Análisis técnico - económico del diseño sismo resistente por capacidad de un edificio en altura en san miguel de Tucumán
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Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología , Departamento de Ingeniería Civil
Resumen
RESUMEN
El objetivo del proyecto será evaluar desde el punto de vista técnico-económico qué propuesta de diseño estructural es la más conveniente: un diseño esencialmente elástico o un diseño con ductilidad completa. El caso en estudio corresponde a un edificio de planta baja y 10 pisos de altura desarrollado en la asignatura “Arquitectura y Urbanismo”, lo que enriquece lo oportunamente logrado. La metodología de análisis y diseño estructural se realizará en base a los reglamentos vigentes, INPRES CIRSOC 103 y el CIRSOC 201.
Para el modelado computacional de las estructuras propuestas se utilizará el Programa ETABS. Se busca concluir sobre las ventajas (principalmente económicas) que los distintos tipos de comportamiento estructural pueden brindar al momento de decidirse por la más conveniente.
Descripción
INDICE
1. INTRODUCCION...................................................................................... 1
2. ACCIONES PROPUESTAS........................................................................................................ 2
3. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 2
3.1 Objetivo General....................................................................................................... 2
3.2 Objetivos Específicos................................................................................................ 3
4. ALCANCE.................................................................................................................. 3
5. NORMATIVAS UTILIZADAS ............................................................................. 3
6. DISEÑO SÍSMORRESISTENTE Y METODOLOGÍA DE DISEÑO POR CAPACIDAD...................... 4
6.1 Diseño Sismorresistente ........................................................................................... 4
6.2 Ductilidad.................................................................................................................. 5
6.3 Factor de reducción.................................................................................................. 5
6.4 Filosofía del Diseño por Capacidad........................................................................... 6
6.5 ANALOGIA DE LA CADENA........................................................................................ 7
6.6 PASO A PASO DEL DISEÑO POR CAPACIDAD ......................................... 10
7. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES............................................ 11
8. DEFINICION DE LA ESTRUCTURA............................................................... 11
8.1 Columnas................................................................................................................ 13
8.2 Vigas........................................................................................................................ 13
8.3 Losas ....................................................................................................................... 13
8.4 Tabiques.................................................................................................................. 14
9. MODELO DE CALCULO................................................................................... 14
9.1 Rigidez de los elementos........................................................................................ 18
10. ANALISIS DE CARGA........................................................................................... 19
10.1 Cargas Permanentes............................................................................................... 19
10.2 Sobre carga de diseño ............................................................................................ 21
10.3 Cargas de viento ..................................................................................................... 22
10.4 Determinación de la acción sísmica............................................................... 27
10.5 Método estático ..................................................................................................... 29
10.6 Condiciones de regularidad estructural .................................................... 32
10.7 Control de deformaciones...................................................................................... 36
10.8 Efecto P-DELTA ....................................................................................................... 38
11. Formas y Participaciones Modales........................................................................ 40
12. Esfuerzos para el dimensionado ............................................................... 41
13. DISEÑO ESTRUCTURAL SEGÚN CIRSOC 103-2021..................................... 42
13.1 SELECCIÓN DE ELEMENTOS A DIMENSIONAR .................................... 43
13.2 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL.................................... 45
13.3 Selección del mecanismo de colapso ............................................................ 45
13.4 Factores de reducción de resistencia ............................................................ 47
13.5 Diseño de vigas....................................................................................................... 48
13.6 Limitaciones dimensionales:................................................................................... 48
13.6.1 Resistencia a flexión: ...................................................................................... 48
13.6.1.1 Redistribución de momentos: ..................................................................... 49
13.6.1.2 Diseño de la armadura longitudinal ...................................................... 50
13.6.1.3 Interrupción y anclaje de armadura longitudinal .................................. 53
13.6.2 Armaduras transversales......................................................................... 54
13.6.2.1 Cortes por capacidad...................................................................................... 58
13.6.2.2 Corte ultimo y tensión ultima........................................................................ 58
13.6.2.3 Armadura trasversal de pandeo y confinamiento.................................... 60
13.6.2.4 Armadura trasversal de corte......................................................................... 61
13.6.2.4.1Zona de rotulas plásticas: ............................................................................. 61
13.6.2.4.2Zona normal.................................................................................................... 61
13.7 Diseño de columnas................................................................................................ 65
13.7.1 Factor de sobrerresistencia flexional de vigas:............................................. 65
13.7.2 Factor de sobrerresistencia flexional en columnas..................................... 67
13.7.2.1 Diseño a flexión y esfuerzo axial.................................................................. 68
13.7.2.2 Solicitaciones de diseño para columna donde se prevé la formación de rotulas
plásticas en un extremo. ..................................................................................... 69
13.7.2.3 Solicitaciones de diseño para columna donde se prevé la formación de rotulas
plásticas en ambos extremos.................................................................................... 70
13.7.2.4 Solicitación de diseño para columnas donde no se prevé la formación de rotulas
plásticas. 71
13.7.2.5 Momento de diseño ................................................................................... 71
13.7.2.6 Corte de diseño.............................................................................................. 72
13.7.2.7 Esfuerzo axial de diseño .................................................................................. 73
13.7.2.8 Determinación del factor de amplificación dinámica............................ 73
13.7.3 Diseño de armadura Longitudinal ............................................................ 75
13.7.4 Carga axial máxima de diseño en compresión: ......................................... 77
