manual diseno estructural 2013

MANUAL DE DISEO ESTRUCTURAL SISTEMA CONSTRUCTIVO TITANHOMES 2013

MANUAL DE DISEO ESTRUCTURAL Sistema Constructivo TITANHOMES

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INDICE. Pgina

1.0 INTRODUCCION. 03 2.0 DESCRIPCION DEL SISTEMA. 03 3.1 ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL. 04

3.2 Criterio de Diseo. 04 3.3 Diseo por Estados Lmites de Agotamiento Resistente. 05 3.4 Diseo por Estados Lmites de Servicio. 05

3.4.1 Flechas. 06 3.4.2 Diseo por Fatiga. 06

3.4 Cargas. Factores de Carga o Mayoracin. Combinaciones de Carga. 06 3.4.1 Cargas. 06 3.4.2 Factores de Carga o Mayoracin y Combinaciones de Carga. 07 3.4.3 Excepciones a los Valores de las Combinaciones Bsicas Anteriores. 07 3.4.4 Comentarios. 07

4.1 RESISTENCIA TEORICA DE LA ESTRUCTURA. FACTORES DE MINORACION. 08 4.2 Cargas Axiales. 08 4.3 Cargas Transversales. 08 4.4 Esfuerzos Cortantes. 09

4.4.1 Losas de Entrepiso y Cubierta. 09 4.4.2 Vigas y Dinteles. 10

4.5 Esfuerzos Longitudinales sobre Muros. 10 4.5 Esfuerzos Perpendiculares sobre Muros. 10 4.6 Rigidez Lateral Paredes. 11

5.0 DETALLES ESTRUCTURALES DEL SISTEMA. 11 6.0 REGISTRO FOTOGRFICO. 14 7.0 EJEMPLO DE DISEO. 15

7.1 Descripcin. 16 7.2 Clculo de los Elementos del Techos Bajo Cargas Gravitatorias. 17

7.2.1 Elementos de Techo. 17 7.2.2 Clculo de la Viga Eje 5 entre Ay B. 18 7.2.3 Elementos de Pared. 19

7.3 Verificacin por Carga Lateral Ssmica. 20 7.4 Verificacin por Cargas de Viento. 22 7.5 Conexiones. 26

8 RECOMENDACIONES. 27 9 REFERENCIAS. 27 10 TABLAS. 27

10.1 Tabla No. 1 Caractersticas geomtricas y estructurales de los elementos 28 del Sistema Constructivo TITANHomes para el clculo de losas y vigas.

10.2 Tabla No. 2 Clculo de losas de entrepiso de 150 y 200 mm de espesor 29 con paneles y Splines laminados de 38 mm.

10.3 Tabla No. 3 Clculo de losas de cubierta de 150 y 200 mm de espesor 31 con paneles y Splines laminados de 38 mm.

10.4 Tabla No.4 Clculo de losas de entrepiso de 0.15 m de espesor con Splines 33 laminados de 38 mm simples y reforzados con Pl cal 26.

10.5 Tabla No.5 Clculo de losas de cubierta de 0.15 m de espesor con Splines 35 laminados de 38 mm simples y reforzados con Pl Cal 26.

10.6 Tabla No. 6 Clculo de muros a compresin. 36 10.7 Tabla No. 7 Clculo de columnas a compresin. 37


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Panel BLS

1.0 INTRODUCCIN.

El Manual de Diseo Estructural del Sistema Constructivo TITANHomes tiene como objetivo principal establecer los parmetros mnimos requeridos para el diseo de edificaciones modernas de forma tal que estructuralmente sean seguras y eficientes, brindando la informacin necesaria para que los ingenieros estructurales puedan llevar a cabo los clculos y diseos de los elementos componentes del sistema.

2.0 DESCRIPCION DEL SISTEMA.

Panel ArmourWall

Piezas Spline

El Sistema Constructivo TITANHomes se basa fundamentalmente en la utilizacin de elementos compuestos por dos tableros TitanBoard (Ab) de 12.5 mm de espesor, adheridas a un ncleo central de poliestireno expandido (EPS) mediante un adhesivo especial y vigas denominadas Splines que constan de tres tableros TitanBoard unidas por el adhesivo especial.

Los paneles se producen en un surtido que

abarca espesores de 0.10 m, 0.15 m y 0.20 m, pudiendo tener un ancho mximo de 1,22 m y longitudes entre 2.44 m y 3.66 m.

En todo el permetro del panel TitanWall (Aw)

se presenta una hendidura de 40 mm de profundidad y un ancho variable de igual espesor al ncleo de EPS, donde se colocan las piezas llamadas Splines, cuya seccin transversal es de 38 mm de espesor y ancho igual a 75 mm, 125 mm y 175 mm que corresponden respectivamente a los espesores de paneles de 100 mm, 150 mm y 200 mm, con una longitud mxima de 3.66 m.

Los Splines son las encargadas de conectar los

diferentes elementos que conforman la estructura. La conexin entre paneles es a travs de dos Splines unidos entre s por un adhesivo especial y atornillados mecnicamente, lo que garantiza que la pieza quede integrada en una sola unidad. La separacin de los tornillos es de 0,31m.

Figura 2.1 Piezas del Sistema Constructivo. TITANHomes

Panel ArmourWall

Spline

Figura 2.2 Panel ArmourWall con Spline.

Con el conjunto de piezas que componen el catlogo del Sistema Constructivo TITANHomes, se pueden lograr gran variedad de tipologas arquitectnicas en uno o varios niveles de altura, tanto en viviendas y oficinas, como en centros comerciales, escolares y de negocios, as como en habitaciones de hoteles y cabaas tursticas entre otros.


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Figura 2.3 Vivienda de un nivel construida con el Sistema Constructivo TITANHomes.

Figura 2.4 Vivienda de dos niveles construida con el Sistema Constructivo TITANHomes

Una caracterstica distintiva de las edificaciones

construidas con el sistema lo constituye la disminucin considerable de las cargas muertas de la estructura y por consiguiente una disminucin considerable de los elementos necesarios para su soporte, simplificndose los trabajos de cimentacin. Adems, es perfectamente combinable con otros sistemas de construccin, pues los materiales que se utilizan son compatibles con cualquier producto base cemento y aglomerantes de cal, puzolanas, arenas de todo tipo y en especial con el yeso y todos sus derivados.

3.1 ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL.

3.2 Criterio de Diseo.

Para las estructuras del Sistema Constructivo TITANHomes contempladas en este Manual de Diseo Estructural, se consideran bsicamente dos estados lmites; el estado limite de agotamiento resistente, que define la seguridad ante acciones extremas, durante la vida til esperada de la estructura y el estado lmite de servicio, que define los requisitos funcionales.

Los estados lmites de agotamiento resistente

varan de un miembro a otro y diferentes estados lmites se pueden aplicar a un miembro dado, tal y como se indica en los prximos captulos.

Mediante el estado lmite de agotamiento

resistente se verificar si los elementos o miembros de la estructura tienen la capacidad para soportar la demanda de carga de forma segura, sin alcanzar colapso o deformaciones permanentes. Por otro lado, mediante el estado lmite de servicio se verificar si la deformabilidad de los elementos o miembros ante la demanda de carga esta bajo los lmites de los cdigos.

Se recomienda como filosofa de diseo del

Sistema Constructivo TITANHomes, que la demanda de cargas calculadas por gravedad, viento y sismo sean resistidas por las paredes, entrepisos y techo de las edificaciones construidas con los elementos compuestos del sistema.

El anlisis de cargas para determinar la demanda

de las solicitaciones en los elementos de la estructura deber desarrollarse de acuerdo a los criterios bsicos de ingeniera siguiendo los parmetros de diseo establecidos en los diferentes cdigos y normas avalados internacionalmente.

Es recomendable realizar los estudios de suelo

para cada proyecto de construccin que lo amerite, con el objetivo de poder determinar los siguientes parmetros:


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a) Capacidad admisible del suelo a la profundidad de desplante de las fundaciones.

b) Presencia de suelos expansivos. c) Tipo de perfil de suelo, factor que afecta

directamente la magnitud de la demanda ssmica.

La presencia de suelos expansivos en el sitio,

involucrara el diseo estructural de la losa de piso, donde el espesor de la losa, las dimensiones de las vigas, cantidad y distribucin de acero de refuerzo, dependern del grado de expansibilidad del suelo.

La presin de hinchamiento, propiedad tpica de

un suelo expansivo, ofrece una presin a la losa de piso contraria a la gravedad, la cual dependiendo del peso de la edificacin y su rea total se establece la presin neta sobre la losa.

3.3 Diseo por Estados Lmites de Agotamiento Resistente.

El criterio fundamental para el estado limite de

agotamiento resistente esta dado por la siguiente expresin simplificada:

i Qi i Ri

Demanda en condiciones de servicio Limite de Servicio

El criterio del estado lmite de servicio es

prevenir la interrupcin en el uso funcional y daos a las estructuras durante su uso normal diario. Si bien un mal funcionamiento no resulta en colapso de la estructura o prdida de vida o lesiones, puede ser un serio perjuicio o menoscabo al usufructo de la estructura y conducir a reparaciones costosas. En una estructura flexible es inaceptable despreciar las condiciones de servicio. Hay esencialmente tres tipos de comportamiento estructural que pueden llevar al lmite de servicio:

1. Excesivo dao por pandeo, deslizamiento

o agrietamiento que puede requerir un excesivo mantenimiento.

2. Excesiva flecha o rotacin que puede

afectar la apariencia, funcin o drenaje de la estructura, o que puede causar daos a componentes no estructurales y sus conexiones.

3. Vibracin excesiva por viento o cargas

variables que afectan el bienestar de los ocupantes de la estructura.

Donde:

Qi = Efecto de las solicitaciones previstas no mayoradas.

i = Factor de mayoracin correspondiente a la solicitacin Qi.

Ri = Resistencia terica de la estructura, sus miembros o conexiones.

i = Factor de minoracin de la resistencia terica.

