Predimensionamiento de elementos estructurales

Predimensionamiento de elementos
estructurales (plantilla de excel)
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Elaborado por: Ing. Waldir Fernandez Hoyos
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PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURAL
● Ubicación : Chiclayo
● Uso : Vivienda Multifamiliar
● Tipo de suelo : Suelo Flexible
● N° de pisos : 5 + 1 Sótano
● Altura Sótano : 2.75 m
● Altura típica : 2.65 m
● Altura Tanque : 2.20 m
● : 1.50 kg/cm²
Peso del concreto armado: 2400 kg/m³
Resistencia a la compresi : f´c = 210 kg/cm²
Elasticidad del concreto : Ec = ###
Fluencia del acero : fy = 4200 kg/cm²
Tabiquería : 150 kg/m²
Losa aligerada h= 0.20 : 300 kg/m²
Acabados : 100 kg/m²
S/C viviendas : 200 kg/m²
S/C azotea : 100 kg/m²
Según el RNE - E.060 - 2009, en su capítulo 10 se tiene:
Longitud X-X = 5.38 m → Dirección de vigas principales
Longitud Y-Y = 4.58 m → Dirección de vigas secundarias y losa
h =
4.58 m
h = 0.1832 → h = 0.20 m
25
DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA:
sadm
=
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES:
gCA
=
CARGAS SEGÚN LA NORMA E-020:
PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSA ALIGERADA:
ℎ /
=�_��
25

FACTOR PARA VIGAS PRI
≤ 200 kg/cm²
: Sobrecarga según el uso. 200 < S/C ≤ 350 kg/cm²
: Luz libre mayor en metros. 350 < S/C ≤ 600 kg/cm²
a : Factor que depende de la sobrecarga. 600 < S/C ≤ 750 kg/cm²
Para nuestro caso, tenemos una sobrecarga máxima de 200 kg/cm², por lo tanto e
EJE LONGITUD a PERALTE (h) ANCHO (b)
1 -- 2 4.90 m 11 0.45 0.223
2 -- 3 4.25 m 11 0.39 0.193
3 -- 4 3.40 m 11 0.31 0.155
4 -- 5 3.58 m 11 0.33 0.163
5 -- 6 5.38 m 11 0.49 0.244
Uniformizando tenemos la siguiente sección:
b = 0.25 m h = 0.50 m
: Luz libre menor en metros.
EJE LONGITUD a PERALTE (h) ANCHO (b)
A -- B 4.58 m 12 0.38 0.191
B -- C 2.85 m 12 0.24 0.119
C -- D 4.58 m 12 0.38 0.191
Uniformizando tenemos la siguiente sección:
b = 0.25 m h = 0.40 m
Se asume una sección de: b = 0.15 m h = 0.20 m
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:
VIGAS EN LA DIRECCIÓN X-X:
WS/C
WS/C
Ln
VIGAS EN LA DIRECCIÓN Y-Y:
Ln
VIGAS DE BORDE:
VIGAS CHATAS:
ℎ /
=�_� �
�≥0.25
≥
� 0.5ℎ
h
b
ℎ /1
=�_�
4
�≥0.25
≥
� 0.5ℎ
h
b

