Predimensionado de estructuras de concreto armado, vigas y colunas

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACIÓN UNIVERSITARIA,
CIENCIA Y TECNOLOGÍA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
PREDIMENSIONADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
DE CONCRETO ARMADO
Alumna: Julia Diaz
Profesora: Jorge Bravo

2. Ciudad Guayana, abril del 2019
Predimensionado o Predisionamiento
Se le conoce así al conjunto de técnicas que permiten calcular elementos de
ingeniería de manera sintetizada. El objetivo de esta reducción es el de
encontrar unas magnitudes orientativas en cuanto a dimensiones o
características del elemento que puedan servir para afinar un proceso de
diseño que, finalmente, habrá de ser ratificado por un cálculo exhaustivo
según la disciplina.
El proceso de diseño es un mecanismo iterativo el cual consiste en ir
perfeccionando una propuesta de elementos inicial, hasta llegar a una
propuesta óptima. Por esta razón se suponen secciones iniciales para los
elementos en la estructura, como vigas principales y columnas, y con ellos se
realiza un análisis estructural preliminar. La propuesta inicial de estas
secciones no es definitiva, ya que a través del proceso de diseño se van
optimizando las secciones de los elementos estructurales, sin embargo, a
partir de una buena selección inicial, se puede reducir el número de
iteraciones necesarias
Consiste en dar una dimensión tentativa o definitiva, de acuerdo a ciertos
criterios y recomendaciones establecidos basándose en la práctica de
muchos ingenieros y a lo estipulado en la Norma Técnica de Edificaciones E-
060 de Concreto Armado o entre los Requisitos Arquitectónicos y de
Ocupación. Luego del análisis de estos elementos se verá si las dimensiones

3. asumidas son convenientes
Predisionamiento de columnas
Las columnas al ser sometidas a cargas axiales y momento flector, tienen
que ser dimensionadas considerando los dos efectos simultáneamente,
tratando de evaluar cual de los dos es el que gobierna en forma más
influyente en dimensionamiento, Predisionamiento practico de columna son:
TIPO 1 : lado = H/8
TIPO 2 : lado = H/10
TIPO 3 : lado = H/9
Donde: H = altura del piso
Las columnas de concreto armado pueden ser de tres tipos que son:
− Elemento reforzados con barras longitudinales y zunchos
− Elementos reforzados con barras longitudinales y estribos
− Elementos reforzados con tubos de acero estructural, con o sin barras
longitudinales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal
Para las columnas de concreto armado, la cuantía de acero4 oscila entre 1 y
8% con un mínimo de 4 barras longitudinales
Predisionamiento de Vigas
Se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a
1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la

4. losa del techo o piso.
El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un
ancho mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del
acero y presencia de cangrejeras, sus predisionamiento usuales son:
L ≤ 5,5m x30, 30x50cm
L ≤ 6,5m x60, 30x60, 40x60cm
L ≤ 7,5m x70, 30x70, 40x70, 50x70cm
L ≤ 8,5m x75, 40x75, 30x80, 40x80cm
L ≤ 9,5m x85, 30x90, 40x85, 40x90cm
Elementos Estructurales
• Cimentación: Elemento estructural que tiene como función transmitir
las acciones de carga de la estructura al suelo de fundación
• Columnas: Elemento estructural que se usa principalmente para
resistir cargas axiales de compresión y que tiene una altura alrededor
de 3 veces su dimensión lateral menor.
• Muro: Elemento estructural generalmente vertical empleado para
separar ambientes, resistir cargas axiales de gravedad y resistir
cargas.
• Muro de corte: Elemento estructural usado básicamente para
proporcionar rigidez lateral y absorber porcentajes importantes del
cortante horizontal sísmico

5. • Vigas: Elemento estructural que trabaja fundamentalmente a flexión.
• Losa: Elemento estructural que es usado como techo o piso,
generalmente horizontal y armado en una o dos direcciones según el
tipo de apoyo
ALIGERADOS: El Reglamento Nacional de Construcciones da peraltes
mínimos para no verificar deflexiones: En losas aligeradas continúas
conformadas por viguetas de 10 cm. de ancho, bloques de ladrillo de 30 cm.
de ancho y losa superior de 5 cm., con sobrecargas menores a 300 Kg/cm2 y
luces menores de 7.5 m., el peralte debe cumplir: h ≥ L / 25
Así tenemos: h ≥ 492.5/25
h ≥ 19.7 cm.
Se debería usar un peralte total de 20 cm. pero al diseñar el aligerado se
obtienen cuantías de acero muy altas y además como los esfuerzos de corte
son altos obliga a retirar muchos ladrillos para aumentar la resistencia de
corte de la vigueta, por lo que se optó por un peralte de 25 cm.
En los tramos donde la sobrecarga es mayor de 300 Kg/cm2, como es el
caso de los corredores se tendrá que verificar las deflexiones.
VIGAS: Al predimensionar las vigas, se tiene que considerar la acción de
cargas de gravedad y de sismo. Hay criterios prácticos que, de alguna
manera, toman en cuenta la acción de combinada de cargas verticales y de
sismo, a continuación, se muestra alguno de estos criterios.
h = L / 12 @ L / 10

6. h = L / 10 (criterio práctico frente a sismos)
b = 0.3 h @ 0.5 h
De acuerdo a los criterios anteriores:
• Vigas principales: h = 550/10 ; h = 60 cm ; b = 25 cm
• Vigas secundarias: h = 470/10 ; h = 50 cm ; b = 25 cm
COLUMNAS: Se siguió el criterio de dimensionamiento por carga vertical,
pues en la edificación se ha usado el sistema mixto de pórticos y muros de
corte, el cual permite que los momentos en las columnas debido a sismo se
reduzcan muy considerablemente.
Para este tipo de edificio se recomiendan los siguientes criterios de
predimensionamiento:
a) Columnas Centrales:
AREA= P(servicio) / 0.45 * f´c
b) Columnas Exteriores o Esquineras:
AREA= P (servicio) / 0.35 * f´c
Mostramos un ejemplo del predimensionamiento:
- se supone un peso por piso de 1 ton / m2 . - Columna interior C4: Número
de pisos = 9 Area tributaria : ( 4.85 * 5.00 ) = 24.25 m2 Peso total ( ton ) =
1.0 ton / m2 * 24.25 m2 * 9 pisos = 218.25 Area de la columna = 2309.5 cm2
Se escoge columna de sección 40 * 60 cm2

7. 40 * 60 = 2400 > 2310 OK !
PLACAS: Es difícil poder fijar un dimensionamiento para las placas puesto
que, como su principal función es absorber las fuerzas de sismo, mientras
más abundantes o importantes sean tomarán un mayor porcentaje del
cortante sísmico total, aliviando más a los pórticos. Se han considerado
placas de 25 cm. de espesor por ser éste el ancho de las vigas. La
evaluación final de la longitud de las placas se hizo después de realizar el
análisis sísmico, en donde se buscó una adecuada rigidez lateral en ambas
direcciones.
CISTERNA Y TANQUE ELEVADO: La cisterna será construida en concreto
armado en su totalidad, con paredes de espesor de 20 cm., y estará ubicada
en la parte baja del edificio. El tanque elevado será también de concreto
armado en su totalidad y estará ubicado encima de la escalera, las
dimensiones serán calculadas de acuerdo a lo estipulado en el Título X del
Reglamento Nacional de Construcciones. Se evaluó la dotación de agua fría
y el almacenamiento contra incendios que requiere el proyecto de acuerdo al
Reglamento de Instalaciones Sanitarias para Edificaciones.

8. I. Dotación de agua fría: se calculará a razón de 6
litros/día por m2 de área útil del local.
II. Número de pisos = 9
III. Area útil = 552.47 m2
IV. Consumo diario = 6 * 552.47 * 9 =
29833.4 lts. = 29.83 m3
Demanda contra incendios: El cálculo se hace considerando que 2
mangueras están funcionando simultáneamente a una velocidad de 3 lit /
seg. durante 30 minutos; tiempo en el cual arrojan aproximadamente 11 m3.
volumen considerado para el diseño de edificios de oficinas o
departamentos. El volumen de la cisterna no será menor de las 3/4 partes
del consumo diario y el volumen del tanque elevado no menor de 1/3 de
dicho consumo; cada uno de ellos con un mínimo de 1000 litros.
• Dimensionamiento del tanque elevado:
Volumen de tanque elevado: Vte
Vte = 1/3 consumo diario + demanda contra incendio
Vte = 1/3 * 29.83 + 11
Vte = 20.94 m3
Largo = 4.2 m.
Ancho = 3.8 m.
Tirante de agua = 20.94 / ( 4.20 * 3.80 ) = 1.31 m

9. Altura libre = 0.45 m
Altura total = 1.80 m
Tipos de Vigas Ejemplos de dimensión de vigas
Predimension de los dos tipos de Vigas
Tipos de columnas
Colunas de
concreto armado y el Nº de acero
Elementos estructurales

10. Conclusion
-Es factible realizar el predimensionamiento de una estructura
utilizando el anteproyecto arquitectónico y unos pocos indicadores. Se
requieren unos conocimientos mínimos de sistemas estructurales. • La
importancia de determinar preliminarmente las posibles dimensiones de
una estructura radica fundamentalmente en dos aspectos: Prever desde
el proyecto arquitectónico los espacios adecuados para los elementos
estructurales y lograr una valoración preliminar muy ajustada de las
cantidades de obra estructural, dato importantísimo para realizar los
estudios de prefactibilidad y factibilidad del proyecto. • Una correcta
selección del sistema estructural y de sus dimensiones desde el inicio
del proyecto arquitectónico redunda en una mayor claridad de
información, certeza de costos y calidad de producto.

11. Referencia
• http://www.biblioteca.udep.edu.pe/BibVirUDEP/tesis/pdf/1_156_179_1
07_1474.pdf
• https://es.wikipedia.org/wiki/Predimensionamiento_de_vigas_y_pilares
• https://www.slideshare.net/AngelicaTiconaMarca/predimensionamiento
-de-elementos-estructurales-62164557
• https://slideplayer.es/slide/3757913/
• https://es.slideshare.net/karennramos349/predimensionamiento-de-
elementos-estructurales-62919224
• https://es.scribd.com/doc/288382131/PREDIMENSIONAMIENTO-DE-
ELEMENTOS-ESTRUCTURALES
•