3.4 Diseo por Estados Lmites de Servicio.

Las condiciones de servicio son el barmetro del

xito en la prctica de la ingeniera, lo que de manera muy sencilla puede expresarse como:

La verificacin del estado lmite de servicio

concierne al adecuado desempeo de las condiciones de solicitacin. Si bien se supone comportamiento elstico, algunos componentes estructurales debern ser estudiados con respecto a su comportamiento bajo las acciones que actan a largo plazo.

Es difcil especificar valores lmites de

desempeo estructural basado en consideraciones de servicio, porque depende de una gran gama de tipos de estructura, su uso y las reacciones fisiolgicas subjetivas.

Por ejemplo, el movimiento estructural en

hospitales deber ser claramente menor al de un edificio industrial. La percepcin humana de los niveles de movimiento estructural est muy lejos


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de los movimientos que pueden causar algn dao estructural. Las solicitaciones y sus apropiadas combinaciones as como los valores lmites aceptables deben ser determinados cuidadosamente por el ingeniero estructural tomando en consideracin la reaccin de los ocupantes a la respuesta de la estructura.

3.3.1 Flechas.

Las limitaciones que se imponen a la flexibilidad

de las estructuras suelen ser dictadas por la naturaleza de los elementos no estructurales de la construccin, tales como paredes revestidas y recubrimientos de techos, ms que por consideraciones de comodidad y seguridad de sus ocupantes. Al igual que otras limitaciones, varan con el tipo de miembro y la solucin ms satisfactoria depende del buen criterio de los ingenieros calificados.

Las normativas en general consideran limitar las

flechas de los forjados o losas en general a L/400 para el caso que sustentan tabiques y divisiones de elementos cermicos recubiertos con morteros o pasta de yeso, L/500 si la losa sustenta o descansa en otros elementos sensibles y L/250 si la losa ni sustenta ni descansa en elementos constructivos diferentes de los estructurales.

3.3.2 Diseo por Fatiga.

En las edificaciones convencionales las

variaciones en la intensidad de las cargas se presentan tan pocas veces o producen fluctuaciones tan pequeas de tensiones que por lo general no es necesario incorporar consideraciones de diseo por fatiga. Sin embargo, deber hacerse un estudio cuidadoso para evitar las grietas por fatiga y su propagacin cuando estn presentes fuentes potenciales de fatiga, tales como tensiones secundarias, tensiones debidas a deformaciones y tensiones debidas a movimientos fuera de su plano e igualmente cuando la falla de un solo miembro o elemento estructural puede conducir al colapso o falla catastrfica de la estructura.

3.4 Cargas. Factores de Carga o Mayoracin. Combinaciones de Carga.

Las estructuras diseadas por los estados lmites

de agotamiento resistente deben soportar los efectos de las acciones a que pueden ser sometidas durante las distintas etapas de su vida til, con cierto grado de seguridad. Para garantizar este grado de seguridad en cuanto a las solicitaciones se establecen los valores de las cargas y sus factores de mayoracin, partiendo de mtodos semi-probabilsticos que aseguran que la probabilidad de que dichos valores sean superados, se mantenga dentro de lmites tcnico- econmicos admisibles.

Esto se logra con la introduccin de factores que

consideran las incertidumbres en los valores reales de las cargas, la duracin de las mismas y su simultaneidad de accin considerando las combinaciones de carga ms desfavorables.

3.4.1 Cargas.

Cargas Permanentes (D): Son las cargas

que durante la construccin y vida til de la estructura actan de forma permanente

Cargas de Uso, Servicio o Funcin (L): Carga de muebles, personas, equipos tecnolgicos, materiales almacenables y transportables, que se presentan en las edificaciones y obras civiles durante la construccin y la vida til y que responden a la funcin, servicio o uso. Su duracin y periodo de accin tienen un carcter variable y aleatorio. Tambin pueden ser consideradas como tales las cargas permanentes durante la construccin.

Cargas de Uso de cubierta (Lr): Carga de uso correspondiente a la cubierta de las edificaciones.

Carga de Viento (W): Efecto en forma de fuerza que surge en las estructuras y elementos de las edificaciones y obras civiles debido a la accin de los vientos extremos y no extremos sobre los mismos.


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Carga Ssmica (E): Efecto en forma de fuerza que surge en las estructuras y elementos de las edificaciones y obras civiles debido a la accin de los sismos.

Carga lateral de material confinado (H): Carga debido a la presin lateral del suelo, presin del confinado manto fretico o presin de material ensilado.

Carga de fluido (F): Carga debida al peso de fluidos con conocimiento preciso de la presin y mxima altura.

Carga de lluvia (R): Carga de lluvia Carga de nieve (S): Carga de nieve Cargas Ecolgicas y deformacionales (T):

Carga debida al efecto de la retraccin, fluencia, temperatura, asentamientos diferenciales relacionados con el tiempo.

3.4.2 Factores de Carga o Mayoracin y

Combinaciones de Cargas.

Las estructuras y componentes estructurales de las edificaciones y obras de ingeniera con el Sistema Constructivo TITANHomes, deben disearse para las solicitaciones de clculo o factorizadas obtenidas con las siguientes combinaciones bsicas, con las excepciones sealadas:

1) 1,4(D+F)

2) 1,2(D+F+T) + 1,6(L+H) + 0,5(Lr S R)

3) 1,2D + 1,6(Lr S R) + (0,5L 0,8W)

4) 1,2D + 1,6W + 1.0L + 0,5(Lr S R)

5) 1,2D + 1,0E + 1.0L + 0,2S

6) O,9D + 1,6W + 1,6H

7) 0,9D + 1,0E + 1,6H

3.4.3 Excepciones a los valores de las combinaciones bsicas anteriores.

a) El factor de carga o ponderacin de L en

las ecuaciones 3, 4 y 5 podr ser reducido

a 0.5, excepto para garajes, reas

comolugares de reunin pblica y todas las reas donde la carga de uso variable L, sea mayor que 500 kg/m2.

b) Cuando las cargas de viento W no han

sido reducidas por un factor direccional, se permite usar el coeficiente 1.3W en lugar de 1.6W.

c) Cuando las cargas efectivas de sismo

estn basadas en las fuerzas ssmicas en los niveles de servicio, se debe usar el coeficiente 1.4E en lugar de 1.0E.

d) El factor de carga sobre H ser fijado

igual a cero en las ecuaciones 6 y 7 si la direccin de la accin estructural debido a H es contraria a la carga de W o E. Donde la presin de la tierra lateral proporcione resistencia a las acciones estructurales de otras fuerzas, no ser incluidas en H pero ser incluida en la resistencia de diseo.

3.4.4 Comentarios.

En general el factor de carga de ponderacin

(1,2) de las cargas permanentes es inferior al de las cargas de uso (1,6) debido a que las cargas permanentes son determinadas de forma ms exacta y tienen una menor variabilidad. Las combinaciones de carga con 0,9D se incluyen especficamente para el caso donde una carga permanente ms alta reduce los efectos desfavorables de otras cargas, como pueden ser por ejemplo los casos de columnas con posible fallo a traccin o los posibles fallos de vuelco y deslizamiento en muros de contencin.

Se presentan los factores de ponderacin para

combinaciones especficas de carga. En la asignacin de estos factores se tiene en cuenta la probabilidad de ocurrencia simultnea de las cargas. Se incluyen la mayora o ms usuales combinaciones de carga pero no estn considerados todos los casos posibles.


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El proyectista estructural de cada edificio con el Sistema Constructivo TITANHomes, evaluar la existencia de otras combinaciones racionales de carga con un grado razonable de probabilidad de ocurrencia. El efecto de la ocurrencia de una o ms cargas debe ser considerado.

No debe ser considerado el efecto simultneo de

carga ssmica y de viento en una estructura TITANHomes.

Si existen circunstancias especiales que requieran una mayor seguridad sobre la resistencia de elementos particulares que los que se encuentran en la prctica usual, puede resultar apropiado para tales elementos un incremento de los factores de ponderacin sealados o una reduccin del factor de resistencia.

4.1 RESISTENCIA TEORICA DE LA ESTRUCTURA. FACTORES DE MINORACION.

De la revisin y estudio del comportamiento de

los paneles TitanWall bajo cargas axiales y transversales hemos determinado de forma preliminar los valores que asumiremos para el clculo y diseo de las estructuras

4.2 Cargas Axiales.

En el caso de las cargas axiales, el valor mximo

de tensin a compresin de las columnas y muros compuestos por los elementos del sistema corresponder a la resistencia terica Rc igual a 72,4 kg/cm2.

El factor de minoracin de la resistencia terica

ser igual a c = 0,6 para las columnas y c = 0,7 para los muros.

Se debe considerar la aplicacin del coeficiente

de reduccin por pandeo p, que tiene en cuenta la esbeltez de los elementos.

Por tanto la capacidad de carga de diseo de las

columnas y muros vendr dada por la expresin:

c . p. Rc . rea Tb

En las Tablas No 6 y 7 se recogen los valores para el clculo de los muros y columnas y se expresan los valores de capacidad de carga de diseo de los elementos de diferentes secciones transversales y alturas.

4.3 Cargas Transversales.

Para el clculo, revisin y diseo de las losas de entrepiso y cubierta sometidas a cargas transversales se deber utilizar como resistencia promedio de fallo a flexin el valor de:

Rf = 52.5 kg/cm2.


ser igual a f = 0,7, considerando la dispersin de los resultados reales obtenidos. Por tanto, la capacidad resistente de diseo a

flexin de las losas no superara el valor de:

f . Rf = 0,7 x 52.5 = 36.8 kg/cm2

Para facilitar los clculos, se han preparado las Tablas No 1, 2 y 3 para el clculo de las losas de entrepiso y de cubiertas, utilizando Splines de 38 mm, incluyndose los clculos de las deformaciones.

La informacin de las caractersticas

geomtricas y estructurales se muestra en la Tabla No 1.

Las cargas consideradas en la Tabla No. 2 para

los entrepisos corresponden a:

Cargas permanente (D) (kg/m2) Carga de peso propio Carga de piso 60 Carga de instalaciones 10 Cargas de uso (L) 200, 300, 400, 500 y 600

Las cargas consideradas en la Tabla No. 3 para

las cubiertas son:

Cargas permanentes (D) (kg/m2) Carga de peso propio Carga de impermeable + instalac. 20, 70 y 160 Cargas de uso (L) 60, 80, 100 y 200


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Por lo general, las combinaciones de carga ms desfavorables son las nmero 2 y 3.