Se asume una sección de: b = 0.30 m h = 0.20 m

(a) Columna interior. → C-1
(b) Columna perimetral. → C-2
(c) Columna de esquina. → C-3
Inicialmente se tomarán las dimensiones mínimas establecidas en la norma E-060, las cuale
(a) Columna ubicada en los ejes: C-C y 5-5
B = 3.71 m
L = 4.50 m
A = ###
= 0.00 m²
At = 16.70 m²
b = 0.25 m
t = 0.25 m
Ac = ###
= 0.865 m²
= 1.063 m²
Av = 1.928 m²
PISO ELEMENTO PESO CARGA (kg) PARC
Acabados 100 kg/m² 16.70 m² 1669.50
8536
Tabiquería 150 kg/m² 0.00 0.00
Losa aligerada 300 kg/m² 14.71 m² 4411.50
Viga X-X 300 kg/m 3.46 m 1038.00
Viga Y-Y 240 kg/m 4.25 m 1020.00
Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50
Acabados 100 kg/m² 16.70 m² 1669.50
#
Tabiquería 150 kg/m² 16.63 m² 2494.88
Viga X-X 240 kg/m 3.46 m 830.40
Viga Y-Y 300 kg/m 4.25 m 1275.00
PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS:
Para predimensionar las columnas, usaremos el método del área tributaria, se optará por 3 t
columnas y estas se uniformizaran con las demás para tener una rigidez uniforme y evitar la
en planta:
COLUMNA INTERIOR:
Propiedades geométricas del p
Avacio
Propiedades de la columnas:
Área de vigas:
VX-X
VY-Y
Metrado de carga muerta:
A o L (tributario)
5
to
PISO
2
do
-
4
to
4.50
3.71

Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50

Acabados 100 kg/m² 16.70 m² 1669.50
#
Tabiquería 150 kg/m² 16.63 m² 2494.88
Viga X-X 240 kg/m 3.46 m² 830.40
Viga Y-Y 300 kg/m 4.25 m² 1275.00
Columna 150 kg/m 2.65 m² 397.50
Sótano
Acabados 100 kg/m² 16.70 m² 1669.50
8583
Tabiquería 150 kg/m² 0.00 m² 0.00
Viga X-X 240 kg/m 3.46 m² 830.40
Viga Y-Y 300 kg/m 4.25 m² 1275.00
Columna 150 kg/m 2.65 m² 397.50
TOTAL = ###
PISOS ELEMENTO PESO CARGA (kg) TOTAL
5 Sobrecarga 100 kg/m² 16.70 m² 1669.50
18302.0 kg
4 Sobrecarga 200 kg/m² 16.63 m² 3326.50
3 Sobrecarga 200 kg/m² 16.63 m² 3326.50
2 Sobrecarga 200 kg/m² 16.63 m² 3326.50
1 Sobrecarga 200 kg/m² 16.63 m² 3326.50
Sótano Sobrecarga 200 kg/m² 16.63 m² 3326.50
= 61435.50 kg = 18302.00 kg → = ##
##
COLUMNA l h
Central 1.10 0.30
Perimetral 1.25 0.25
Esquina 1.50 0.20
1.10 * ###
0.30 * ###
1392.24 cm²
Las dimensiones de la columna podrían ser:
b (cm) t (cm)
C-1
t
=
0.50
m
25 55.69
30 46.41
35 39.78
40 34.81
45 30.94 b = 0.30 m
1
er
PISO
Metrado de carga viva:
A o L (tributario)
PD
PL
Pservicio
Cálculo de las dimensiones de la columna:
A col
=
A col
=
b∗t=(λ∗P_servi
cio)/(η∗f´c)

(b) Columna ubicada en los ejes: A-A y 5-5
B = 1.63 m
L = 4.34 m
A = 7.07 m²
= 0.00 m²
At = 7.07 m²
b = 0.25 m
t = 0.25 m
Ac = 0.0625 m²
= 0.345 m²
= 1.023 m²
Av = 1.368 m²
Acabados 100 kg/m² 7.07 m² 707.42
4193
Viga X-X 300 kg/m 1.38 m 414.00
Viga Y-Y 240 kg/m 4.09 m 981.60
Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50
Acabados 100 kg/m² 7.07 m² 707.42
5408
Tabiquería 150 kg/m² 7.01 m² 1051.76
Viga X-X 240 kg/m 1.38 m 331.20
Viga Y-Y 300 kg/m 4.09 m 1227.00
Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50
Sótano
Acabados 100 kg/m² 7.07 m² 707.42
4371
Viga X-X 240 kg/m 1.38 m 331.20
Viga Y-Y 300 kg/m 4.09 m 1227.00
Columna 150 kg/m 2.75 m 412.50
TOTAL = #
5 Sobrecarga 100 kg/m² 7.07 m² 707.42
COLUMNA PERIMETRAL:
Avacio
Propiedades de la columnas:
Área de vigas:
VX-X
VY-Y
A o L (tributario)
5
to
PISO
1
ero
-
4
to
A o L (tributario)
4.50
2.29

