DISEÑO ESTRUCTURAL PARA EDIFICACIONES 21

DOCENTE
ING. NESTOR ALEJANDRO CRUZ CALAPUJA
ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL
“ANALISIS ESTRUCTURAL Y DE
RESULTADOS DE UNA EDIFICACION TIPO
VIVIENDA EMPLEANDO SOFTWARE ETABS”

1. ALCANCE
Ing. Néstor Alejandro Cruz Calapuja
El proyecto abarca el análisis y diseño de una
vivienda residencial de cuatro niveles, enfocándose en los
elementos estructurales principales como columnas,
placas, vigas, losas y muros. Se utilizo el software ETABS
para modelar y analizar la estructura, aprovechando sus
capacidades avanzadas para realizar análisis estáticos y
dinámicos. El diseño se realizo utilizando el Reglamento
Nacional de Edificaciones (RNE).

2. DESCRIPCION DEL PROYECTO
La vivienda está destinado fundamentalmente a
edificación multifamiliar (uso vivienda)
1. Distribución:
- Primer nivel: Tres dormitorios, dos baños, sala,
comedor, cochera y tienda
- Segundo, tercer y cuarto nivel: Tres dormitorios, dos
baños, lavandería, sala, comedor y cocina
2. Ubicación:
Departamento : Lima
Provincia : Lima
Distrito : Ventanilla

3. NORMATIVA
En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán
las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de
Edificaciones (R.N.E.):
- Cargas Norma E-020
- Diseño Sismorresistente Norma E-030
- Concreto Armado Norma E-060
- Albañilería Norma E-070
- Suelos y Cimentaciones Norma E-050

4.CONCEPCION Y ESTRUCTURACION
Paso 1: Identificación de Muros
Existentes:
Se inspecciono y mapeo
todos los muros de carga en
los ejes X y Y que tengan
continuidad
Paso 2: Cálculo de la Densidad
de Muros
Se calculo la densidad de
muros en cada eje.
Nota importante: Los muros
portantes de albañilería
según la norma E 070 deben
tener una longitud mínima
1.20m Muros continuos que se repiten en el eje Y
Muros continuos que se repiten en el eje X

4.CONCEPCION Y ESTRUCTURACION
Paso 3: Revisión de datos
Según los valores ingresados,
se observa que no se cumple
con los requisitos en el eje X.
Para solucionarlo, se realizó un
cambio de muros de soga a
cabeza, pero esto tampoco fue
suficiente. Por esta razón, se
realizó el cálculo con placas, lo
cual sí cumplió con los
requisitos.
Es por ello que la estructuración
nos da un sistema mixto de
albañilería confinada en el eje Y
(R=3) y placas en el eje X (R= 6)
R: Factor de reducción sísmica
según norma E 030
Muros continuos verticales que se repiten en el eje Y
Muros continuos verticales que se repiten en el eje X

5. PREDIMENSIONAMIENTO
Paso 1: Placas
Para el predimensionamiento de
Placas se planteo ubicaciones
simétricas y continuas y se verifico en
cada punto
Placas

Paso 2: Columnas
columnas se planteo ubicaciones
simétricas y continuas y se verifico
cada punto
Placas
Columnas
Muros de albañilería portantes

Paso 3: Vigas
Para el predimensionamiento de vigas se utilizó el siguiente criterio:
donde “h” es el peralte de la sección de viga, “b” es el ancho y “ln” es la luz
libre.
Por lo tanto, para las vigas en el eje X:

Paso 3: Vigas
Vigas principales
eje X (0.40m x 0.25 m)
Vigas principales
eje Y (0.40m x 0.25 m)
Vigas Secundarias
(0.25m x 0.20 m)

Paso 4: Losa aligerada
la losa aligerada se tomó el paño con
la luz más crítica, en este caso tiene
una luz libre de longitud igual a 4.45m
por lo que aplicando el siguiente
criterio del Ing Antonio Blanco Blasco:
Se elige una losa aligerada de
espesor 0.20m, cuyo peso según la
norma E.020 es de 300 kgf/m2. Paño mas largo

6 MODELAMIENTO EN EL ETABS
Paso 1: Creación de las grillas de
la edificación

Paso 2: Definir materiales y
elementos

Paso 3: Se dibujo los elementos como columnas, vigas, muros y losa
aligerada

Paso 4: Definir apoyos de la
edificación
los apoyos de una edificación
se refieren a las condiciones de
soporte aplicadas a la estructura
en el modelo de análisis
estructural. Estas condiciones
determinan cómo se transmiten
las cargas desde la estructura al
suelo y cómo se restringen los
movimientos en diversas
direcciones
Apoyo tipo
empotrado

Paso 5: Definir
Cargas
Las cargas son
fuerzas que actúan
sobre una estructura.

Paso 6: Definir Masa de la
edificación
Es fundamental para
asegurar que los análisis
estructurales sean precisos y
que la estructura esté
diseñada para soportar
adecuadamente las cargas y
fuerzas a las que estará
sometida.

Paso 7: Asignar brazos
rígidos a las vigas de la
edificación
Asignar brazos rígidos
correctamente es importante
para capturar la rigidez y el
comportamiento realista de
las conexiones en una
estructura. Esto ayuda a
mejorar la precisión del
análisis y a asegurar que el
diseño sea seguro y eficiente

Paso 8: Asignar Pier
labels o las etiquetas de
pilares
Se utilizan para identificar
y categorizar diferentes
segmentos de muro en un
modelo de edificio. Estas
etiquetas ayudan a definir
la ubicación y propiedades
de los segmentos de
muro para su análisis y
diseño

Paso 9: Asignar la división
por elementos finitos, o
malla (mesh)
Este proceso consiste en
subdividir un elemento
grande y complejo (como un
muro) en elementos más
pequeños y manejables para
permitir un análisis más
detallado y preciso de las
propiedades estructurales y
comportamientos del modelo

Paso 10: Asignar diafragma rígido para
cada piso.
Sirve para simular que los pisos se
comportan como elementos rígidos en su
plano, distribuyendo las cargas
horizontales de manera uniforme entre
los elementos verticales (muros y
columnas).

Paso 11: Espectro de respuesta Espectro de respuesta eje X
Parámetros utilizados según la norma E
030
Espectro de respuesta eje Y
Se utiliza para representar la respuesta máxima de
una estructura de un grado de libertad a un
conjunto de excitaciones sísmicas, considerando
diferentes periodos de vibración

7 ANALISIS ESTRUCTURAL
Análisis Estático y dinámico
7.1 Patrones de carga por sismo
estático (LOAD PATTERNS)
los patrones de carga por sismo estático
se utilizan para simular las fuerzas
sísmicas aplicadas a una estructura en un
análisis estático equivalente. Estos
patrones de carga son esenciales para
diseñar estructuras que puedan resistir
cargas sísmicas de acuerdo con las
normativas sísmicas.
Se asignaron patrones de cargas por
sismo estático en el eje X y Y

7.2 Definir casos de carga (LOAD
CASES)
"Casos de Carga" son
combinaciones específicas de
diferentes patrones de carga que
se aplican a una estructura para
realizar análisis estructurales
detallados. Un Load Case define
cómo se aplican las cargas y en
qué secuencia, permitiendo a los
ingenieros evaluar la respuesta de
la estructura bajo diversas
condiciones de carga.

7.3 Verificación de los modal
cases
(también conocido como Análisis
Modal Espectral) en la normativa
E.030 Diseño Sismorresistente.
Este procedimiento se utiliza para
analizar la respuesta sísmica de
una estructura considerando sus
modos naturales de vibración y
sus correspondientes periodos y
masas.
- La norma indica que por piso se
necesita como mínimo unos 3
modos
- Como son 4 pisos por 3 son 12
modos

7.4 Combinaciones de carga del
edificio (LOAD COMBINATIONS)
son combinaciones de varios Load
Cases (Casos de Carga) que se
utilizan para evaluar la respuesta
total de una estructura bajo
diferentes escenarios de carga.
Estas combinaciones son
esenciales para asegurarse de que
la estructura puede soportar todas
las posibles combinaciones de
cargas que pueda experimentar
durante su vida útil, conforme a
los códigos y normativas de
diseño.

7.5 La asignación de PIERS
(elementos de muro) en muros
de albañilería
Sirve para garantizar la estabilidad
y resistencia de los muros frente a
cargas.

8 ANALISIS DE RESULTADOS
8.1 Visualización de
desplazamientos
Esto permite ver cómo se
deforma tu estructura bajo
las cargas aplicadas,
incluyendo cargas estáticas y
dinámicas.

8.2 Verificación del sistema estructural
Se verifican cuanto soporta los muros,
columnas debido a un sismo dinámico en X
y Y.

8.3 Verificación de las Derivas
Las derivas que se extraen de
Etabs son derivas elásticas es por
ello que se le debe multiplicar por
un parámetro
donde R parámetro sísmico, todo
esto para convertirlas en derivas
inelásticas y estas a su vez deben
ser menor a una deriva limite
0.007 de concreto armado la
norma E 0.30

8.4 Verificación de periodos y
nodos de vibración
Son importantes para entender el
comportamiento dinámico de las
estructuras

8.5 Verificación de
irregularidades
verificación de masas
Como se aprecia nuestra
edificación no tiene
irregularidad de masas

8.6 Verificación de
irregularidades
verificación de Rigidez
Como se aprecia nuestra
edificación no tiene
irregularidad de rigidez en el
eje X y Y

8.7 Resultados
Una vez completadas todas las
verificaciones y realizadas las
modificaciones necesarias en el
edificio, se puede proceder a
utilizar cualquier dato requerido
de ETABS. Con esto, se concluye el
análisis estático y dinámico del
edificio

9 DISEÑO ESTRUCTURAL
9.1 Diseño de losa aligerada
-La losa se diseñará por flexión y corte para la
primera combinación de carga
Combo 01 = 1.4 CM + 1.7 CV

9.3 Diseño de vigas
Las vigas se diseñarán por flexión y corte para la envolvente
de combinaciones de carga.

Del diseño entonces se obtuvo todas las secciones de la viga del eje 1 armada con dos varillas longitudinales de 5/8’’
tanto en la parte superior como inferior.
9.5 Diseño de columnas
Las columnas se diseñarán por flexo-
compresión y por cortante
Se realiza el diseño por flexocompresión de
todas columnas.

Del diseño entonces se obtuvo todas las secciones de la viga del eje 1 armada con dos varillas longitudinales de 5/8’’
tanto en la parte superior como inferior.
10 CONCLUSIONES
1.Precisión y Eficiencia en el Diseño: ETABS
permite un diseño estructural preciso y eficiente,
optimizando la seguridad y cumpliendo con las
normativas mediante herramientas avanzadas que
manejan diversas cargas y automatizan cálculos.
2.Evaluación Detallada del Comportamiento
Estructural: ETABS facilita una evaluación
exhaustiva del comportamiento de la estructura
bajo diferentes cargas, permitiendo la detección
temprana de problemas y asegurando soluciones
de diseño adecuadas para mejorar la resiliencia
estructural.
3.Mejora en la Toma de Decisiones y
Optimización de Recursos: El análisis con ETABS
proporciona información crucial para optimizar el
uso de materiales y recursos, mejorando la
eficiencia y sostenibilidad del proyecto y
facilitando la colaboración interdisciplinaria.

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