Los momentos flectores se calculan con la

expresin

M*= (q*. L2)/8

Las deformaciones en el centro de la luz se determinan con la expresin

f = (5*q.L4)/384.EI

Las tensiones mayoradas se obtienen con la

expresin = M*/ W

Para otros estados de carga el usuario podr preparar sus propias tablas a modo de simplificar el proceso de clculo, revisin y diseo de la estructura que est desarrollando.

Para el clculo, revisin y diseo de las vigas y

dinteles sometidos a cargas transversales se deber utilizar como resistencia promedio de fallo a flexin el valor de:

Rf = 31.1 kg/cm2.


ser igual a f = 0,7, considerando la dispersin de los resultados reales obtenidos.

Por tanto, la capacidad resistente de diseo a

flexin de las vigas y dinteles no superara el valor de:

f . Rf = 0,7 x 31.1 = 21.77 kg/cm2

Para facilitar los clculos, se recoge en la Tabla

No 1 la informacin requerida para el clculo de vigas y dinteles compuestos por dos tableros verticales y dos vigas horizontales o Splines en los extremos superior e inferior rellenas con EPS densidad 20 Kg/m3.

Se ha incluido en este manual la posibilidad de

utilizar paneles TitanWall de 0.15 m de espesor con Splines reforzados con planchas de acero Cal 26, con el objetivo de incrementar la

capacidad de carga y reducir las deformaciones en las losas de entrepiso y cubiertas que por motivos arquitectnicos o estructurales resulte ms conveniente.

La resistencia promedio de fallo a flexin de

estos paneles con Splines reforzados con planchas de acero Cal 26 alcanzo el valor de:

Rf = 57.38 kg/cm2.


ser igual a f = 0,7, considerando la dispersin de los resultados reales obtenidos.

Por tanto, la capacidad resistente de diseo a

flexin de las losas no superara el valor de:

f . Rf = 0,7 x 57.4 = 40.2 kg/cm2

Para facilitar los clculos, se han preparado las Tablas No 4 y 5 para el clculo de las losas de entrepiso y de cubierta utilizando paneles con Splines normales y con Splines reforzados por medio de planchas de acero Cal 26.

Estas planchas cuyo espesor corresponde al Cal

26, con un ancho inferior en 10 mm al ancho del Spline y de igual longitud, se pegan y atornillan entre los tableros de TitanBoard, formando un sndwich que est integrado por 3 lminas de Ab y 2 planchas intermedias entre laminas.

La utilizacin de esta variante requiere de un

elevado nivel de control durante el proceso de fabricacin de los Splines reforzados.

4.4 Esfuerzos Cortantes.

4.3.1 Losas de Entrepiso y Cubierta.

Para el clculo, revisin y diseo de las losas de entrepiso y cubierta sometidas a cargas transversales se deber utilizar como resistencia promedio de fallo a cortante los siguientes valores:

Panel de 0.15 m de espesor y 1.22 m de ancho:

Rv = 2,233 kg


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El factor de minoracin de la resistencia terica ser igual a 0.80, considerando los resultados obtenidos en la totalidad de los ensayos realizados a los elementos del sistema, ya que en ningn caso se observo fallo del panel por cortante en los apoyos.

Rv*= 0.8 x 2,233 = 1,786 kg

Para un metro lineal de panel, la Rv* = 1,786/1.22 = 1,464 kg/ml

Rv* = 1,786/1.22 = 1,464 kg/ml

Los resultados correspondientes a los paneles de

0.10 m y 0.20 m se recogen en la Tabla No. 1.

Los esfuerzos de cortante mayorados se calculan con la expresin V*= (q*. L)/2

4.3.2 Vigas y Dinteles.

El cortante mayorado V* que acta sobre los

extremos de las vigas y dinteles, ser igual a la carga total mayorada por metro lineal que tributa sobre dichos elementos, multiplicado por la mitad de la luz de clculo.

Donde H es la altura de las vigas y dinteles en cm.

Los valores de Vr* para los diferentes valores de H se recogen en la Tabla No. 1.

Las vigas debern apoyar como mnimo 50 mm

sobre los apoyos extremos, en dependencia de las cargas que soporten. En el caso de los dinteles se puede evaluar su conexin con los muros a travs de Splines.

4.4 Esfuerzos longitudinales sobre muros

Los resultados de los ensayos realizados a escala

natural en muros construidos con los elementos del Sistema Constructivo TITANHomes, sometidos a cargas laterales paralelas al plano de la pared, han permitido establecer la formulacin matemtica para calcular la resistencia de las mismas, considerando su geometra y la influencia de las aberturas propias de las paredes.

Las expresiones desarrolladas consideran que

cuando: 0,29 Fn = 224 F1 < 0,29 Fn = F1

La capacidad resistente a cortante minorada (Vr*) de las vigas y dinteles, sin considerar el aporte que pudiera dar el ncleo central de

Donde: poliestireno expandido, es de:

Vr* = 2 x Tb x H x Rv*

Rv* = v x Rv

Rv = 19 kg/cm2

v = 0.7

Fn = Fuerza por unidad de longitud de pared (kg/ml) Aa = rea de aberturas (m2). Ap = rea de pared incluyendo aberturas (m2). L = Longitud de pared (m). H = Altura de la pared (m).

F1 =

Rv* = 0.7 x 19

Rv* = 13.3 kg/cm2

Vr* = 2 x 1,25 x H x 13.3

Vr *= 33.25 H (kg)

4.5 Esfuerzos perpendiculares sobre muros

Los resultados de los ensayos realizados a escala natural en muros construidos con los elementos del Sistema Constructivo TITANHomes, sometidos a cargas perpendiculares al plano de la pared, han


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permitido establecer la formulacin matemtica para calcular la resistencia de los mismos, considerando su geometra, condiciones de sustentacin y la influencia de las aberturas propias de las paredes que inciden en su comportamiento.

Las expresiones desarrolladas consideran que:

Fn = 460 . [1-(Lai / Lpi)]. (2.44 / Hi) Fd = . Fn

Donde:

Fn = Resistencia terica por unidad de rea de pared (kg/m2) Lai = Longitud de aberturas de la pared "" en metros (m): Lpi = Longitud de la pared "i" en metros (m): Hi = Altura de la pared "i" (m). = 0.9 Factor de minoracin Fd= Resistencia de diseo

4.6 Rigidez Lateral Paredes.

La ecuacin mostrada a continuacin, estima la rigidez lateral de las paredes del Sistema Constructivo TITANHomes bajo cargas paralelas al plano de la pared, instalada con los detalles tpicos mostrados en el punto 2.1,

Para 0,29 k = 1455F 1 Para < 0,29 k =

5.1 DETALLES ESTRUCTURALES DEL SISTEMA COSTRUCTIVO BLS.

Esta seccin se muestra los detalles tpicos

estructurales del Sistema Constructivo T I T A N H O M E S utilizados en la confeccin de los planos estructurales y arquitectnicos de una vivienda unifamiliar. La lista mostrada a continuacin muestra los detalles constructivos descritos en esta seccin:

a) Figura 5.1. Cimientos de paredes

exteriores (Seccin transversal). b) Figura 5.2. Cimientos de paredes

interiores (Seccin transversal). c) Figura 5.3. Conexin entre paneles en

esquinas (Vista de planta). d) Figura 5.4. Conexin perpendicular entre

paneles (Vista de planta). e) Figura 5.5. Conexin entre paneles (Vista

de planta). f) Figura 5.6. Conexin entre panel de techo

(Seccin transversal). g) Figura 5.7. Conexin entre paneles y losa

de cubierta de borde (Seccin transversal). h) Figura 5.8. Conexin entre paneles y losa

de cubierta intermedias (Seccin transversal).

i) Figura 5.9. Conexin entre paneles y losa de entrepiso de borde (Seccin transversal).

j) Figura 5.10. Conexin entre paneles y losa de entrepiso intermedias (Seccin transversal).

k) Figura 6.1. Paneles TitanWall. F

donde,

1 l) Figura 6.2. Splines. m) Figura 6.3. Dinteles de vanos de puertas y

ventanas. n) Figura 6.4. Expansin mecnica para

k = kg/m, Fuerza por unidad de longitud de pared (L). Aa = rea de aberturas (m2). Ap = rea de pared incluyendo aberturas (m2). L = Longitud de pared (m). H = Altura de la pared (m).

fijacin del Spline al cimiento. o) Figura 6.5. Adhesivo de unin entre el

Spline y los paneles ArmourWall. p) Figura 6.6. Tornillos auto-roscables de 2

pulg. de longitud, para unir el panel TitanWall al Spline.

F1 =


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Figura 5.1. Cimientos de paredes exteriores (Seccin transversal).

Figura 5.2. Cimientos de paredes interiores (Seccin transversal).

Observaciones para los cimientos de paredes

exteriores e interiores (Figuras: 5.1 y 5.2):

a) El ingeniero estructural responsable del diseo de la edificacin, determinar las dimensiones y tipo de acero de refuerzo de los cimientos, considerando la presencia o ausencia de suelos expansivos, y atendiendo a los recubrimientos mnimos de las normativas vigentes en el pas o en su defecto las establecidas en el ACI 318 vigente.

b) No se recomienda utilizar un concreto con una resistencia menor de 175 kg/cm2 (2500psi) a los 28 das.

c) Si la fijacin del panel TitanWall se realiza despus del vaciado de los cimientos, utilizar pernos de expansin, con las siguientes dimensiones mnimas: 10 mm x 100 mm @ 900 mm. Adems ser obligatorio colocar dichos pernos en las intersecciones de los cimientos, a una distancia mxima de 150 mm de los extremos de los Splines.

Figura 5.3. Conexin entre paneles en esquinas (Vista de planta).

Figura 5.4. Conexin perpendicular entre paneles (Vista de planta).


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Figura 5.5. Conexin entre paneles (Vista de planta).

