
Tabla 35 APU de instalación de vigas

4.2.2 Columnas
Acero A 36 en columnas, con piezas compuestas formadas por perfiles laminados en caliente con
uniones soldadas.
Para los pisos del 1 al 3 se procede a seleccionar la columna 30x30 cm con un espesor de 1.5 cm y
para el piso 4 se procede a seleccionar la columna 25x25 cm con un espesor de 2 cm.
Rubro: 2
Detalle: Instalación de columnas (Kg)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Grúa 1 70 70 0.0154 1.078
Andamio metálico 4 0.35 1.4 0.0154 0.02156
Soldadora Eléctrica 1 3 3 0.0154 0.0462
Herramientas menores 0.0117
Subtotal M 1.20366
Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Operador grúa 2 3.82 7.64 0.0154 0.12
Ayudante operador 1 3.51 3.51 0.0154 0.05
Subtotal N 0.29
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Acero laminado A 36, en perfiles laminados en
caliente
Kg 1.050 1.81 1.90
Subtotal O 2.75
Utilidad(%) 12,00% 0.51
VALOR UNITARIO 5.09
Tabla 36 APU de instalación de columnas

4.2.3 Placa base y pernos de anclaje
Placa de anclaje de acero A 36 en perfil plano, con taladro central, de 500x500 mm y espesor 12 mm,
y montaje sobre 4 pernos de acero corrugado Grado 60 (Fy=4200 kg/cm²) de 12 mm de diámetro y
25 cm de longitud total, embutidos en el hormigón fresco, y atornillados con arandelas, tuerca y
contratuerca una vez endurecido el hormigón del cimiento. Incluso mortero autonivelante expansivo
para relleno del espacio resultante entre el hormigón endurecido y la placa y protección anticorrosiva
aplicada a las tuercas y extremos de los pernos. El precio incluye los cortes, los despuntes, las
pletinas, las piezas especiales y los elementos auxiliares de montaje.
Rubro: 3
Detalle: Instalación Placa base (Und)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Soldadura 1 3 3 0.0754 0.0428649
Herramientas Menores 0.0117
Subtotal M 0.2807649
Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Ayudante de soldador 1 3.51 3.51 0.0754 0.26
Subtotal N 0.86
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Placa base Und 1.020 1.81 1.85
Subtotal O 2.69
Utilidad(%) 12,00% 0.46
VALOR UNITARIO 4.60
Tabla 37 APU de Instalación placa base
Rubro: 4
Detalle: Instalación Pernos de anclaje (Und)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Torno 1 1.85 1.85 0.1 0.00351
Subtotal M 0.01521

Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Ayudante 1 3.51 3.51 0.02 0.07
Subtotal N 0.07
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Varilla A325 1/2'' Und 1.030 1.81 1.86
Subtotal O 2.01
Utilidad(%) 12,00% 0.25
VALOR UNITARIO 2.52
Tabla 38 APU de pernos de anclaje
4.2.4 Placas conectoras
Rubro: 6
Detalle: Instalación Placas conectoras (Und)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimiento
R
Costo
D=CxR
Soldadura 1 1.85 1.85 0.1246 0.02
Subtotal M 0.03
Cantida
d A
Jornal
/HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimiento
R
Costo
D=CxR
Maestro soldadura
especializado
1 3.93 3.93 0.1246 0.49
Ayudante soldador 1 3.51 3.51 0.1246 0.44
Subtotal N 0.44
Materiales Descripción
Unida
d
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Placas Conectoras Und 1.030 1.81 1.86
Subtotal O 2.38
Utilidad(%) 12,00% 0.34
VALOR UNITARIO 3.42
Tabla 39 APU de placas conectoras

