El documento presenta los objetivos y conceptos básicos de la ingeniería estructural, así como los criterios para el predimensionamiento de elementos estructurales comunes como losas, vigas y columnas. Se describen las características del suelo, materiales y normatividad aplicable, además de detallar fórmulas y valores típicos para el cálculo preliminar de dimensiones de acuerdo al tamaño de las luces. El documento provee una guía general para el análisis estructural inicial de proyectos de construcción.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ANALISIS ESTRUCTURAL I
ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO
ING. HECTOR AROQUIPA VELASQUEZ
PUNO, NOVIEMBRE 2012

2. LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL
• Ingeniería estructural es la aplicación de los conocimientos de
la Mecánica, ciencia que estudia las fuerzas y sus efectos, al
arte de diseñar estructuras.
• En el análisis estructural conjugamos conocimientos de ciencias
básicas aplicadas al arte de la ingeniería para encontrar fuerzas
y deformaciones en una estructura.

3. OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL
 Objetivo General
Identificar, estudiar alternativas, seleccionar, analizar y verificar
resultados de la solución estructural a un problema ingenieril,
teniendo presentes los criterios de funcionalidad, economía y
seguridad.
En el diseño estructural completo se distinguen dos etapas:
análisis y diseño.

4. OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL
Objetivo del Análisis
Determinar fuerzas internas (axiales, cortantes, momentos) y
deformaciones de una estructura, sobre la base de: una forma
dada de la estructura, del tamaño y propiedades del material
usado en los elementos y de las cargas aplicadas.

5. OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL
 Objetivo del Diseño
Selección de la forma, de los materiales y detallado
(dimensiones, conexiones y refuerzo) de los componentes que
conforman el sistema estructural.
Ambas etapas son inseparables, parecería que se empieza por el
diseño, ya que es en esta etapa donde se crea y luego se analiza,
pero las cosas no terminan ahí, se requiere verificar que las
fuerzas encontradas en el análisis, si son soportadas y resistidas
con los materiales y dimensiones seleccionadas, por lo tanto
volveríamos al diseño, es decir, el proceso es iterativo.

7. CAPITULO II
ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

8. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
GENERALIDADES
DESARROLLO DE LA MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO.
A. EXPLICAR LAS CARACTERÍSTICAS DEL ANTEPROYECTO
ARQUITECTÓNICO.
Ambiente.
Servicios
Áreas de uso

9. B. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES.
• Estudio del suelo:
• 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑎 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑢𝑎𝑑𝑎.
• 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
• 𝐸𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 (𝐾𝑎) = 0.29
• 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 1.20 𝑚.
• Características y propiedades de los materiales:
• Concreto:
• 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝑓´𝑐 = 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑐 = 200,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 2´000,000 𝑡𝑜𝑛/𝑚2
• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 = 0.15
• Acero de Refuerzo:
• 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜, 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜 60, 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ( 𝑓𝑦 ) = 4200 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 =
4.2 𝑡𝑜𝑛/𝑐𝑚2
• 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐸𝑠 = 2´000,000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
• 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝜇 = 0.0021
• Ladrillo.

10. B. NORMATIVIDAD Y CÓDIGOS DE DISEÑO.
USO PARA EL DISEÑO DE CONCRETO ARMADO Y CONCRETO SICLOPEO
• Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)
• Norma E-020 → Determinación de Cargas (pesos propios, S/C)
• Norma E-030 → Determinación de Fuerzas Sísmicas
• Norma E-060 → Diseño sísmico en Concreto Armado
• Norma E-070 → Diseño en Albañilería
• Norma E-050 → Aspectos relativos a Suelos y Cimentaciones.
• Código – Instituto Americano Del Concreto. (ACI - 318).

11. B. CARGAS ACTUANTES.

14. C. ESTRUCTURACIÓN.
A. Consiste en la elección
de los elementos
estructurales y su
distribución en base a
los ejes primarios y
secundarios (por
recepción de carga).
B. La distribución en base
a los ejes es aprovechar
la regidez de las
mismas.

16. Elementos estructurales:
• Tipos de Losas
• Losa macizas
• Losas nervadas
• Losas aligeradas
SEGÚN SU SECCIÓN TRANSVERSAL SEGUN LA DIRECCIÓN DEL ARMADO
SEGÚN EL MATERIAL
Y MÉTODO
SEGÚN LAS CONDICIONES DE APOYO
CONSTRUCTIVO

18. Elementos estructurales:
• Tipos de vigas

19. Elementos estructurales:
• COLUMNAS
• PLACAS – MUROS DE CORTE

20. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
A. LOSAS ALIGERADOS
El Reglamento Nacional de Construcciones da peraltes mínimos para no
verificar deflexiones: “ En losas aligeradas continuas 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 (se recomienda la siguiente relación) :
𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟏𝟖 (1)
𝒉 ≥ 𝑳 / 𝟐𝟓 (2)
Donde:
ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑠𝑎
𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎)
𝑙/18 → material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientas
convencionales.
𝑙/25 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientas
adecuados.

22. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
A. LOSAS ALIGERADOS
De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios
de dimensiones:
PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)
ℎ = 17 𝑐𝑚 <4 𝑚
ℎ = 20 𝑐𝑚 4 𝑚. ≤ 5.5 𝑚. <
ℎ = 25 𝑐𝑚 5 𝑚. ≤ 6.5 𝑚. <
ℎ = 30 𝑐𝑚 6 𝑚. ≤ 7.5 𝑚. <

23. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
B. LOSAS MACIZAS
De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios
de dimensiones:
PERALTE DE LOSA LUZ MAS CRITICA (M)
ℎ = 12 @ 13 𝑐𝑚 𝐿<4 𝑚
ℎ = 15 𝑐𝑚 L ≤ 5.5 𝑚.
ℎ = 20 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 6.5 𝑚.
ℎ = 25 𝑐𝑚 𝐿 ≤ 7.5 𝑚.

24. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
C. LOSAS NERVADAS
DISPOSICIONES PARA LOSAS NERVADAS – E 60
• 8.11.1 Las losas nervadas consisten en una combinación monolítica
de nervios o viguetas regularmente espaciados y una losa colocada
en la parte superior que actúa en una dirección o en dos direcciones
ortogonales.
• Para viguetas de distancias separadas en 70 cm. Se puede
considerara el siguiente dimensionamiento.
ANCHO DE VIGUETA PERALTE LUZ
10 @ 15 𝑐𝑚 35 cm L < 7.5 𝑚
10 @ 15 𝑐𝑚 40 cm L < 8.5 𝑚
10 @ 15 𝑐𝑚 50 cm L < 9.5 𝑚

26. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
D. VIGAS - PERALTE. (principales)
Al pre dimensionar 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 / 𝟏𝟎 (1)
𝒉 = 𝑳 / 𝟏𝟐 (2)
Donde:
criterio práctico frente a sismos
ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎
𝐿 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚𝑎𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎)
𝑙/10 → material de pésima calidad, mano de obra no calificada y equipos y herramientas
convencionales.
𝑙/12 → material de buena calidad, mano de obra calificada y equipos y herramientas adecuados.

27. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
E. VIGAS – BASE (principales)
𝒃 = 𝒉/𝟐 (1)
𝒃 = 𝟐𝒉 / 𝟑 (2)
Donde:
𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎
ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎
F. VIGAS SECUNDARIAS.
Se recomienda la siguiente relación:
𝒉 = 𝑳/𝟏𝟒 (1)
𝒃 = 𝒉/𝟐 (2)
Donde:
𝑏 → 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎
ℎ → 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎

29. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
G. VIGAS
De las relaciones anteriores, podemos dar los siguientes criterios
de dimensiones (como dimensiones usuales):
PERALTE DE VIGA Dimensiones (cm)
𝑙 ≤ 5.5 𝑚 25 × 50, 30 × 50
𝑙 ≤ 6.5 𝑚 25 × 60, 30 × 60; 40 × 60
𝑙 ≤ 7.5 𝑚 25 × 70; 30 × 70; 40 × 70; 50 × 70
𝑙 ≤ 8.5 𝑚 30 × 75; 40 × 75; 30 × 80; 40 × 80
𝑙 ≤ 9.5 𝑚 30 × 85; 30 × 90; 40 × 85; 40 × 90

31. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
H. 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 pre dimensionamiento:
𝑃 (𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑜)
a) Columnas Centrales : Área de columna =
0.45∗𝑓´ 𝑐
b) Columnas Exteriores o Esquineras :
𝑃 ( 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 )
Área de Columna =
0.35 ∗ 𝑓´𝑐

32. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
I. 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.
• Para pre-dimensionar los muros se puede utilizar un método
aproximado, el cual consiste en calcular las fuerzas cortantes en la
base con el método establecido en la Norma E.060 e igualarlos a la
suma de la resistencia al corte de los muros, dada por:
𝑉𝑐 = 0.53 ∗ 𝑓 ′𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝐿 .
donde:
𝑏 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠
𝐿 = 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠
𝐸𝑠𝑡𝑒 𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑦 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑏𝑒𝑟á 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑢𝑎𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑙𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 𝑢𝑛 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑠í𝑠𝑚𝑖𝑐𝑜.

33. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
J. CISTERNA Y TANQUE ELEVADO
La cisterna será construida en
concreto armado en su totalidad, con
paredes de espesor de 10 @ 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.

34. 1.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO
K. ESCALERAS
• La escalera de concreto es una losa dentada e inclinada, que
nos permite subir o bajar de un nivel a otro.
• Una escalera está conformada por tramos, descansos y
barandas. Los tramos están formados por escalones; y los
escalones, por pasos y contrapasos

36. 1.1. ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

39. 1.1. ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

40. DSADSA
• SADSADSA