Observaciones para las uniones entre paneles (Figuras: 5.3, 5.4 y 5.5):

a) Los espesores de los paneles estn

representados a escala con 150 mm de espesor, pero pueden variar en dependencia del tipo de panel a emplear.

b) El pegamento sellador siempre ser aplicada a 10mm del borde de los Splines y en dos cordones continuos.

c) Todos los elementos de fijacin como tornillos y clavos se colocaran entre ellos a un mximo de 300mm.

Figura 5.6. Conexin entre losas de techo (Seccin transversal).

Observaciones para las uniones entre paneles

(Figuras: 5.6 y 5.7):

a) El espesor de los paneles de la losa de cubierta est representado a escala con 150 mm, pero puede variar dependiendo de la separacin entre apoyos, demanda de cargas, entre otros factores.

b) Los clavos se colocaran entre ellos a un mximo de 300mm, velando que se repartan a tres a lo largo de cada junta.

c) El pegamento sellador siempre ser aplicada a 10mm del borde de los Spline y en dos cordones continuos.

Figura 5.7. Conexin entre paneles y losa de cubierta de borde (Seccin transversal).

Figura 5.8. Conexin entre paneles y losa de cubierta intermedias (Seccin transversal).


14

Figura 5.9. Conexin entre paneles y losa de entrepiso de borde (Seccin transversal).

Figura 5.10. Conexin entre paneles y losa de entrepiso intermedias (Seccin transversal).

Observaciones para las uniones entre paneles (Figuras: 5.7, 5.8, 5.9 y 5.10.):

a) Los espesores de los paneles y la losa estn representados a escala con 150 mm de espesor, pero pueden variar dependiendo del tipo de elemento a emplear.

b) Los tornillos de fijacin varan su longitud dependiendo del tipo de elemento a emplear.

c) Los clavos se colocaran entre ellos a un mximo de 300mm.

d) El adhesivo sellador siempre ser aplicada a 10mm del borde de los Splines y en dos cordones continuos.

6.0 REGISTRO FOTOGRAFICO.

El siguiente registro fotogrfico, muestra los principales elementos componentes del Sistema Constructivo T I T A N H O M E S .

Figura 6.1. Paneles TitanWall.

Figura 6.2. Splines.


15

Figura 6.3. Dinteles TitanWall de vanos de puertas y ventanas.

Figura 6.4. Expansin mecnica para fijacin del Spline al cimiento.

Figura 6.5. Adhesivo de unin entre el Spline y los paneles ArmourWall.

Figura 6.6. Tornillos auto-roscables de 2 pulg. de longitud, para unir el panel TitanWall al Spline.

7.1 EJEMPLO DE DISEO.

Antes de pasar a explicar el ejemplo de diseo de una edificacin resuelta con el Sistema Constructivo T I T A N H O M E S , es imprescindible enfatizar que las consideraciones aqu expresadas se corresponden con las normativas y mtodos de clculo de las estructuras que generalmente utilizan los pases de Latinoamrica y del Caribe, pero no constituye una norma de trabajo para el sistema.

Esta rea geogrfica ha sufrido el efecto de

sismos y huracanes de gran intensidad y es por ello las recomendaciones aqu expresadas deben servir de base para el anlisis personalizado de cada edificacin y nunca se podrn utilizar como especificaciones de diseo para acometer una obra sin el completamiento previo de un proyecto de estructuras elaborado por un ingeniero civil competente e idneo de acuerdo con la legislacin constructiva de cada pas.

Para facilitar el proceso de anlisis y diseo de

una estructura TITANHomes hemos completado este ejemplo que le permitir al proyectista comprender las soluciones estructurales planteadas y emprender un proyecto de estructuras de una edificacin con el Sistema Constructivo TITANHomes, conjugando las especificaciones generales aqu recogidas con las especificaciones y normativas particulares de cada pas en que se desarrolle el proyecto.


16

Este ejemplo muestra el procedimiento y las estimaciones realizadas para el clculo y revisin de una edificacin a construir en la Repblica de Panam, donde resulta obligatorio cumplir con las especificaciones generales comprendidas en el Reglamento de Diseo Estructural de la Repblica de Panam REP 2004 vigente.

7.2 Descripcin.

Figura 7.1. Elevacin frontal.

Figura 7.3. Elevacin lateral derecha.

Figura 7.4. Elevacin lateral izquierda.

La edificacin est ubicada en un rea urbana de la Ciudad de Panam; cimentada en perfil de suelo tipo E y con una capacidad admisible del suelo de 100kPa (1 kg/cm2). Las paredes no tendrn un acabado adicional, los paneles TitanWall sern pintados. El techo tendr un acabado mediante manto asfaltico.

A continuacin se muestra las elevaciones y la

planta arquitectnica, as como imgenes de la edificacin en su fase de ejecucin hasta su terminacin total.

Figura 7.2. Elevacin posterior.


17

Figura 7.5. Planta general arquitectnica.

Figura 7.6. Vista del inicio del montaje de los primeros paneles TitanWall.

Figura 7.7. Vista general con el montaje finalizado de los paneles TitanWall.

Figura 7.8. Vista de la edificacin terminada.

7.3 Clculo de los Elementos de Techo Bajo Cargas Gravitaras.

7.3.1 Elementos de Techo.

La carga muerta de techo est compuesta por el

peso propio del panel TitanWall de 0.15 m de espesor (42kg/m2) y el acabado del techo (20kg/m2). La carga viva mnima de techo es especificada por el REP-04 (60kg/m2).

La direccin corta del panel TitanWall (1,22m)

ser perpendicular a la direccin larga de la estructura (15,45m).


18

C

*

u

8,32m

15,45m

Direccin Cumbrera

La deflexin mxima estimada (L/323 = 1.13 cm) es menor de L/250 , lmite establecido por el sistema y que se corresponde con otros cdigos de diseo.

7.3.2 Clculo de la viga eje 5 entre A y B.

Las siguientes estimaciones muestran la relacin demanda/capacidad debido a cargas de gravedad sobre los paneles de techo,

Flexin

* = 1.20 (42+20) + 1.60 (60) = 170.4 kg/m2 Para 1.22 m de ancho: qu * = (1.22)(170.4) = 208 kg/m Lmax = 3.66m Mu* = [208(3.66)2]/8 = 348.3 kg-m u* = 348.3(100)/2090 = 16.7 kg/cm2

n = (0.70)(52.5) = 36.8 kg/cm2 Relacin demanda/capacidad = 16.7/36.8 = 0,45 1 OK

Cortante

Vu = (208)(3,66/2) = 381 kg Vn = (0.80)(2,233) = 1,786 kg (1,464 kg/m) Relacin demanda/capacidad = 381/1,786 = 0,21 1 OK

Deflexin mxima

EI = = 307,023,651 kg-cm2 Cs = (42+20) + 60 = 122 kg/m2 qs = (1,22)(122) = 149 kg/m (1.49 kg/cm) = 5 (1.49)(340)4 / (384

(307,023,651) = 1.13cm /L = 1 / 323

Considerando la alternativa ms desfavorable, el

ancho mximo tributario B ser igual a:

B = (3.40 + 1.33)/2 = 2.365 m

Se han considerado en los clculos las siguientes

cargas:

Peso propio del panel MBS de 150x12 de 1.22

= 42 kg/m2

Carga permanente de impermeable e instalaciones

= 20 kg/m2

Carga de uso de cubierta

= 60 kg/m2

Carga Total

= 122 kg/m2

q act viga = 2.365 ml x 122 kg/m2

q act viga = 289 kg/ml

q pp viga = 21 kg/ml (Peso supuesto)

q total viga = 310 kg/ml

Para una relacin /L = 1/250 con una luz de

clculo de 3.66 m tenemos:

EI req = 5 . 250 . 3.10 . 3663 / 384

EI req = 494,747,649 kg- cm2

Para una relacin /L = 1/250 con una luz de

clculo de 3.66 m tenemos:

EI req = 5 . 250 . 3.10 . 3663 / 384

EI req = 494,747,649 kg- cm2


19

u

V

u

u

La carga ms desfavorable correspondiente a la

combinacin 2 es igual a:

q* = 1.2 x (42 + 20) + 1.6 x 60 = 170.4 kg/m2

q* act viga = 2.365 x 170.4 + 1.2 x 21

q* dintel = 429 kg/ml

Para L = 3.66 m tenemos:

M* = 429 x 3.662/8 M* = 718.34 kg-m

Utilizando una viga de b = 0.20 m y h = 0.45 m

q act viga = 2.365 ml x 122 kg/m2

q act viga = 289 kg/ml

q pp viga = 38 kg/ml (Peso supuesto)

q total viga = 327 kg/ml

= 5 (3.27)(366)4 / (384 (1,220,646,232) = 0.63 cm /L = 1 / 585

La deflexin mxima estimada (L/585 = 0.63

cm) es menor de L/250 , lmite establecido por el sistema y que se corresponde con otros cdigos de diseo.

Cortante

tenemos de la Tabla No. 1 que:

Mr* = 725.4 kg-m

EI = 617,532,201 kg-cm2

Utilizando una viga de b = 0.15 m de ancho, la altura mnima seria de h = 0.60m,

Mr* = 865.5 kg-m

EI = 977,237,131 kg-cm2

Por cuestiones de diseo, como el techo es inclinado la viga tendr seccin variable, con una altura mnima de 0.30 m en el eje A, 0.91 cm en el eje B y 0.618 m en su centro, con 0.20 m de espesor para tener un amplio margen de seguridad. El peso aproximado promedio de una viga de 0.20 x 0.618 m es de 38 kg/ml, entonces:

q* act viga = 2.365 x 170.4 + 1.2 x 38

q* dintel = 449 kg/ml

Para L = 3.66 m tenemos:

M* = 449 x 3.662/8

M* = 752 kg-m

Mr* = 1,082 kg-m

Relacin demanda/capacidad = 752/1,082 = 0,70 1 OK

V * = q* dintel . (3.66/2) * = 449 . (3,66/2) *

Vu = 822 kg

Entrando en la Tabla No. 1, el cortante resistente para la altura sobre el apoyo de 0.30 m es de Vr = 998 kg

Relacin demanda/capacidad = 882 / 998 = 0,88 1 OK

7.3.3 Elementos de Pared.

La capacidad de diseo mnima del panel TitanWall de 0.15 m de espesor en una altura de 3.05 m es de 11,504 kg/ml, tal como se muestra en la Tabla No. 6 de clculo de muros a compresin.

