Manual de Diseño de estructuras para arquitectura

Índice del Manual de Diseño de estructuras para arquitectura

Introducción CAPÍTULO I EL DISEÑO ESTRUCTURAL Propiedades estructurales básicas Principales materiales estructurales Elementos estructurales básicos Elementos lineales Elementos planos Elementos de superficie curva Principales sistemas estructurales Sistemas formados por barras Sistemas a base de placas Otros sistemas estructurales Sistemas de piso Sistemas para edificios de varios pisos CAPÍTULO II CONCRETO REFORZADO Introducción Características de los materiales Concreto Acero de refuerzo Diseño de estructuras de concreto Características, acción y respuesta de los elementos de concreto El dimensionamiento de elementos de concreto reforzado Diseño por estados límite (Reglamento de Construcciones del Distrito Federal) Carga axial Notación Ag (cm2): área total de la sección Ac (cm2): área del núcleo de concreto confinado por el refuerzo helicoidal. f’c (kg/cm2): resistencia del concreto fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del concreto (4200 más común en México) As (cm2): área de acero del refuerzo longitudinal Ps (adimensional): cuantía volumétrica del refuerzo helicoidal Ae (cm2): área del alambre helicoidal s (cm): paso d (cm): diámetro del elemento dn (cm): diámetro del núcleo Fórmulas Concreto simple Concreto con refuerzo longitudinal y recubrimiento Concreto simple con refuerzo helicoidal, sin recubrimiento Concreto con refuerzo longitudinal y helicoidal, con recubrimiento Datos estructurales del edificio Tensión Notación Ft (kg): resistencia del concreto a la tensión f´c (kg/cm2): resistencia del concreto Ag (cm2): área total de la sección As (cm2): área de acero fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero Fras: factor de reducción para el acero en tensión (0.90) Flexión simple Notación f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy= (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero Mn= (kg-m ó kg-cm): momento nominal Mr (kg-m ó kg-cm): momento resistente b (cm): base de la sección d (cm): peralte efectivo de la sección q (adimensional): índice del refuerzo p (adimensional): cuantía de acero As (cm2): área de acero Fr (adimensional): factor de reducción de resistencia Cortante Notación f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy= (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero b (cm): base de la sección d (cm): peralte efectivo de la sección p (adimensional): cuantía de acero As (cm2): área de acero Fr (adimensional): factor de reducción de la resistencia (0.80) Vc (kg): resistencia nominal a cortante del concreto Vcr (kg): resistencia de diseño a cortante del concreto Vsr (kg): resistencia de diseño a cortante del acero Vcsr (kg): resistencia total de diseño (concreto y acero) s (cm): separación entre estribos Diseño por viento Notación Cd: factor de forma (-1.75) K: factor correctivo (1.20) V (km/h): velocidad del viento p (kg/m2): presión del viento Vd (km/h): velocidad de diseño Cimentaciones superficiales (mampostería) Notación w(kg/m): carga lineal sobre el cimiento fr (kg/cm2): capacidad de carga del terreno k (kg/cm2): esfuerzo unitario del mortero (1.0) c (cm): corona del cimiento b (cm): base del cimiento v (cm): vuelo del cimiento p (cm): profundidad del cimiento CIMIENTOS DE CONCRETO B= base del cimiento H= profundidad del cim P= peso sobre la cimentación p Rt= resistencia del terreno b= ancho del muro CIMENTACIÓN (Zapatas) Notación f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero P (ton): carga total sobre la zapata qa (ton/m2): capacidad de carga del terreno Af (m2): área efectiva de la zapata c (cm): distancia del borde de la columna o muro al de la zapata d (cm): peralte efctivo h (cm): altura de la sección r (cm): recubrimiento del refuerzo As (cm2): área de acero l (mts): lado de la zapata lc (cm): lado de la columna Cimentaciones profundas SUBSTITUCIÓN Pe= peso total del edificio Ae= área toral del edificio (en la planta baja) Pt= peso del metro cúbico de tierra (1.5 ton para la ciudad de México) h= altura de al cimentación substituida PILAS f= diámetro del fuste en cm ATi= área tributaria por piso n= número de pisos PILOTES Losas (una dirección) Introducción. Notación