4.2.5 Losa colaborante (steel deck) + Malla electrosoldada
Losa de 10 cm de canto, con placa colaborante de acero galvanizado con forma acanalada, de 0,76
mm de espesor, 50 mm de altura y hormigón armado realizado con hormigón f'c=280 kg/cm² (28
MPa), consistencia blanda, preparado en obra, y vaciado con medios manuales, volumen total de
hormigón 0,062 m³/m²; acero Grado 60 (Fy=4200 kg/cm²), con una cuantía total de 1 kg/m²; y malla
electrosoldada 15x15 cm y Ø 8-8 mm. El precio incluye el figurado del acero (corte y doblado) en el
taller de fabricación, en obra y el armado en el lugar definitivo de su colocación en obra, pero no
incluye la estructura metálica.
Rubro: 5
Detalle: Losa Colaborante (m2
)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Herramienta menor 0.3435
Concretera 1.00 5.00 5.00 0.20 1.00
Soldadura 1.00 3.00 3.00 0.20 0.60
Vibrador de Hormigón 0.50 2.50 1.25 0.20 0.25
Subtotal M 2.19
Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Maestro Mayor Ejec. Obras Civiles 1.00 3.93 3.93 0.2 0.79
Operador de equipo 1.00 3.82 3.82 0.2 0.76
Ayudante de operador de equipo 1.00 3.51 3.51 0.2 0.70
Fierrero 1.00 3.55 3.55 0.2 0.71
Ayudante fierrero 1.00 3.51 3.51 0.2 0.70
Peón de albañil 1.00 3.51 3.51 0.2 0.70
Albañil 1.00 3.55 3.55 0.2 0.71
Maestro de estructura mayor, en el
proceso de hormigonado
1.00 3.93 3.93 0.2 0.79
Maestro soldador 1.00 3.93 3.93 0.2 0.79
Ayudante estructurista, en el proceso
de hormigonado
0.25 4.44 1.11 0.2 0.22
Subtotal N 6.87
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo
Hora
C=AxB
Perfil de lámina de acero galvanizado con forma
acanalada
m² 1.050 62.64 65.77
Tornillo para fijación de láminas Und 6.000 0.15 0.90
Separador homologado para losas Und 3.000 0.08 0.24
Acero en barras corrugadas Kg 1.050 1.00 1.05
Alambre galvanizado #18 Kg 0.032 0.78 0.02
Malla electrosoldada m² 1.150 2.60 2.99
Electrodo Kg 0.200 3.50 0.70
Agua m³ 0.016 2.00 0.03

Arena cribada m³ 0.034 12.80 0.44
Agregado grueso homogeneizado de tamaño
máximo 12,5 mm.
m³ 0.017 11.97 0.20
Cemento Tipo I Kg 29.998 0.15 4.50
Aditivo plastificante para la reducción del agua de
amasado del hormigón.
Lts 0.150 2.38 0.36
Conector de acero galvanizado con cabeza de
disco
Und 10.000 0.75 7.50
Agente filmógeno para el curado de hormigones y
morteros.
Lts 0.150 2.06 0.31
Subtotal O 85.01
Utilidad(%) 12,00% 11.29
VALOR UNITARIO 112.89
Tabla 40 APU de losa colaborante
4.1.6 Cimentación
Rubro: 7
Detalle: Cimentación (m3)
Equipo Descripción
Cantida
d A
Tarifa
B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Herramienta menor 0.20
Concretera 1.00 5.00 5 0.1515 0.76
Vibrador de Hormigón 0.5 2.5 1.25 0.1515 0.19
Subtotal M 1.15
Cantida
d A
Jornal/
HR B
Costo
Hora
C=AxB
Rendimient
o R
Costo
D=CxR
Maestro Mayor Ejec. Obras Civiles 0.5 3.93 1.97 0.1515 0.30
Fierrero 1 3.55 3.55 0.1515 0.54
Albañil 1 3.55 3.55 0.1515 0.54
Peón 5 3.51 17.55 0.1515 2.66
Subtotal N 4.03
Cantidad
A
Precio unit.
B
Costo Hora
C=AxB
Cemento Kg 29.998 0.15 4.50
Lastre m3 1.4 12 16.80
Acero de refuerzo Kg 1.05 1.15 1.21
Alambre de amarre #18 Kg 0.035 2.37 0.08
Agua m3 0.1 1.08 0.11
Tablas de encofrado u 2.75 4.5 12.38
Tiras de Madera u 2 2 4.00
Cuartones de encofrado u 2 3.2 6.40
Clavos 2 1/2" Kg 0.32 2 0.64
Desmoldante (aceite quemado) l 0.08 0.08 0.01
Subtotal O 46.12

Utilidad(%) 12,00% 6.16
Tabla 41 APU de cimentación
4.2.7 Lona tipo carpa
Se utilizará una lona para evitar que el viento produzca inconvenientes al momento de soldar y
montar la estructura, esto se debe a que todas las conexiones serán soldados en obra y se usa
soldadura MIG con E7011, por ello se requiere aislar la estructura.
Escuela Superior Politécnica del Litoral
Estructuras Metálicas
Proyecto segundo parcial
Rubro: 10
Detalle: Instalación lona (m2)
Equipo Descripción
Cantidad
A
Tarifa
B
Costo Hora
C=AxB
Rendimiento
R
Costo
D=CxR
Subtotal M 0.48762
Mano de Obra
descripción
Cantidad
A
Jornal/HR
B
Costo Hora
C=AxB
Rendimiento
R
Costo
D=CxR
Albañil 2 3.55 7.1 0.81 5.751
Peón 1 4.94 4.94 0.81 4.0014
Subtotal N 9.7524
Materiales Descripción Unidad Cantidad A Precio unit.B
Costo
Hora
C=AxB
Alambre kg 0.2 1.12 0.224
Guadua Unidad 0.25 2.71 0.6775
Puntilla 2" lb 0.1 0.64 0.064
Lona verde m 1 0.54 0.54
Subtotal O 1.5055
Indirectos(%) 8,00% 0.9396416
Utilidad(%) 12,00% 1.4094624
Tabla 42 APU de lona tipo carpa

4.3 Presupuesto General
EDIFICIO DE ACERO ESTRUCTURAL LOCALIZADO EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL SECTOR NORTE.
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS
RUBRO DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD
PRECIO
UNITARIO
USD
PRECIO
TOTAL
USD
OBRA CIVIL
1
VIGAS IPE A36 KG 52607.1005 5.01 263561.574
2
COLUMNAS CUADRADAS A36 KG 25799.268 5.09 131318.274
3
PLACA BASE A36 UND 17 4.6 78.2
3
PERNOS DE ANCLAJE A325 1/2'' UND 204 2.52 514.08
4
LOSA COLABORANTE DE 10 CM MÁS MALLA
ELECTROSOLDADA 15X15 CM
M2 922.63 112.89 104155.701
5
PLACAS CONECTORAS UND 362 3.42 1238.04
6
CIMENTACIÓN KG 48.9 61.56 3010.284
7
Carpa tipo lona m2 1165 14.09 16414.85
TOTAL $520291.002
Tabla 43 Presupuesto general

5 CRITERIOS
5.1 Conclusiones
Se diseñó una estructura metálica sismo resistente en el sector Orquídeas-Guayaquil, aplicando los
criterios y códigos aprendidos en el curso de Estructuras Metálicas. Logrando que dicha estructura
trabaje al 95% de su capacidad máxima con el fin de que sea lo más económica posible.
Se obtuvo el costo total de la estructura, mediante Análisis de Precios Unitarios para vigas, columnas,
losa colaborante, cimentación de hormigón armado, placa base y placas de acople el cual fue de
$520291.002 Estableciendo el menor precio posible para la misma debido a que los perfiles de la
estructura trabajan a una gran capacidad.
Se cumplió con las derivas máximas permisibles según la NEC 2015 (Norma Ecuatoriana de la
Construcción) tanto en el eje X como en el eje Y, dando la máxima un valor de 0.0133siendo este un
valor inferior a 0.02.
Se elaboraron planos tanto de los perfiles estructurales como de las placas conectoras siguiendo los
parámetros indicados en la normativa CPE INEN 003.
5.2 recomendaciones
Realizar el análisis sísmico mediante la elaboración del espectro de diseño dada por el programa, con
el fin de evitar cálculos a mano que pueden resultar tediosos.
Lograr que cada perfil estructural trabaje a la máxima capacidad posible, para obtener una estructura
económica. Ya que el valor de la misma se ve muy influenciado por el peso de los elementos
estructurales.
Aplicar los criterios de servicialidad dados por la NEC 2015, garantizando el cumplimiento
establecido en derivas de entrepiso.
Elaborar los planos de acuerdo a las normativas existentes, para una mejor apreciación y
entendimiento.
5.3 Bibliografía
NEC 2015 SE-DS (Norma Ecuatoriana de la Construcción-Peligro Sísmico)
NEC 2015 SE-CG (Norma Ecuatoriana de la Construcción-Cargas Gravitacionales)
CPE INEN 003 Código de dibujo técnico-mecánico

5.3 Anexos
5.3.1 Anexo 1 Hojas de cálculo en Excel
Ilustración 113 Cargas gravitacionales
Ilustración 114 Carga de viento

Ilustración 115 Espectro NEC-2015
Ilustración 116 Derivas admisibles

Ilustración 117 Prediseño y diseño de perfiles del piso 1 al 3
Ilustración 118 Prediseño y diseño de perfiles del piso 4

Ilustración 119 Comprobaciones de perfiles
Ilustración 120 Presupuesto

5.3.2 Anexo 2 catálogos y cotizaciones
5.3.2.1 Catálogos
Ilustración 121 Perfil IPE - Catalogo DIPAC

Ilustración 122 Novalosa - Catalogo NOVACERO

5.3.2.2 Cotizaciones
Ilustración 123 Cotización en IMACO CIA LTDA
Ilustración 124 Cotización DIPAC

Ilustración 125 Cotización en MEGAMETALES SA

Ilustración 126 Nota de Venta o Proforma

5.3.3 Anexo 3 planos estructurales
Ilustración 127 Plano Descripcion del proyecto
Ilustración 128 Conexiones metalicas en edificio

Informe final de metálicas

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