Capacidad Pn = 11,504 kg/ml

Demanda b = 3,40 m (Mximo ancho

tributario de paredes) q * = 3,40[1,20 (42+20) + 1,60

(60)] + 1,2(42)(3,05) = 733 kg/m Relacin demanda/capacidad

= 733/11,504 = 0,064 1 OK

20


Parmetro Estimacin Altura H = 3,20m Coeficiente de perodo CT = 0,020

Coeficiente de aceleracin pico efectivo

Aa = 0,15 (Ciudad de Panam)

Coeficiente de aceleracin pico efectivo a la velocidad

Av = 0,15 (Ciudad de Panam)

Tipo de perfil de suelo E

Coeficiente del lmite superior del perodo

Cu = 1,50

Factor de sitio determinado Tabla 4.1.4.2.3A

Fa = 2,10

Factor de sitio determinado Tabla 4.1.4.2.3B

F = 3,35

Factor de modificacin de respuesta ssmica

R = 1,00

Factor de amplificacin de deflexin

Cd = 1,00

Ladeo inelstico i = 2% (0,02)

Ladeo elstico = i =

0,02 = 0,02

e C 1,00 d

Perodo de vibracin

3 3

T = CT (3,28H )4 = CT 3,28(3,2m)4 = 0,12seg

Perodo de diseo Td = TCu = 0,12x1,50 = 0,18seg

Coeficiente ssmico

C = 1.2 (Fv Av ) 2.5Fa Aa s RT 2/3 R d

1,2(3,35)(0,15) 2.5 (2,10)(0,15) Cs = 2/3 1.00 (0.18) 1,00

Cs = 1,89 0,79 Cs = 0,79

7.3 Verificacin por Carga Lateral Ssmica.

La siguiente tabla muestra la estimacin de peso de la estructura, el cual es igual a la masa ssmica, para este caso en especfico,

Elemento

rea (m2)

Peso por rea

de elemento (kg/m2)

Peso (kg)

Paredes 263.38 42 11,062 Techo + Acabado 155.87 62 9,664

Aleros + Acabado 10.33 62 641

Peso de estructura W 21,367 Peso de la estructura por metro

cuadrado de rea cerrada (132.13m2) 162 kg/m2

Se tendr en cuenta los siguientes puntos en la estimacin de la demanda de cortante basal sobre v la estructura,

Altura completa de las paredes, lo cual es

conservador en el anlisis, debido a que hay parte de la masa ssmica de la estructura proporcionada por las paredes que no excita la respuesta dinmica de la estructura.

Factor de modificacin de respuesta R = 1, por consiguiente la respuesta de la estructura antes cargas laterales ser elstica.

Categora ms crtica de perfil de suelo, Tipo E.

Centro de masa y rigidez de la estructura Cortante por traslacin directa y torsin

A continuacin se estima el periodo de vibracin fundamental, el coeficiente ssmico y la demanda cortante basal sobre la estructura resistente a cargas laterales.


21

Factor para considerar el incremento del cortante ssmico debido a torsin en planta

1,00

Cortante ssmico de diseo

Vx,y = CsW = 1.00[(0.79)(21,366 kg)] = 16,879 kg

i Li (m) Hi

(m) L/H Ap

(m2) Aa

(m2) Aa/Ap F Fn (kg/m)

A 15,60 2,44 6,39 38,06 7,32 0,19 1,33 463 B 12,05 3.05 3.95 36.75 6,60 0,18 1,33 515 C 3,40 3.05 1,11 10,37 0,00 0,00 0,74 1,127 D 15,60 2,44 6,39 38,06 6,58 0,17 1,33 546

La tabla mostrada a continuacin, estima la demanda de fuerza ssmica sobre cada pared en la direccin X, as como tambin su relacin demanda/ capacidad, la cual debe ser menor o igual a uno (Fu/Fn 1).

i ki (kg/m) ki/ki Fu (kg) Fu (kg/m) Fu/Fn A 630,787 0,248 4,191 269 0,58 B 675,445 0,266 4,488 372 0,72 C 536,250 0,211 3,563 1,048 0,93 D 698,032 0,275 4,637 297 0,54

Para este ejemplo en especfico, se designar a las paredes con una relacin largo/alto mayor o igual a uno (L/H 1) encargadas de resistir la carga lateral, esta decisin ser responsabilidad del ingeniero diseador de la estructura, conociendo que todas la paredes de la vivienda aportarn capacidad para resistir la demanda de carga lateral. Como mnimo, aproximadamente las paredes debern tener un largo de 2,44x1 = 2,44m.

La capacidad de las paredes se estimar con la

ecuacin mostrada en el epgrafe 4.4 para cargas paralelas al plano de la pared. La rigidez lateral de las paredes se estima con la mostrada en el epgrafe 4.6.

En la figura 7.5 se identifican las paredes (A),

(B), (C) y (D) encargadas de resistir la demanda de carga ssmica sobre la estructura en la direccin X,

La tabla mostrada a continuacin, estima la

capacidad nominal minorada Fn para cada pared resistente a carga lateral en la direccin X,

1

ki = 2,540,514 kg/m Fu = 16,879

Figura 7.5. Planta de identificacin de las paredes (A), (B), (C) y (D).


22

i Li (m) Hi

(m) L/H Ap

(m2) Aa

(m2) Aa/Ap F Fn (kg/m)

1 3,51 2,745 1,28 9,63 0,00 0,00 0,85 1,292 2 3,51 2,745 1,28 9,63 0,00 0,00 0,85 1,292 3 3,51 2,745 1,28 9,63 0,00 0,00 0,85 1,292 4 8,17 2,820 2,90 23.04 3,66 0,16 1,33 615 5 3,51 2,745 1,28 9,63 0,00 0,00 0,85 1,292 6 3,36 2,745 1,22 9,22 0,00 0,00 0,82 1,237 7 3,36 2,745 1,22 9,22 0,00 0,00 0,82 1,237 8 8,17 2,820 2,90 23.04 4,39 0,19 1,33 469

i

ki (kg/m)

ki/ki

Fu (kg)

Fu (kg/m)

Fu/Fn

1 615,110 0,123 2,070 590 0,46 2 615,110 0,123 2,070 590 0,46 3 615,110 0,123 2,070 590 0,46 4 740,692 0,148 2,493 305 0,50 5 615,110 0,123 2,070 590 0,46 6 588,823 0,117 1,982 590 0,48 7 588,823 0,117 1,982 590 0,48 8 636,860 0,128 2,143 262 0,56

En la figura 7.6 se identifican las paredes (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) y (8) encargadas de resistir la demanda de carga ssmica sobre la estructura en la direccin Y,

La tabla mostrada a continuacin, estima la

capacidad nominal minorada Fn de cada pared resistente a carga lateral en la direccin Y,

1

La tabla mostrada a continuacin, estima la demanda de fuerza ssmica sobre cada pared en la direccin Y, as como tambin su relacin demanda/ capacidad, , la cual debe ser menor o igual a uno (Fu/Fn 1).

ki= 5,015,639 kg/m Fu = 16,879

Figura 7.6. Planta de identificacin de las paredes (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) y (8).

La carga ssmica perpendicular al plano de las paredes no gobierna el diseo para este tipo de carga, debido al poco peso del panel TitanWall. La capacidad del panel ante cargas perpendiculares a su plano se verificar en el punto de cargas de viento.

7.4 Verificacin por Cargas de Viento.

A continuacin se establecen los parmetros utilizados en la estimacin de la presin de viento para el sistema primario.


23

Parmetro de estructura primaria Estimacin Velocidad del viento V = 115 km/h (Pacfico) Factor de direccin de viento Kd = 0.85 Factor de importancia I = 1.0 Factor topogrfico Kzt = 1.00 Categora de exposicin C Coeficiente de presin de velocidad Kz = 0.85 para h < 4.6m (15ft) Presin de viento mnima 48.82kg/m2 (10psf)

Presin de viento

Clasificacin de encierro Cerrado Factor de rfaga G = 0.85

Coeficiente presin interna GCpi = 0.18 48.82x0.18= 8.79kg/m2

Coeficiente presin externa paredes, barlovento Cp = 0.80 48.82x0.85x0.80 = 33.20kg/m2 Coeficiente presin externa paredes, sotavento, L/B = 8.32/15.45 = 0.539 Cp = -0. 50 viento perpendicular cumbrera 48.82x0.85x(-0.50) = -20.75kg/m2 Coeficiente presin externa paredes, sotavento, L/B = 15.45/8.32 = 1.857 Cp = -0.33 viento paralelo cumbrera 48.82x0.85x(-0.33)= -13.69kg/m2 Coeficiente presin externa paredes, paredes laterales

Cp = -0.70 48.82x0.85x(-0.70)= -29.05kg/m2

ngulo de pendiente horizontal del techo = 10 Altura promedio del techo h = 2.90m Coeficiente presin externa techo, barlovento, h/L = 2.90/8.32 = 0.349 Cp = -0.78 viento perpendicular cumbrera 48.82x0.85x-0.78= -32.37kg/m2 Coeficiente presin externa techo, sotavento, viento perpendicular cumbrera Cp = -0.30

Coeficiente presin externa paredes, viento paralelo cumbrera

h/L = 2.90/15.45 = 0.188 0 a h Cp = -0.90

48.82x0.85x-0.90= -37.35kg/m2 h a 2h Cp = -0.50

48.82x0.85x-0.50= -20.75kg/m2 > 2h Cp = -0.30

48.82x0.85x-0.30= -12.45kg/m2


24

Presin de Viento (kg/m2) Elem. Cara z(m) q(kg/

m2) G Cp qGCp+

q1GCp1 qGCp- q1GCp1

Techo Sota- vento

- 48.82 0.85 -0.30 -21.24 -3.66

Techo Barlo- vento

- 48.82 0.85 -0.78 -41.16 -23.58

Marco Late- rales

Todos 48.82 0.85 -0.70 -37.84 -20.26

Marco Sota- vento

Todos 48.82 0.85 -0.50 -29.54 -11.96

Marco Barlo- vento

3.00 48.82 0.85 0.80 24.41 41.99

A continuacin se muestran las distribuciones de presiones de viento en la direccin perpendicular a la cumbrera de la estructura (La figura muestra la aplicacin del viento de este a oeste, como ilustracin).

