Diseño completo de un edificio de 3 plantas

Diseño completo de un edificio de 3 plantas Ricardo Herrera Mardones Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Santiago, Chile Marzo de 2007 Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con coordinación del Ing. Ricardo Herrera

1.- Introducción PRESENTACIÓN DEL EJEMPLO • Edificio de uso habitacional. • Ubicado en una zona de sismicidad alta • Tres Pisos • Distribución regular de espacios requeridos • Requerimientos arquitectónicos • Zonas libres • Altura de piso

2. Estructuración ESTRUCTURACIÓN GENERAL Acción Estática Sistema Resistente Acción Sísmica

2. Estructuración SISTEMA RESISTENTE ESTÁTICO • Losa de Hormigón en todos los pisos. • Columnas de acero de sección doble T • Criterios: • Cumplir con los requerimientos de arquitectura • Ubicación: • Cada 7 m en ambas direcciones

2. Estructuración SISTEMA RESISTENTE ESTÁTICO • Vigas de acero de sección doble T • Criterios: • Lograr un espesor de losa en los rangos convencionales. • Minimizar el uso de acero • Ubicación: • Ancho tributario de 3,5m para cada una de las vigas.

2. Estructuración SISTEMA RESISTENTE SISMICO • Marcos perimetrales • 2 ejes resistentes en cada dirección • Vigas y columnas • Acero ASTM A36 • Sección doble T

3. Cargas GENERAL - Peso propio Cargas Estáticas - Sobrecarga de uso Cargas Cargas Sísmicas

3. Cargas CARGAS ESTÁTICAS • Cargas estáticas • Peso Propio • Elementos Estructurales • Losa, vigas estáticas, vigas sísmicas, columnas estáticas, columnas sísmicas • Elementos no estructurales • Tabiques, terminaciones de piso, terminaciones de cielo, otros. • Sobrecarga de uso • Uso habitacional : 1961 [N/m^2]

3. Cargas CARGAS ESTÁTICAS • Resumen de cargas estáticas * Dimensiones a definir más adelante ** No considera peso de elementos estructurales sísmicos pues ellos son incluidos directamente por el programa de modelación sísmica.

3. Cargas CARGAS SÍSMICAS W1 W1 Q1 W2 M·a Q2 W2 Q1 + Q2 = Q Cortante basal Movimiento del suelo • Cargas sísmicas • Método elástico estático Q = Cs · W

3. Cargas CARGAS SÍSMICAS • Coeficiente sísmico: • Peso sísmico: • Considera cargas de peso propio y un 25% de la sobrecarga de uso • Corte sísmico basal: • Resumen de cargas sísmicas:

4. Diseño de elementos estáticos GENERAL • Consideraciones generales: • Método LRFD de las especificaciones del AISC del 2005 • Uso de columnas y vigas de acero ASTM A36 de sección doble T • Factor de reducción de sobrecarga por área tributaria: 0.804 • Combinación de cargas: 1.2 * Peso Propio + 1.6 * Sobrecarga

4. Diseño de elementos estáticos LOSA • Diseño de Losa • Modelo • Espesor requerido: • Espesor dispuesto: 12cm (debido a problemas acústicos y de vibración)

4. Diseño de elementos estáticos VIGAS ESTÁTICAS • Diseño de vigas estáticas • Modelo ( ya incluye el peso propio del perfil ) • Esfuerzo último • Perfil elegido: W16x31

4. Diseño de elementos estáticos VIGAS ESTÁTICAS • Cálculo de resistencia

Cálculo de deformaciones 4. Diseño de elementos estáticos VIGAS ESTÁTICAS

4. Diseño de elementos estáticos COLUMNAS ESTÁTICAS • Diseño de columnas estáticas • Modelo P incluye peso propio y sobrecarga sobre el área tributaria de cada columna • Esfuerzo último (incluye el peso propio de la columna) • Perfil elegido: W 8x28

4. Diseño de elementos estáticos COLUMNAS ESTÁTICAS • Cálculo de resistencia

4. Diseño de elementos estáticos COLUMNAS ESTÁTICAS

5. Diseño de marco sísmico GENERAL • Consideraciones generales: • Método LRFD de las especificaciones del AISC del 2005, en conjunto con las disposiciones sísmicas del AISC del año 2005. • Uso de columnas y vigas de acero ASTM A36 de sección doble T • Combinación de cargas: 1.4 * (Peso Propio + Sobrecarga+Sismo) 1.4 * (Peso Propio + Sobrecarga-Sismo)

5. Diseño de marco sísmico MODELO • Aspectos generales del modelo sísmico • Modelación en Sap 2000 • Solo se modelan los elementos sismo-resistentes • Las vigas estáticas son incluidas como peso propio • Las columnas estáticas son modeladas como una columna equivalente • Se considera un diafragma rígido por cada piso • Las fuerzas sísmicas son modeladas como cargas y momentos puntuales en el centro de gravedad de cada piso • Se considera el efecto P-D y P-d

5. Diseño de marco sísmico MODELO Columna estática equivalente Disposición de perfiles Modelo sísmico

5. Diseño de marco sísmico MODELO Cargas estáticas Cargas sísmicas

5. Diseño de marco sísmico PERFILES Perfiles utilizados en el marco sísmico

5. Diseño de marco sísmico ESFUERZOS Momento combinado Momento combinado Diagrama de momento marco sísmico para el sismo en dirección Y Carga axial combinada Diagrama de carga axial marco sísmico para el sismo en dirección Y

5. Diseño de marco sísmico RESISTENCIA DE VIGAS

5. Diseño de marco sísmico RESISTENCIA DE COLUMNAS

5. Diseño de marco sísmico DESPLAZAMIENTOS

5. Diseño de marco sísmico COLUMNA FUERTE VIGA DÉBIL

5. Diseño de marco sísmico VIGA FUERTE COLUMNA DÉBIL

5. RESULTADOS CUBICACIÓN

5. RESULTADOS ESQUEMAS

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