13.7.4.1 Longitud de la zona de formación potencial de rotulas plásticas ...... 77
13.7.5 Diseño de la armadura transversal.............................................................. 79
13.7.5.1 Diseño de la armadura transversal en zonas de formación potencial de rotulas
plásticas. 79
13.7.5.2 Contribución del hormigón a la resistencia al corte......................... 81
13.7.5.3 Diseño de la armadura transversal en zonas normales.................... 81
14. DISEÑO DEL NUDO VIGA-COLUMNA............................................................. 88
14.1 Generalidades......................................................................................................... 88
14.2 Ancho efectivo del nudo......................................................................................... 88
14.3 Limitación de la tensión nominal horizontal de corte.................................... 89
15. TABIQUES DE HORMIGON ARMADO................................................. 91
15.1 Descripción ............................................................................................................. 91
15.2 Tabiques en voladizo .............................................................................................. 92
15.3 Limitaciones dimensionales.................................................................................... 92
15.4 Rigidez..................................................................................................................... 93
15.5 Diseño a flexión y esfuerzo axial................................................................... 93
15.5.1 Solicitaciones ultimas en la base ............................................................ 93
15.6 Comportamiento .................................................................................................... 95
15.7 Estimación de armadura longitudinal en la base ....................................... 96
15.8 Separación máxima de armadura longitudinal........................................ 97
15.9 Verificación de armadura longitudinal en estado último............... 98
15.10 Envolvente de momentos....................................................................... 101
15.11 Dimensionado de armaduras Longitudinales.......................................... 102
15.11.1 Verificación de las armaduras longitudinales............................ 103
15.12 Factor de sobrerresistencia flexional del tabique ................................... 105
15.13 Longitud de la rótula plástica e interrupción de la armadura longitudinal.......... 105
15.14 Armadura transversal ................................................................................. 106
15.14.1 Confinamiento .......................................................................................... 106
15.14.2 Corte ..................................................................................................................... 108
15.14.2.1 Esfuerzo de corte de diseño ................................................................ 108
15.14.2.2 Máxima resistencia requerida a corte...................................................... 108
15.14.2.3 Tensión nominal de corte....................................................................... 109
15.14.3 Armadura Vertical......................................................................................... 112
15.14.4 Pandeo.................................................................................................................. 114
15.15 Comparación de armaduras transversales............................................. 116
16. DISEÑO ESTRUCTURAL SEGÚN CIRSOC 201, 2005 ............................ 119
16.1 Elementos a dimensionar..................................................................................... 119
16.2 Diseño por resistencia (según Cirsoc 201)................................................. 119
16.3 Resistencia requerida ........................................................................................... 120
16.4 Diseño de vigas..................................................................................................... 121
16.4.1 Flexión simple ............................................................................................ 121
16.4.2 Hipótesis de cálculo....................................................................... 122
16.4.3 Limitaciones dimensionales................................................................ 123
16.4.4 Diseño de armadura longitudinal .......................................................... 123
16.4.4.1 Redistribución de momentos .................................................................. 126
16.4.4.2 Armadura mínima en elementos solicitados a flexión .................... 126
16.4.4.3 Longitud de anclaje.................................................................................... 127
16.4.4.4 Empalmes de Armaduras (Aplicable a ambos diseños)................. 127
16.4.4.5 Límites para la separación de la armadura......................................... 128
16.5 Armadura transversal ........................................................................................... 129
16.5.1 Corte requerido .................................................................................................... 129
16.5.2 Contribución del hormigón..................................................................... 129
16.5.3 Contribución del acero ......................................................................... 130
16.5.4 Limitaciones superiores e inferiores a la contribución al acero........... 130
16.5.5 Separación de Armadura de Corte (Estribos).......................................... 130
16.5.6 Longitud Resistente ............................................................... 131
16.6 DISEÑO DE COLUMNAS .................................................................... 134
16.6.1 Generalidades....................................................................................................... 134
16.6.2 Solicitaciones........................................................................................................ 134
16.6.3 Métodos simplificados.............................................................................. 135
16.6.4 Diagramas de interacción ......................................................................... 137
16.6.4.1 Armadura Longitudinal necesaria......................................................................... 138
16.6.4.2 Longitud de Anclaje ............................................................................... 138
16.6.4.3 Empalme de Armadura....................................................................... 138
16.6.5 Armadura Transversal........................................................................ 138
16.6.5.1 Disposición de Estribos a lo Largo de Columna ..................... 139
17. TABIQUES DE HORMIGON ARMADO............................................................. 143
17.1 Generalidades (Según circos 201-2005)................................................ 143
17.2 Dimensionado....................................................................................................... 143
17.3 Elemento a dimensionar....................................................................................... 143
17.4 Diseño a flexión y esfuerzo axial................................................................ 143
17.5 Armadura transversal ........................................................................................... 145
18. ANALISIS DE PRECIOS .................................................................................. 148
19. COMPUTO DE MATERIALES.......................................................................... 150
20. RESULTADOS ......................................................................................................... 153
21. CONCLUSIONES .............................................................................................. 158
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................... 160
Palabras clave
Citación
Brizuela, M. A. (2024). Análisis técnico-económico del diseño sismorresistente por capacidad de un edificio en altura en San Miguel de Tucumán [Proyecto final de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología].