UNIVERSIDAD CONTINENTAL - CURSO DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL

1. ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
SEMANA 1
Sesión 2
• Pasos para la elaboración de
un proyecto de estructuras.
• Criterios de Estructuración de
Edificios.

2. Propósito:
 Reconocer los pasos necesarios para
elaborar un proyecto de estructuras y
los criterios de estructuración de
edificaciones de concreto armado.

3. ETAPAS DEL PROYECTO
ESTRUCTURAL
• Concepción
• Modelo
• Análisis Estructural
• Diseño Estructural
• Detallado
• Planos
• Costos

4. 1. Generalidades:
• Estructuras Estáticamente Determinadas:
Ecuaciones de Equilibrio estático
• Estructuras Estáticamente Indeterminadas:
Ecuaciones de Equilibrio estático
Compatibilidad de Deformaciones
Leyes constitutivas
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

5. Ejemplo: Determinar fuerzas
en los elementos y
deformación total del nudo.
(1) elemento de madera con
E = 100,000 kg/cm2, A = 150
cm2
(2) elemento de acero con E =
2*10^6 kg/cm2, A = 5 cm2

6. 2. Hipótesis Básicas del Análisis Estructural:
• Desplazamientos pequeños
Plantea que la geometría inicial no cambia apreciablemente luego de la
aplicación de las cargas. Mantiene la linealidad geométrica.
• Equilibrio Estático
 Equilibrio Estatico: Aplicación lenta de cargas
 Equilibrio Dinamico: Aplicación súbita de cargas
 En el equilibrio estatico no se desarrollan fuerzas de inercia, las fuerzas
internas de los elementos deben equilibrar las cargas externas.
 En general, en este curso, el equilibrio estatico se aplicara a:
 La estructura completa debe estar en equilibrio
 Cada una de las barras debe estar en equilibrio.
 Cada uno de los nudos debe estar en equilibrio.
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

7. 2. Hipótesis Básicas del Análisis Estructural:
• Compatibilidad de Deformaciones
Se compatibiliza los desplazamientos de los nudos con los
desplazamientos de los extremos de los elementos que concurren a
ese nudo.
• Condiciones de contorno
 Si no se introducen las condiciones de contorno, los problemas
estructurales no estarían completamente definido.
 Estas condiciones se especifican en función de las fuerzas y en
función de los desplazamientos.
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

8. 2. Hipótesis Básicas del Análisis Estructural:
• Comportamiento Elástico - lineal
 Por lo tanto se cumple la Ley de Hooke
 Para que una estructura tenga un comportamiento lineal se debe
cumplir que:
Materiales linealmente elástico
Desplazamientos pequeños
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

9. 2. Hipótesis Básicas del Análisis Estructural:
• Comportamiento Elástico – lineal
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

10. 2. Hipótesis Básicas del Análisis Estructural:
• Principio de Superposición
 Este principio significa que los desplazamientos que resultan
de cada número de fuerzas pueden sumarse para obtener el
desplazamiento que resulta de la suma de fuerzas.
 La superposición se aplica a fuerzas, esfuerzos, deformación y
los desplazamientos.
BASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL

11. 1. GENERALIDADES
Las edificaciones se comportarán ante los sismos
considerando que:
• Resistir sismos leves sin daños
• Resistir sismos moderados considerando la
posibilidad de daños estructurales leves
• Resistir sismos severos con la posibilidad de daños
estructurales importantes con una posibilidad
remota de ocurrencia del colapso de la edificación
FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO

12. 2. FALLAS MAS COMUNES POR SISMOS:
• Daño en tabiquerías por tener estructuras muy
flexibles.
• Edificaciones con elementos con poca capacidad
resistente.
• Vigas mas resistentes que las columnas
• Edificios con asimetría en planta
• Columnas cortas
FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO

13. 2. FALLAS MAS COMUNES POR SISMOS:
FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO

14. 2. FALLAS MAS COMUNES POR SISMOS:
FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO

15. 2. FALLAS MAS COMUNES
POR SISMOS:
• Edificios con forma
rectangular en planta muy
alargada (torsión).
• Pisos blandos.
Discontinuidad de elementos
rígidos de una planta a otra
en forma brusca.
FILOSOFÍA DEL DISEÑO SÍSMICO

16. 1. SIMPLICIDAD Y SIMETRIA
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

17. 1. SIMPLICIDAD Y SIMETRIA
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

18. 2. RESISTENCIA Y DUCTILIDAD
 Las estructuras deben tener resistencia sísmica adecuada en
todas las direcciones, por lo menos en dos direcciones
ortogonales, de tal manera que garantice la estabilidad tanto de
la estructura como un todo, como de cada uno de sus
elementos.
 La ductilidad depende de la carga aplicada al elemento, este
efecto actúa en forma diferente, según el tipo de material
constituyente.
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

19. 2. RESISTENCIA Y DUCTILIDAD
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

20. 3. UNIFORMIDAD Y
CONTINUIDAD
 La estructura debe ser
continua tanto en planta
como en elevación con
elementos que no
cambien bruscamente
de rigidez, de manera
de evitar
concentraciones de
esfuerzos.
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