1° - 4° Sobrecarga 200 kg/m² 7.01 m² 1402.34 7719.12 kg
= 30197.70 kg = 7719.12 kg → = ##
##
COLUMNA l h
Central 1.10 0.30
1.25 * ###
= 902.78 cm²
Esquina 1.50 0.20
0.25 * ###
b (cm) t (cm)
C-2
t
=
0.30
m
25 36.11
30 30
35 25.79
40 22.57
45 20.06 b = 0.30 m
(c) Columna ubicada en los ejes: D-D y 6-6
B = 1.63 m
L = 2.29 m
A = 3.73 m²
= 0.00 m²
At = 3.73 m²
b = 0.25 m =
t = 0.25 m =
Ac = 0.0625 m² Av =
Acabados 100 kg/m² 3.73 m² 373.27
2518
Viga X-X 300 kg/m 1.38 m 414.00
Viga Y-Y 240 kg/m 2.04 m 489.60
Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50
Acabados 100 kg/m² 3.73 m² 373.27
PD
PL
Pservicio
A col
=
COLUMNA DE ESQUINA:
Avacio
Propiedades de la columnas y
VX-X
VY-Y
A o L (tributario)
5
to
PISO
4
to
b∗t=(λ∗P_servi
cio)/(η∗f´c)
2.66
2.29

3109
Viga X-X 240 kg/m 1.38 m 331.20
Viga Y-Y 300 kg/m 2.04 m 612.00
Columna 150 kg/m 2.65 m 397.50
Sótano
Acabados 100 kg/m² 3.73 m² 373.27
2573
Viga X-X 240 kg/m 1.38 m 331.20
Viga Y-Y 300 kg/m 2.04 m 612.00
Columna 150 kg/m 2.75 m 412.50
TOTAL = #
5 Sobrecarga 100 kg/m² 3.73 m² 373.27
4043.47 kg
4 Sobrecarga 200 kg/m² 3.67 m² 734.04
3 Sobrecarga 200 kg/m² 3.67 m² 734.04
2 Sobrecarga 200 kg/m² 3.67 m² 734.04
1 Sobrecarga 200 kg/m² 3.67 m² 734.04
= 17528.70 kg = 4043.47 kg → = ##
##
COLUMNA l h
Central 1.10 0.30
1.50 * ### Esquina 1.50 0.20
0.20 * ###
770.43 cm²
Las dimensiones de la columna podrían ser:
b (cm) t (cm)
C-3
t
=
0.30
m
25 30.8
30 25.68
35 22.01
40 19.26
45 17.12 b = 0.25 m
COLUMNAS VIGAS
TIPO DIMENSIONES ESQUEMA TIPO DIMENSIONES ESQU
1
ero
-
4
to
A o L (tributario)
PD
PL
Pservicio
A col
=
A col
=
RESUMEN DEL PREDIMENSIONAMIENTO:
b∗t=(λ∗P_servi
cio)/(η∗f´c)

C-1
b = 0.30 m
V-XX
b = 0.25 m
t = 0.50 m
t
h = 0.50 m
C-2
b = 0.30 m
V-YY
b = 0.25 m
t = 0.30 m h = 0.40 m
C-3
b = 0.25 m
V-B
b = 0.15 m
t = 0.30 m b h = 0.20 m b
PREDIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE ELEVADO
Según el RNE - Norma IS-010, se debe considerar lo sigu
1 500
2 850
3 1200
4 1350
5 1500
Del plano de arquitectura tenemos:
PISO N° DEPART. DORMITORIOS DOTACIÓN TOTAL
1 2 2 850 L/d 1700 L/d
5 2 2 850 L/d 1700 L/d
3 2 2 850 L/d 1700 L/d
4 2 2 850 L/d 1700 L/d
5 2 2 850 L/d 1700 L/d
Entonces la dotación por consumo diario es: 8500 L/d
No es Obligatorio, pues la altura del edificio es menor a 15 metros.
Áreas verdes:
A = 29.35 m²
D = ### x 2 L/d * m²
VOLUMEN DE CONSUMO DIARIO:
N° Dormitorios por
Departamento
Dotación por
Departamento en L/d
D(CD)
=
DOTACIÓN DE AGUA CONTRA INCENDIOS:
DOTACIÓN PARA ÁREAS VERDES:

58.69 L/d
A = 198.00 m² D = ### x 2 L/d * m²
396.00 L/d
8500 L/d + 58.69 L/d + 396.00 L/d
###
Según lo establecido en la Norma IS-010, atículo 3
3
8955 L/d 6.72 m³
4
Entonces la capacidad del tanque elevado es ###
L = 2.50 m
A = 1.20 m
H = 1.35 m (considerando un borde libre de 0.50 m)
V = ###
asumo un espesor de: e = 0.15 m
L = 2.80 m
A = 1.50 m
H = 1.65 m
Volmen de agua: 2.55 tn
9.4
Peso del tanque: 2.40 tn/m³ * 2.88 m³ = 6.91 tn
D(AV)
=
DOTACIÓN PARA ESTACIONAMIENTO EN EL SÓTANO:
D(ES)
=
DOTACIÓN TOTAL PARA LA EDIFICACIÓN:
DTOTAL
= D(CD)
+ D(AV)
+ D(ES)
DTOTAL
=
DTOTAL
=
CAPACIDAD DEL TANQUE ELEVADO:
VCIST.
= VCIST.
=
VT.E
=
DIMENSIONES INTERNAS DEL TANQUE ELEVADO:
DIMENSIONES EXTERNAS DEL TANQUE ELEVADO:
PESO TOTAL DEL TANQUE ELEVADO:
Pagua
=
PT.E
=
Ptanque
=
ESQUEMA FINAL:

###
###
L = 2.80 m
METRADO DE CARGAS GENERAL
Peso del concreto armado: 2400 kg/m³
Peso de acabados : 100 kg/m²
Tabiquería : 150 kg/m²
Losa aligerada h= 0.20 : 300 kg/m²
S/C viviendas : 200 kg/m²
S/C azotea : 100 kg/m²
ELEMENTO b h PESO CARGA
Losa aligerada - 0.20 m 300 kg/m² 300 kg/m²
Viga X-X 0.25 m 0.50 m 2400 kg/m³ 300 kg/m Placas de ascensor
Viga Y-Y 0.25 m 0.40 m 2400 kg/m³ 240 kg/m
Viga VCH 0.30 m 0.20 m 2400 kg/m³ 144 kg/m
Viga VB 0.15 m 0.20 m 2400 kg/m³ 72 kg/m
Columna C-1 0.30 m 0.50 m 2400 kg/m³ 360 kg/m
Placa ascensor Area = 0.94 m² 2400 kg/m³ 2255 kg/m
ELEMENTO b h N° o L AREA PARCIAL AREA TOTAL
Vigas Principales
0.25 m - 19.71 m 4.93 m²
19.31 m²
0.25 m - 18.91 m 4.73 m²
0.25 m - 18.91 m 4.73 m²
0.25 m - 19.71 m 4.93 m²
Vigas Secundarias
0.25 m - 10.91 m 2.73 m²
16.92 m²
0.25 m - 10.81 m 2.70 m²
0.25 m - 10.81 m 2.70 m²
0.25 m - 10.81 m 2.70 m²
CARGAS SEGÚN LA NORMA E-020:
PESO UNITARIO DE LOS ELEMENTOS:
AREA DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES:
Vigas X-X (eje A-A)
Vigas X-X (eje B-B)
Vigas X-X (eje C-C)
Vigas X-X (eje D-D)
Vigas Y-Y (eje 1-1)
Vigas Y-Y (eje 2-2)
Vigas Y-Y (eje 3-3)
Vigas Y-Y (eje 4-4)