q = qz 48.82 kg/m2 qh = 48.82 kg/m2 h = 2.75 m B = 9.20 m L = 6.40 m

q1 = qh = 48.82 kg/m2 Cp1 = -0.18 q1Cp1 = -8.79 kg/m2 L/B = 0.696 h/L = 0.430

A continuacin se muestran las distribuciones de presiones de viento en la direccin paralela a la cumbrera de la estructura (La figura muestra la aplicacin del viento de este a oeste, como ilustracin),


25

Presin de Viento (kg/m2) Elem. Cara Alt.(m)

Dist. (m) q(kg/ m2)

G Cp qGCp+ q1GCp1

qGCp- q1GCp1

Techo - 0 a h 48.82 0.85 -0.90 -46.13 -28.56

Techo - h a 2h 48.82 0.85 -0.50 -29.54 -11.96

Techo - > 2h 48.82 0.85 -0.30 -21.24 -3.66

Marco Late- rales

- 48.82 0.85 -0.70 -37.84 -20.26

Marco Sota- vento

- 48.82 0.85 -0.33 -22.48 -4.91

Marco Barlo- vento

3.00 48.82 0.85 0.80 24.41 41.99

q = qz 48.82 kg/m2 qh = 48.82 kg/m2 h = 2.75 m B = 6.40 m L = 9.20 m

q1 = qh = 48.82 kg/m2 Cp1 = -0.18 q1Cp1 = -8.79 kg/m2 L/B = 1.438 h/L = 0.299

La fuerza total de viento en la direccin perpendicular a la cumbrera de la estructura es igual a:

{(24.41 + 29.54). 2.44 +[(-41.16 + 21.24).sen 100 ].(3.20-2.44)} . 15.45 = 1,993 kg

La fuerza total de viento en la direccin paralela

a la cumbrera de la estructura es igual a:

[(24.41 + 22.48). 2.82] . 8.32 = 1,100 kg

En resumen, las fuerzas resultantes de las presiones de viento actuantes sobre la estructura se muestran a continuacin:

Direccin del viento con respecto a la cumbrera

Fuerza lateral resultante = (Barlovento + Sotavento) de (Paredes + Techo), kg

Servicio ltimo, factor de carga 1.6 Paralelo 1,100 1,760

Perpendicular 1,993 3,189


26

Carga Perpendicular a las paredes Muros

Lpi (m)

Hi (m)

Lai (m)

Lai/ Lpi

Fn kg/m2

Fd kg/m2

Fu kg/m2

Fu/ Fd

A 15.45 2.44 6.10 0.39 284 255 67.2 0.26 A 1-2 3.40 2.44 1.22 0.36 301 271 67.2 0.25

A 2-3 3.66 2.44 1.22 0.33 313 281 67.2 0.24

A 3-4 3.66 2.44 1.22 0.33 313 281 67.2 0.24

A 4-6 4.73 2.44 2.44 0.52 227 204 67.2 0.33

D 15.45 2.44 6.08 0.39 284 256 67.2 0.26 D 1-2 3.40 2.44 1.22 0.36 301 271 67.2 0.25

D 2-3' 2.51 2.44 1.22 0.49 241 217 67.2 0.31

D 3'-4 3.24 2.44 1.22 0.38 292 263 67.2 0.26

D 4'-4 1.57 2.44 0.60 0.38 290 261 67.2 0.26

D 4-5 1.33 2.44 0.60 0.45 257 232 67.2 0.29

D 5-6 3.40 2.44 1.22 0.36 301 271 67.2 0.25

4 8.32 2.82 3.44 0.41 238 214 67.2 0.31 4 A-C 4.66 2.82 2.22 0.48 212 191 67.2 0.35

4 C-D 3.66 2.82 1.22 0.33 271 243 67.2 0.28

8 8.32 2.82 3.66 0.44 227 205 67.2 0.33

8 A-B 3.51 2.82 1.22 0.35 265 238 67.2 0.28

8 B-D 4.81 2.82 2.44 0.51 200 180 67.2 0.37

La fuerza global aplicada a la estructura debido al viento paralelo o perpendicular a la cumbrera mostrada en la tabla anterior en estado ltimo (1,760 kg, 3,189 kg), son muy inferiores a la demanda de carga ssmica (16,879 kg), concluyendo que para este caso en especifico, la demanda de carga paralelo al plano de las paredes est gobernado por sismo.

La capacidad resistente de las paredes bajo

cargas perpendiculares a su plano se determinara por la expresin dada en el epgrafe 4.5.

La mxima demanda de presin de viento en

estado de servicio en las paredes exteriores de la vivienda es de 41,99 kg/m2, aplicando un factor de carga de 1,60, se estima la demanda de presin de viento en estado ltimo, resultando Fu = 67.2 kg/m2.

La siguiente tabla muestra la estimacin de la

capacidad de carga perpendicular al plano para las paredes exteriores de la estructura, y tambin muestra su relacin demanda/capacidad, la cual debe ser menor o igual a uno (Fu n 1).

7.5 Conexiones.

La mxima carga de tensin sobre la cubierta de techo se estima conservadoramente para la combinacin ms crtica en tensin y despreciando el acabado de techo (20kg/m2) de la siguiente manera:

pu = 0.90(42) + 1.6 (-46.16) pu = - 36 kg/m2 qu =(1.22)(-36) qu = - 44 kg/m Lmax = 3.66 m Vu = (-44)(3.66/2) Vu = - 80 kg

n (# Tornillos fijacin panel TitanWall de 1.22 m de ancho) = 4

Vu/n = 80/4 Vu/n = 20 kg Vd = 220 kg

La demanda de tensin sobre los tornillos de fijacin es mnima (20kg = 44lbs), indicando que los paneles de techo se mantendrn fijos a las paredes sin ninguna dificultad.

Las paredes de la estructura se fijarn a la losa

de cimentacin mediante pernos de expansin de = 9,5mm (3/8) de dimetro y L = 100mm de largo, espaciados a 900mm como mximo. La demanda de cortante sobre los pernos de expansin se estima de la siguiente manera:

Demanda Vmax = 1,048 Kg (Mxima demanda: Pared C, direccin X) S = 0.90m (Vmax)(S) = (1,048 )(0.90) (Vmax)(S) = 944 kg (Estado ltimo) (Vmax)(S) = (944)(0.70) (Vmax)(S) = 661 kg (Estado servicio)

Capacidad V = 1,100 kg (Capacidad cortante permisible en concreto fc = 210kg/m2) Demanda/capacidad = 661/1100 Demanda/capacidad = 0,60 1 OK


27

Por especificaciones constructivas, el tipo de fijaciones a la losa de cimentacin ser por medio de anclajes rosca macho de expansin por anillos, se utilizara el modelo M-10x100 , colocando uno en cada interseccin de vigas de apoyo y espacindolos a 0.90 m como mximo entre ellos y a no ms de 0.15 m de sus extremos.

La resistencia ltima de los anclajes M-10 x100

a traccin en hormign de 210 kg/cm2 es de 1400 kg y la resistencia por cizalladura es de 1100 kg, valores que resisten ampliamente las solicitaciones mximas a que estarn sometidos en casos extremos.

8.0 RECOMENDACIONES.

A continuacin se realizan las siguientes recomendaciones:

1. Revisin y actualizacin peridica del

presente Manual de Diseo Estructural, con la versin del cdigo vigente utilizado en el diseo y/o verificacin de la capacidad de los elementos estructurales del sistema.

2. Realizar estudios de suelo para determinar principalmente la estratigrafa del sitio donde se cimentar la vivienda, tipo de perfil de suelo, capacidad admisible a la profundidad de desplante y presencia de suelos expansivos. Este aspecto resulta de suma importancia, ya que las cargas ssmicas varan considerablemente en dependencia del tipo de suelo donde se ubiquen las estructuras, siendo su variacin del orden de 2.63 veces menor si comparamos los resultados obtenidos en el ejemplo resuelto ubicando la misma edificacin en un perfil de suelo tipo A.

3. Para cada proyecto recomendamos realizar un diseo formal de la estructura de la vivienda tomando en consideracin las condiciones particulares de la misma.

4. Recomendamos que para cada proyecto especifico se realice el anlisis estructural en dependencia de las caractersticas geogrficas del lugar donde se vayan a construir, ya que las cargas ecolgicas de sismo y viento varan notablemente en dependencia de su microlocalizacin, no

debiendo utilizarse el proyecto tpico de una edificacin sin ser revisado y ajustado a las caractersticas propias de cada regin.

9.1 REFERENCIAS.

a) REP-2004, Reglamento Estructural de

Panam. b) ACI 318-02, Building Code Requirements

for Structural Concrete and Commentary. c) ASCE 7-02, American Society of Civil

Engineers (ASCE). d) CEI-04-1175-2010, Informe del

Laboratorio de Estructuras de la Universidad Tecnolgica de Panam.

10.1 TABLAS.


28

10.2 Tabla No. 1 Caractersticas Geomtricas y Estructurales de los Elementos del Sistema Constructivo TITANHomes para el Clculo de Losas y Vigas.

