Este documento presenta los objetivos y conceptos básicos de la ingeniería estructural, así como los criterios para el predimensionamiento de elementos estructurales como losas, vigas y columnas. Explica que la ingeniería estructural aplica conocimientos de mecánica para diseñar estructuras de manera segura y económica. Luego, detalla los objetivos del análisis estructural y del diseño, así como las normas y códigos utilizados. Finalmente, provee recomendaciones iniciales para el tamaño de los elementos estruct

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ANALISISESTRUCTURAL I
ESTRUCTURACIÓNY 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. OBJETIVOSDE LA INGENIERÍAESTRUCTURAL
 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. 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.
OBJETIVOSDE LA INGENIERÍAESTRUCTURAL

5.  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.
OBJETIVOSDE LA INGENIERÍAESTRUCTURAL

7. CAPITULO II
ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTO

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

9. • 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.
B. CARACTERÍSTICASDELOSMATERIALES.

10. 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).
B. NORMATIVIDADY CÓDIGOSDEDISEÑO.

11. B. CARGAS ACTUANTES.

14. 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.
C. ESTRUCTURACIÓN.

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

18. • Tipos de vigas
Elementos estructurales:

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

20. 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.
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

22. 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. <
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

23. 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.
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

24. 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.
1.2.PRE-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. 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.
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

27. 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
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

29. 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
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

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

32. 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.
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

33. 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.
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

34. 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
1.2.PRE-DIMENSIONAMIENTO

36. 1.1.ESTRUCTURACIONY PREDIMENSIONAMIENTO

39. 1.1.ESTRUCTURACIONY PREDIMENSIONAMIENTO

40. DSADSA
• SADSADSA