0.25 m - 10.81 m 2.70 m²
0.25 m - 2.60 m 0.65 m²
0.25 m - 10.91 m 2.73 m²
Vigas Chatas
Varios 0.30 m - 14.70 m 4.41 m² 4.41 m²
Vigas de borde
Varios 0.15 m - 5.50 m 0.83 m² 0.825 m²
Columnas
Columna C-1 0.30 m 0.50 m 8 1.20 m²
2.58 m²
Columna C-2 0.30 m 0.30 m 12 1.08 m²
Columna C-3 0.25 m 0.30 m 4 0.30 m²
Área del Lote Área de Vacíos Área Techada
258.00 m² 36.47 m² 221.53 m²
P
Descripción # Pisos
Área Longitud
Peso Unitario
CM
(m²) (ml) (kg
Acabados 5 218.95 - 100 kg/m² 10947
Tabiquería típica 4 218.95 - 150 kg/m² 13137
Losa aligerada 5 177.49 - 300 kg/m² 26623
Vigas en X-X 5 - 77.24 300 kg/m 11586
Vigas en Y-Y 5 - 67.66 240 kg/m 81192
Vigas Chatas 5 - 14.70 144 kg/m 10584
Vigas de Borde 5 - 5.50 72 kg/m 1980
Tanque elevado 1 - - 9462 kg 9462
Descripción Cantidad
Sección Longitud Peso Unitario CM
(m) (ml) (kg/m³) (kg
Columna C-1 8 0.30 x 0.50 13.25 2400 38160
Columna C-2 12 0.30 x 0.30 13.25 2400 34344
Columna C-3 4 0.25 x 0.30 13.25 2400 9540
Placa de ascensor 1 A = 0.94 m² 15.45 2400 34836
Carga Muerta 843.0
Descripción # Pisos
Área Longitud Peso Unitario CV
(m²) (ml) (kg/m²) (kg)
Sobrecarga en pisos típic 4 218.95 - 200 175162.0
Sobrecarga del último pis 1 221.53 - 100 22153.2
Vigas Y-Y (eje 5-5)
Vigas Y-Y (ascensor)
Vigas Y-Y (eje 6-6)
AREA TECHADA DE LA EDIFICACIÓN:
METRADO DE CARGA MUERTA:
El metrado de cargas para determinar la cortante basal, se efectuará sin considerar el peso
elementos en el sótano. Debido a que estos no estan sujetos a la acción de la fuerza sísmi
METRADO DE CARGA VIVA:

Carga Viva 197.32
P = 100% * 843.05 + 25% * 197.32
P = ###
Donde: 0.85 (factor de reducción de capacidad por co
Ac = Área de muros de corte.
Vu = fuerza cortante en la base.
PARÁMETROS SÍSMICOS DE LA ESTRUCTURA:
Zona Z4
Categoría C
Suelo S3
S. Estructural Pórticos
1
1.6
8
Ip = 1
Ia = 1
Dirección X-X: Dirección Y-Y:
T =
13.25 m
T =
13.25 m
45 45
### ###
De acuerdo al tipo de sitio, se define:
→
ESTIMACIÓN DEL PESO:
Según la norma E.030, Art. 4.3, el peso se calculará adicionando a la carga permanente y to
edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente m
Para edificaciones categoría "C":
PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE CORTE:
Para el predimensionamiento de los muros de corte, se suele asumir que el concreto absorbe la
de la fuerza cortante generada por las cargas de sismo, es decir:
f =
TP
=
TL
=
Ro
=
DETERMINAMOS EL PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIÓN:
TX
= TY
=
FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA:
P=100%∗(CM)+25%∗(CV)
∅Vc≥Vu
Vc=0.53√(f^′ c)∗Ac
�=ℎ /
_�
�_�
�<�_� �=2.5
�=ℎ /
_�
�_�

2.5
→
2.5
→
PARÁMETROS
Z = 0.45
U = 1.00
C = 2.50
S = 1.10
R = 8
Para estimar la fuerza cortante en la base usamos:
El valor de C/R no deberá considerarse menor que: → C/R > 0.313 …o
0.45 * 1.0 * 2.5 * 1.10
* 892.37
8
V = 138.04 tn
V = 75% * 138.04 tn = 103.53 tn →
103.53 tn
→ 1.59 m² (área en planta para ambas
0.85 * 0.53 * 210
Como el área obtenida es en planta para ambos direcciones, para cada dirección le corresp
EJE ÁREA # PLACAS ESPESOR LARGO ÁREA USADA CUMPL
X 0.79 m² 2 0.25 m 1.60 m 0.80 m² SI
Y 0.79 m² 2 0.25 m 1.60 m 0.80 m² SI
Peso de placas: 50.88 tn
Se requiere elementos de borde si el esfuerzo máximo de compresión en la fibra extrema
CX
=
CY
=
PARÁMETROS SÍSMICOS OBTENIDOS:
FUERZA CORTANTE EN LA BASE: en ambas direcciones.
V =
DETERMINACIÓN DEL ÁREA DE MUROS DE CORTE:
Para el predimensionamiento de muros de corte, en nuestro caso se asume que el sistema
será de MUROS ESTRUCTURALES, en el cual las placas tomarán el 75% de la cortante basa
se reducirá la cortante en un 70% de la fuerza cortante generada por el sismo.
Ac
= Ac
=
Ppl
=
PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS DE BORDE:
V= )
(�.�.�.� /�.��
�_�<�<�_� �=2.5∗(�_�/�
)
�>�_�
�=2.5∗( _
(�_�∗�
) ^2 )
� /�
�/�≥0.125
� /(
_�=� ∅∗0.53√ ^′ ))
(� �
√210

→
La longitud de los elementos de borde es: o
● ●
0.25 m
2*em
ó 0.1Lm
Lm
- 2t ó 0.90Lm
Lm
PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE SÓTANO:
La norma E.060, en su articulo 15 establece un espesor minimo de 20 cm para muros de sót
considerando esto adoptamos el siguiente espesor:
em
=
�_ .)>0.2 ^′
(�� ∗� � �_ .)
(�� =�/�±��/�
�=2∗�_�� =0.1∗�_��

URALES

RINCIPALES
a
² 12
² 11
² 10
² 9
el factor será 11.

les son 0.25m x 0
ARCIAL
36.50 kg
###
3 tipos de
las torsiones
el paño:

###
83.90 kg
#
kg
##

ARCIAL
93.78 kg
08.14 kg
71.38 kg
###
el paño:

kg
##
0.345 m²
0.510 m²
0.855 m²
ARCIAL
18.93 kg
el paño:
s y vigas:

09.06 kg
73.53 kg
###
kg
##
SQUEMA

h
b
O
guiente:

o 3.4 se tiene:
9.46 tn

sor: e= 0.20 m
L

CM
kg)
476.25
371.50
238.75
860.00
92.00
84.00
80.00
62.00
CM
kg)
60.00
44.00
40.00
36.66
.05 tn
)
2.00
.25
eso de los
smica.

2 tn
cortante)
total de la
manera:
:
e la totalidad

…ok
as direccione
esponde el 50%.
PLE
SI
SI
a es mayor de 0.2
ma estructural
sal, por ello

sótano,

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