RESUMEN DE VALORES PARA EL CALCULO DE LOSAS DE ENTREPISO Y CUBIERTA. Paneles de 1.22 m de ancho Peso en kg de paneles reforzados con Splines de 38 mm de espesor

Denominacin Espesor del panel H (cm) H (cm) Longitud de paneles (m) 10,0 15,0 20,0 1,83 2,13 2,44 2,74 3,05 3,35 3,66 Espesor del tablero Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 10,0 82,9 96,5 110,5 124,1 138,1 151,7 165,8 Espesor de EPS Tc (cm) 7,5 12,5 17,5 15,0 93,5 108,8 124,6 140,0 155,8 171,1 187,0 Peso Tablero (kg/m2) 30,0 30,0 30,0 20,0 104,1 121,1 138,8 155,8 173,5 190,5 208,2 Peso de vigas (kg/m2) 5,6 9,4 13,1 H (cm) A Tb cm2 A Spl (cm2) A Total

(cm2) Iox (cm4) w (cm3) rx (cm) EI kg-cm2

Peso Poliespuma (kg/m2) 1,5 2,5 3,5 10,0 305,0 57,2 362,2 6.141 1.228 4,1 120.276.891 Peso Total (kg/m2) 37,1 41,9 46,6 15,0 305,0 95,3 400,3 15.676 2.090 6,3 307.023.651 Peso Volumtrico (kg/m3) 371 279 233 20,0 305,0 133,4 438,4 30.196 3.020 8,3 370.619.673

M*diseo del panel (kg-m) V*diseo del panel (kg) N*diseo del panel (kg) Espesor del panel H (cm) 10,0 15,0 20,0 H (cm) 10,0 15,0 20,0 H (cm) 10,0 15,0 20,0

* adm = 36.8 kg/cm2 452,0 769,2 1.111,2 Vr*(kg) 1.072 1.786 2.126,0 Nr*(kg) Ver Tabla No. 6 RESUMEN DE VALORES PARA EL CALCULO DE VIGAS Y DINTELES

Denominacin b (cm) Altura de vigas h (cm) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 10 10,0 11,7 13,3 14,9 16,5 18,1 19,7 21,3 22,9 26,2

Peso de vigas (kg/ml)

Inercia (cm4)

Rigidez EI (kg-cm2)

Modulo de seccin (cm3)

Momento Resistente (kg-m) Mr = 21.77 x Wx

Cortante resistente (kg)

Vr = 13.3*2*1.25*H

15 14,7 16,3 18,0 19,7 21,3 23,0 24,7 26,3 28,0 31,3 20 19,3 21,0 22,7 24,5 26,2 27,9 29,6 31,3 33,0 36,5 10 824 2.549 5.446 9.671 15.381 22.731 31.878 42.979 56.188 89.561 15 1.234 3.779 7.965 13.949 21.885 31.930 44.242 58.975 76.286 119.268 20 1.644 5.010 10.485 18.226 28.389 41.130 56.605 74.971 96.383 148.975 10 5.785.935 19.544.385 45.258.819 86.587.072 147.588.563 232.724.300 370.103.488 450.034.645 524.370.486 733.828.030 15 8.667.468 28.979.605 66.197.448 124.882.397 209.997.442 326.907.154 513.639.999 617.532.201 711.929.919 977.237.131 20 11.549.001 38.414.826 87.136.076 163.177.723 272.406.320 421.090.009 657.176.510 785.029.758 899.489.353 1.220.646.232 10 165 340 545 774 1.025 1.299 1.594 1.910 2.248 2.985 15 247 504 797 1.116 1.459 1.825 2.212 2.621 3.051 3.976 20 329 668 1.049 1.458 1.893 2.350 2.830 3.332 3.855 4.966 10 35,9 74,0 118,6 168,4 223,2 282,8 347,0 415,8 489,3 649,9 15 53,7 109,7 173,4 242,9 317,6 397,2 481,6 570,6 664,3 865,5 20 71,6 145,4 228,3 317,4 412,0 511,7 616,1 725,4 839,3 1081,1 10 333 499 665 831 998 1.164 1.330 1.496 1.663 1.995 15 333 499 665 831 998 1.164 1.330 1.496 1.663 1.995 20 333 499 665 831 998 1.164 1.330 1.496 1.663 1.995


29

10.3 Tabla No. 2 Clculo de Losas de Entrepiso de 150 y 200 mm de Espesor con Paneles y Splines Laminados de 38 mm.

CALCULO DE LOSAS DE ENTREPISO DE 150 Y 200 mm DE ESPESOR CON PANELES Y SPLINES LAMINADOS DE 38 mm

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho 150x12 200x12 150x12 200x12 150x12 200x12 150x12 200x12 150x12 200x12 H (cm) 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Tc (cm) 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5

Area Tab (cm2) 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 305,0 Area Spline (cm2) 95,3 133,4 95,3 133,4 95,3 133,4 95,3 133,4 95,3 133,4 Area Total (cm2) 400,3 438,4 400,3 438,4 400,3 438,4 400,3 438,4 400,3 438,4

Iox (cm4) 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 w (cm3) 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 rx (cm) 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3

E kg/cm2 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 EI kg-cm2 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673

Peso Tablero (kg/m2) 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 Peso de vigas (kg/m2) 9,4 13,1 9,4 13,1 9,4 13,1 9,4 13,1 9,4 13,1

Peso EPS (kg/m2) 2,5 3,5 2,5 3,5 2,5 3,5 2,5 3,5 2,5 3,5 Peso Total (kg/m2) 41,9 46,6 41,9 46,6 41,9 46,6 41,9 46,6 41,9 46,6

Peso Volumtrico (kg/m3) 279 233 279 233 279 233 279 233 279 233 Carga Permanente (kg/m2) 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70

Carga de Uso (kg/m2) 200 200 300 300 400 400 500 500 600 600 Carga Total (Kg/m2) 312 317 412 417 512 517 612 617 712 717

Carga de Entrepiso q (kg/ml) 380 386 502 508 624 630 746 752 868 874 Carga Mayorada q*(kg/ml) 554 561 749 756 945 952 1.140 1.147 1.335 1.342

q*/q 1,46 1,45 1,49 1,49 1,51 1,51 1,53 1,52 1,54 1,53 Luz en ml Deformacin en cm

1,22 0,04 0,03 0,05 0,04 0,06 0,05 0,07 0,06 0,08 0,07 1,52 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 1,83 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,4 0,3 0,4 0,3 2,44 0,6 0,5 0,8 0,6 0,9 0,8 1,1 0,9 1,3 1,1 2,74 0,9 0,8 1,2 1,0 1,5 1,2 1,8 1,5 2,1 1,7 3,05 1,4 1,2 1,8 1,5 2,3 1,9 2,7 2,3 3,2 2,7 3,35 2,0 1,7 2,7 2,2 3,3 2,8 4,0 3,3 4,6 3,9 3,66 2,9 2,4 3,8 3,2 4,8 4,0 5,7 4,7 6,6 5,5


30

Luz en ml Luces/Deformaciones 1,22 3.413 4.058 2.584 3.084 2.079 2.487 1.740 2.084 1.495 1.793 1,52 1.765 2.098 1.336 1.595 1.075 1.286 899 1.077 773 927 1,83 1.011 1.202 766 914 616 737 515 617 443 531 2,44 427 507 323 385 260 311 217 260 187 224 2,74 301 358 228 272 184 220 154 184 132 158 3,05 218 260 165 197 133 159 111 133 96 115 3,35 165 196 125 149 100 120 84 101 72 87 3,66 126 150 96 114 77 92 64 77 55 66

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 Luz en ml Momentos flectores mayorados (kg-m)

1,22 103 104 139 141 176 177 212 213 248 250 1,52 160 162 216 218 273 275 329 331 386 388 1,83 232 235 314 317 395 398 477 480 559 562 2,44 412 418 558 563 703 708 848 853 993 999 2,74 520 527 703 710 886 893 1.070 1.076 1.253 1.259 3,05 644 652 871 879 1.098 1.106 1.325 1.333 1.552 1.560 3,35 777 787 1.051 1.061 1.325 1.335 1.599 1.609 1.873 1.882 3,66 928 940 1.255 1.266 1.582 1.593 1.908 1.920 2.235 2.247

Luz en ml Tensiones mximas mayoradas de traccin por flexin (kg/cm2) ( * adm = 36.8 kg/cm2) 1,22 4,9 3,5 6,7 4,7 8,4 5,9 10,1 7,1 11,9 8,3 1,52 7,7 5,4 10,4 7,2 13,1 9,1 15,7 11,0 18,4 12,8 1,83 11,1 7,8 15,0 10,5 18,9 13,2 22,8 15,9 26,7 18,6 2,44 19,7 13,8 26,7 18,6 33,6 23,5 40,6 28,3 47,5 33,1 2,74 24,9 17,4 33,6 23,5 42,4 29,6 51,2 35,6 59,9 41,7 3,05 30,8 21,6 41,7 29,1 52,5 36,6 63,4 44,2 74,3 51,7 3,35 37,2 26,1 50,3 35,1 63,4 44,2 76,5 53,3 89,6 62,3 3,66 44,4 31,1 60,0 41,9 75,7 52,8 91,3 63,6 106,9 74,4

Luz en ml Esfuerzos Cortantes mayorados (kg) (Vr* = 0.8 x 2233 = 1786 kg) 1,22 338 342 457 461 576 580 695 700 814 819 1,52 421 426 570 575 718 723 866 872 1.015 1.020 1,83 507 513 686 692 864 871 1.043 1.049 1.222 1.228 2,44 676 685 914 923 1.152 1.161 1.391 1.399 1.629 1.637 2,74 759 769 1.027 1.036 1.294 1.304 1.561 1.571 1.829 1.838 3,05 845 856 1.143 1.153 1.440 1.451 1.738 1.749 2.036 2.046 3,35 928 940 1.255 1.267 1.582 1.594 1.909 1.921 2.236 2.248 3,66 1.014 1.027 1.371 1.384 1.729 1.741 2.086 2.099 2.443 2.456

Carga Permanente (kg/m2) 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 Carga de Uso (kg/m2) 200 200 300 300 400 400 500 500 600 600


31

10.4 Tabla No. 3 Clculo de Losas de Cubierta de 150 y 200 mm de Espesor con Paneles y Splines Laminados de 38 mm.

CALCULO DE LOSAS DE CUBIERTA DE 150 Y 200 mm DE ESPESOR CON PANELES Y SPLINES LAMINADOS DE 38 mm

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho 150x12 200X12 150x12 200X12 150x12 200X12 150x12 200X12 150x12 200X12 H (cm) 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 15,0 20,0 Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Tc (cm) 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5 12,5 17,5


Iox (cm4) 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 15.676 30.196 w (cm3) 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 2.090 3.020 rx (cm) 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3 6,3 8,3