f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero w (kg/m2): carga total sobre la losa d (cm): peralte efectivo h (cm): altura total de la sección r (cm): recubrimiento del refuerzo M- (kg-m): momento negativo M+ (kg-m): momento positivo l (cm): largo de la sección Fr (adimensional): factor de reducción (0.9) . (adimensional): constante p (adimensional): cuantía de acero pmin (adimensional): cuantía mínima de acero As (cm2): área de acero Asmin (cm2): área mínima de acero s (cm): separación del refuerzo Ascontr (cm2): área de acero por contracción scontr (cm): separación del refuerzo por contracción Fórmulas LOSAS (dos direcciones) Vigas Notación f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero fs (kg/cm2): esfuerzo permisible del acero (0.6fy) Pb (adimensional): porcentaje balanceado de acero p (adimensional): porcentaje de acero (0.5Pb) K (adimensional): valor de la gráfica (Mu/bd2) b (cm): base de la sección d (cm): peralte efectivo de la sección h (cm): altura total de la sección (d+r) Mu (kg-m o kg-cm): momento último resistente As (cm2): área de acero r (cm): recubrimiento del refuerzo Vc (kg): esfuerzo cortante real Vcr (kg): esfuerzo cortante resistente s (cm): separación del refuerzo transversal Fr (adimensional): factor de reducción (0.9) Av (cm2): área de la varilla VIGAS HIPERESTÁTICAS Método de Cross Columnas Notación Mu (ton-m): momento último en la columna Pu (ton): peso último en la columna f´c (kg/cm2): resistencia del concreto fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero p (adimencional): cuantía del acero (0.025) r (cm): recubrimiento del refuerzo ea (cm): excentricidad accidental d (cm): lado de la sección interna h (cm): lado mayor de la sección externa b (cm): lado menor de la sección externa Fr (adimensional): factor de reducción (0.75) As (cm2): area de acero (0.025) de (cm): diámetro del estribo db (cm): diámetro del refuerzo longitudinal I (cm4): momento de inercia de la sección E (cm3): módulo de elasticidad del concreto CAPÍTULO III ESTRUCTURAS DE ACERO Introducción Grandes alturas Grandes claros Máximo aprovechamiento del área Reducido peso de la estructura en relación con su capacidad de carga Tiempo reducido de ejecución al utilizar elementos prefabricados Facilidad de montaje Posibilidad de demostrar la estructura Ventajas y Desventajas Principios generales de diseño de estructuras metálicas Clasificación de las estucturas metálicas Miembros estructurales y conexiones Tensión Compresión Notación Rc (kg): resistencia a la compresión At (cm2): área total de la sección transversal n (adimensional): coeficiente para determinar la resistencia de miembros comprimidos (1.0) (adimensional): parámetro de esbeltez de una columna K (adimensional): factor de longitud efectiva de columnas (1.0) Kl/r (adimensional): relación de esbeltez de una columna (Kl/r)´c (adimensional): relación de esbeltez de columnas comprimidas axialmente que separan los intervalos de pandeo elástico e inelástico l (cm): longitud libre de una columna r (cm): radio de giro E (kg/cm2): módulo de elasticidad del acero (2,040,000) Flexión Notación L (cm): distancia entre puntos del patín comprimido de una viga soportada lateralmente. Lu (cm): longitud máxima no soportada lateralmente, para la que un miembro en flexión puede desarrollar todavía el momento plástico. Mr (kg-cm): resistencia de diseño a flexión. Fr (adimensional): factor de reducción de la resistencia (0.9) Z (cm3): módulo de sección plástico (manual) fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero (2530) S (cm3): módulo de sección elástico (manual) Qs (adimensional): factor de reducción de la resistencia en compresión de elementos planos no atiezados (1.0) Se (cm3): módulo de sección elástico efectivo de secciones cuyo patín comprimido es tipo 4 y está compuesto por elementos planos atiezados b ó bf (cm): base de la sección (manual) t ó tf (cm): grueso del patín de la sección Mu (kg-m): momento resistente nominal de una sección Mp (kg-cm): momento plástico resistente nominal de un miembro en flexión J (cm4): constante de torsión de Sain Venant (manual) I (cm4): momento de inercia (manual) E (kg/cm2): módulo de elasticidad del acero (2,040,000) C (adimensional): coeficiente que depende de la ley de variación del momento flexionante a lo largo del eje de una barra en flexocompresión (1.0) Ca (adimensional): coeficiente que interviene en el cálculo del área de atiezadores en trabes arma-das (secciones I o H= 1.0, y las demás= 0.0) My (kg-cm): momento correspondiente a la iniciación de la fluencia en una sección Xu: coeficiente adimencional G (kg/cm2): módulo de elasticidad al esfuerzo cortante del acero (784,000) d (cm): peralte (manual) r (cm): radio de giro (manual) Cortante Notación Vr (kg): resistencia de diseño a cortante Vn (kg): resistencia nominal a cortante t o tf (cm): grueso del alma (manual) b o tw (cm): peralte del alma (manual) K (adimensional): coeficiente que interviene en el cálculo de la resistencia al cortante de almas de vigas y trabes armadas Aa (cm2): área del alma de una trabe a (cm): distancia entre atiezadores transversales en una trabe h o T (cm): peralte del alma CAPÍTULO IV ESTRUCTURAS DE MADERA Maderas estructurales Coníferas Latifoliadas Madera contrachapeada Valores especificados de resistencias ymódulos de elasticidad de madera de especies coníferas Valores especificados de resistencias y módulos de elasticidad de madera de especies latifoliadas Valores especificados de resistencias y módulos de elasticidad y módulo de rigidez de madera contrachapeada de especies coníferas Factores de reducción de resistencia para madera maciza y contrachapeada Tensión Notación Tr (kg): resistencia de diseño a la tensión Fr (adimensional): factor de resistencia f´tu (kg/cm2) Esfuerzo en tensión paralelo a la fibra An (cm2): área neta del miembro At (cm2): área total Ap (cm2): área de perforaciones s (cm): paso g (cm): gramil Compresión Notación Pr (kg): resistencia a compresión de un miembro Fr (adimencional): factor de reducción f´cu (kg/cm2): esfuerzo de compresión paralelo a la fibra A (cm2): área total de la sección Pcr (kg): carga crítica de pandeo E (kg/cm2): módulo de elasticidad del tipo de madera K (adimensional): factor para determinar la longitud de columnas (1.0) Lu (cm): longitud libre de columna Kd (adimensional): factor de modificación por duración (1.33) Kc (adimensional): factor de modificación por compartición de carga (0.90) Kh (adimensional): factor de modificación por humedad (0.80) Flexión Notación Mr (kg-cm): momento resistente a flexión Fr (adimensional): factor de reducción f´fu (kg/cm2): esfuerzo a la flexión s (cm3): módulo de sección F (adimensional): factor de estabilidad lateral Cs (adimensional): factor de esbeltez Ck (adimensional): factor de esbeltez crítico Lu (cm): largo efectivo del elemento Cortante Notación Vr (kg): resistencia de diseño a cortante f´vu (kg/cm2): esfuerzo nominal a cortante del material A (cm2): área de la sección Ejercicios finales Nave industrial en Tuxpan. Caracteísticas del muelle Proyecto arquitectónico CORTE Y PERSPECTIVA MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL (Acero) Memoria de cálculo estructural Cálculo de columnas de esquina, de borde y central, 3 x 7 pisos = 21 columnas Cálculo de trabes de esquina, borde y central de entrepisos y azotea= 6 trabes Losas de concreto, esquina, borde y central, de entrepisos y azoteas= 6 losas Cálculo de tipo de cimentación= mixta substitución-losa-pilotes. Procedimiento Cálculo de losas Cálculo de peso de losas Trabes Bajada de cargas p/columnas Cálculo de columnas Cálculo de peso del edificio Cálculo de cimentación Anexos Pesos volumétricos de los materiales Arenisca (chilucas y canteras) Basaltos (piedra braza) Granito Mármol Riolita Pizarras Tepetates Tezontles Caliza Arena de grano de tamaño uniforme Arena bien granulada Arcilla típica del valle de México Caliche Concreto simple con agregados de peso normal Concreto reforzado Mortero de cal y arena Mortero de cemento arena Aplanado de yeso Tabique macizo hecho a mano Tabique macizo prensado Bloque hueco de concreto ligero Bloque hueco de concreto Bloque hueco de concreto prensado Vidrio plano Caoba, encino y Pino Cedro Oyamel Azulejo Mozaico de pasta Granito o terrazo de 30 x 30 Loseta asfáltica Diámetros, pesos y áreas de varillas Valores máximo admisibles de la relación ancho/grueso (flexión) Porcentajes de Refuerzo para Secciones Rectangulares Momentos flexionantes y cortantes en vigas y losas GLOSARIO Bibliografía MEDIAFIRE