21. 4. RIGIDEZ LATERAL
 Para que una estructura
pueda resistir fuerzas
horizontales sin tener
deformaciones
importantes será
necesario proveerla de
elementos estructurales
que aporten rigidez
lateral en sus
direcciones principales
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

22. 5. DIAFRAGMA RIGIDO
 En los análisis es usual
considerar como hipótesis
básica la existencia de una
losa rígida en su plano, que
permite la idealización de la
estructura como una unidad,
donde las fuerzas horizontales
aplicadas pueden distribuirse
en las columnas y muros de
acuerdo a su rigidez lateral,
manteniendo todas una
misma deformación lateral
para un determinado nivel.
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

23. El Diseño en Concreto Armado:
• En el diseño por flexión buscar la falla por tracción,
evitando la falla por compresión, limitando la cuantía de
acero a valores que proporcionen ductilidad adecuada.
• En un elemento sometido a flexión y cortante, dar mas
capacidad por cortante buscando evitar la falla por
cortante, esta es frágil mientras que la falla por flexión
es dúctil.
CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN
DE EDIFICIOS

24. EJEMPLOS DE ESTRUCTURACIÓN

25. EJEMPLOS DE ESTRUCTURACIÓN

26. EJEMPLOS DE ESTRUCTURACIÓN

27. Pre dimensionamiento de Losas:
1. Aligerados:
h = 17 cm luces menores a 4 metros.
h = 20 cm luces menores a 5.5 metros.
h = 25 cm luces menores a 6.5 metros.
h = 30 cm luces menores a 7.5 metros.
Cuando existen tabiques de ladrillo paralelos a la dirección
de las viguetas, es frecuente utilizar vigas chatas
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

28. Pre dimensionamiento de Losas:
2. Losas macizas:
h = 12 cm luces menores a 4 metros.
h = 15 cm luces menores a 5.5 metros.
h = 20 cm luces menores a 6.5 metros.
h = 25 cm luces menores a 7.5 metros.
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

29. Pre dimensionamiento de Vigas:
o Peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre.
o El ancho puede variar entre 0.3 a 0.5 mts. de altura.
Según Norma E-060, ancho mínimo 25 cm.
Es recomendable considerar vigas de igual peralte en ambas
direcciones.
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

30. Pre dimensionamiento de Vigas:
Dimensiones usuales de vigas:
• L <= 5.5 metros 25x50, 30x50
• L <= 6.5 metros 25x60, 30x60, 40x60
• L <= 7.5 metros 25x70, 30x70, 40x70, 50x70
• L <= 8.5 metros 30x75, 40x75, 30x80, 40x80
• L <= 9.5 metros 30x85, 30x90, 40x85, 40x90
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

31. Pre dimensionamiento de Columnas:
 Son elementos sometidos a carga axial y momento
flector, se debe considerar los efectos
simultáneamente.
 Si se trata de Edificaciones con un buen número de
pisos, se busca una sección tal que la carga axial en
servicio produzca un esfuerzo de compresión del
orden de 0.45 f´c.
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

32. Pre dimensionamiento de Columnas:
 Si se trata de edificaciones de pocos pisos y de luces
importantes, se busca una sección con más peralte en
la dirección donde el momento es crítico.
 Se recomienda los siguientes criterios de pre
dimensionamiento:
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

33. Pre dimensionamiento de Columnas:
Para edificios que tengan muros de corte en las dos
direcciones, tal que la rigidez lateral y la resistencia van
a estar principalmente controladas por los muros, las
columnas se pueden dimensionar suponiendo un área
igual a:
Área de columna = P(servicio) / 0.45f`c
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

34. Pre dimensionamiento de Columnas:
Para el mismo tipo de edificio, para las columnas con
menos carga axial, como es el caso de las exteriores o
esquineras, se podrá hacer con un área igual a:
Área de columna = P(servicio) / 0.35f`c
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

35. Pre dimensionamiento de Columnas:
Para edificios aporticados íntegramente, para lo cual se
recomienda no exceder de 3 o 4 pisos, debería
dimensionarse mediante alguna estimación del
momento de sismo, demostrando la experiencia que el
área necesario estará entre 1000 y 2000 cm2. (35x35,
40x40, 25x50, 30x60, 30x50, circulares de 40 o 50 cm
de diámetro)
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

36. Pre dimensionamiento de Columnas: (Según Morales)
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

37. Pre dimensionamiento de Placas:
La norma E 030 indica que un edificio estructurado con muros
de corte, debe contar con placas que sean capaces de absorber
el 80% de la fuerza cortante basal. Por ello, para pre
dimensionarlas se considera usar un área total tal que el
esfuerzo cortante resistente sea del orden de
0.53 ∗ 𝑓´𝑐 = 7.70 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
El procedimiento usado es el del método estático sugerido por
la norma de diseño sismo resistente, obteniendo con ello el
cortante basal al cual está sometida la estructura.
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES

38. Ejemplo
PREDIMENSIONAMIENTO DE
ELEMENTOS ESTRUCTURALES