E kg/cm2 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 19.585,0 12.273,8 EI kg-cm2 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673 307.023.651 370.619.673





Carga de Entrepiso q (kg/ml) 149 154 173 179 197 203 258 264 490 496 Carga Mayorada q*(kg/ml) 208 215 247 254 286 293 359 366 686 693


1,22 0,01 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,05 0,04 1,52 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 1,83 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 2,44 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 0,4 0,3 0,7 0,6 2,74 0,4 0,3 0,4 0,4 0,5 0,4 0,6 0,5 1,2 1,0 3,05 0,5 0,5 0,6 0,5 0,7 0,6 0,9 0,8 1,8 1,5 3,35 0,8 0,7 0,9 0,8 1,1 0,9 1,4 1,2 2,6 2,2 3,66 1,1 1,0 1,3 1,1 1,5 1,3 2,0 1,7 3,7 3,1


32

Luz en ml Luces/Deformaciones 1,22 8.734 10.148 7.503 8.763 6.576 7.711 5.024 5.931 2.649 3.160 1,52 4.516 5.247 3.879 4.531 3.400 3.987 2.598 3.067 1.369 1.634 1,83 2.588 3.007 2.223 2.597 1.948 2.285 1.489 1.757 785 936 2,44 1.092 1.268 938 1.095 822 964 628 741 331 395 2,74 771 896 662 774 580 681 443 524 234 279 3,05 559 649 480 561 421 494 322 380 170 202 3,35 422 490 362 423 318 372 243 286 128 153 3,66 323 376 278 325 244 286 186 220 98 117

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 150x12 225x12 Luz en ml Momentos flectores mayorados (kg-m)

1,22 39 40 46 47 53 54 67 68 128 129 1,52 60 62 71 73 83 85 104 106 198 200 1,83 87 90 103 106 120 123 150 153 287 290 2,44 155 160 184 189 213 218 267 272 510 516 2,74 195 201 232 238 268 275 337 343 644 650 3,05 242 250 287 295 332 340 417 426 798 806 3,35 291 301 346 356 401 411 504 513 962 972 3,66 348 359 413 425 479 490 601 613 1.149 1.160

Luz en ml Tensiones mximas mayoradas de traccin por flexin (kg/cm2) ( * adm = 36.8 kg/cm2) 1,22 1,8 1,3 2,2 1,6 2,5 1,8 3,2 2,3 6,1 4,3 1,52 2,9 2,1 3,4 2,4 3,9 2,8 5,0 3,5 9,5 6,6 1,83 4,2 3,0 4,9 3,5 5,7 4,1 7,2 5,1 13,7 9,6 2,44 7,4 5,3 8,8 6,3 10,2 7,2 12,8 9,0 24,4 17,1 2,74 9,3 6,7 11,1 7,9 12,8 9,1 16,1 11,4 30,8 21,5 3,05 11,6 8,3 13,7 9,8 15,9 11,3 20,0 14,1 38,2 26,7 3,35 13,9 10,0 16,6 11,8 19,2 13,6 24,1 17,0 46,0 32,2 3,66 16,6 11,9 19,8 14,1 22,9 16,2 28,8 20,3 55,0 38,4

Luz en ml Esfuerzos Cortantes mayorados (kg) (Vr* = 0.8 x 2233 = 1786 kg) 1,22 127 131 151 155 174 179 219 223 418 423 1,52 158 163 188 193 217 222 273 278 521 527 1,83 190 196 226 232 261 268 328 335 628 634 2,44 253 262 301 309 349 357 438 446 837 845 2,74 285 294 338 348 392 401 492 501 940 949 3,05 317 327 376 387 436 446 547 558 1.046 1.057 3,35 348 360 413 425 479 490 601 613 1.149 1.161 3,66 380 393 452 464 523 536 657 670 1.255 1.268



33

10.5 Tabla No. 4 Clculo de Losas de Entrepiso de 0.15 m de Espesor con Splines Laminados de 38 mm Simples y Reforzados con Pl cal 26.

CALCULO DE LOSAS DE ENTREPISO DE 0.15 m DE ESPESOR CON SPLINES LAMINADOS DE 38 mm SIMPLES Y REFORZADOS CON PL CAL 26

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

H (cm) 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Tc (cm) 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5


Iox (cm4) 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 w (cm3) 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 rx (cm) 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3

E kg/cm2 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 EI kg-cm2 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432





Carga de Entrepiso q (kg/ml) 380 380 502 502 624 624 746 746 868 868 Carga Mayorada q*(kg/ml) 554 554 749 749 945 945 1.140 1.140 1.335 1.335


1,22 0,04 0,03 0,05 0,04 0,06 0,05 0,07 0,06 0,08 0,07 1,52 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 1,83 0,2 0,1 0,2 0,2 0,3 0,2 0,4 0,3 0,4 0,3 2,44 0,6 0,5 0,8 0,6 0,9 0,8 1,1 0,9 1,3 1,1 2,74 0,9 0,7 1,2 1,0 1,5 1,2 1,8 1,4 2,1 1,7 3,05 1,4 1,1 1,8 1,5 2,3 1,9 2,7 2,2 3,2 2,6 3,35 2,0 1,6 2,7 2,2 3,3 2,7 4,0 3,2 4,6 3,8 3,66 2,9 2,3 3,8 3,1 4,8 3,8 5,7 4,6 6,6 5,3


34

Luz en ml Luces/Deformaciones 1,22 3.413 4.221 2.584 3.196 2.079 2.572 1.740 2.151 1.495 1.849 1,52 1.765 2.183 1.336 1.653 1.075 1.330 899 1.112 773 956 1,83 1.011 1.251 766 947 616 762 515 637 443 548 2,44 427 528 323 400 260 321 217 269 187 231 2,74 301 373 228 282 184 227 154 190 132 163 3,05 218 270 165 205 133 165 111 138 96 118 3,35 165 204 125 154 100 124 84 104 72 89 3,66 126 156 96 118 77 95 64 80 55 68

Panel

Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26 Luz en ml Momentos flectores mayorados (kg-m)

1,22 103 103 139 139 176 176 212 212 248 248 1,52 160 160 216 216 273 273 329 329 386 386 1,83 232 232 314 314 395 395 477 477 559 559 2,44 412 412 558 558 703 703 848 848 993 993 2,74 520 520 703 703 886 886 1.070 1.070 1.253 1.253 3,05 644 644 871 871 1.098 1.098 1.325 1.325 1.552 1.552 3,35 777 777 1.051 1.051 1.325 1.325 1.599 1.599 1.873 1.873 3,66 928 928 1.255 1.255 1.582 1.582 1.908 1.908 2.235 2.235

Luz en ml Tensiones mximas mayoradas de traccin por flexin (kg/cm2) ( * adm = 36.8 kg/cm2 SPL ) Y ( * adm = 40.2 kg/cm2 SPL+CAL 26) 1,22 4,9 4,9 6,7 6,7 8,4 8,4 10,1 10,1 11,9 11,9 1,52 7,7 7,7 10,4 10,4 13,1 13,1 15,7 15,7 18,4 18,4 1,83 11,1 11,1 15,0 15,0 18,9 18,9 22,8 22,8 26,7 26,7 2,44 19,7 19,7 26,7 26,7 33,6 33,6 40,6 40,6 47,5 47,5 2,74 24,9 24,9 33,6 33,6 42,4 42,4 51,2 51,2 59,9 59,9 3,05 30,8 30,8 41,7 41,7 52,5 52,5 63,4 63,4 74,3 74,3 3,35 37,2 37,2 50,3 50,3 63,4 63,4 76,5 76,5 89,6 89,6 3,66 44,4 44,4 60,0 60,0 75,7 75,7 91,3 91,3 106,9 106,9

Luz en ml Esfuerzos Cortantes mayorados (kg) (Vr* = 0.8 x 2233 = 1786 kg) 1,22 338 338 457 457 576 576 695 695 814 814 1,52 421 421 570 570 718 718 866 866 1.015 1.015 1,83 507 507 686 686 864 864 1.043 1.043 1.222 1.222 2,44 676 676 914 914 1.152 1.152 1.391 1.391 1.629 1.629 2,74 759 759 1.027 1.027 1.294 1.294 1.561 1.561 1.829 1.829 3,05 845 845 1.143 1.143 1.440 1.440 1.738 1.738 2.036 2.036 3,35 928 928 1.255 1.255 1.582 1.582 1.909 1.909 2.236 2.236 3,66 1.014 1.014 1.371 1.371 1.729 1.729 2.086 2.086 2.443 2.443



35

10.6 Tabla No. 5 Clculo de Losas de Cubierta de 0.15 m de Espesor con Splines Laminados de 38 mm Simples y Reforzados con Pl Cal 26.

CALCULO DE LOSAS DE CUBIERTA DE 0.15 m DE ESPESOR CON SPLINES LAMINADOS DE 38 mm SIMPLES Y REFORZADOS CON PL CAL 26

Panel Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

SPL

SPL+CAL 26

H (cm) 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Tc (cm) 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5


Iox (cm4) 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 15.676 w (cm3) 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 2.090 rx (cm) 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3

E kg/cm2 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 19.585,0 24.222,4 EI kg-cm2 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432 307.023.651 379.720.432





Carga de Entrepiso q (kg/ml) 149 149 173 173 197 197 258 258 490 490 Carga Mayorada q*(kg/ml) 208 208 247 247 286 286 359 359 686 686


1,22 0,01 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,05 0,04 1,52 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 1,83 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 2,44 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,4 0,3 0,7 0,6 2,74 0,4 0,3 0,4 0,3 0,5 0,4 0,6 0,5 1,2 0,9 3,05 0,5 0,4 0,6 0,5 0,7 0,6 0,9 0,8 1,8 1,5 3,35 0,8 0,6 0,9 0,7 1,1 0,9 1,4 1,1 2,6 2,1 3,66 1,1 0,9 1,3 1,1 1,5 1,2 2,0 1,6 3,7 3,0


36

Luz en ml Luces/Deformaciones 1,22 8.734 10.802 7.503 9.279 6.576 8.132 5.024 6.213 2.649 3.276 1,52 4.516 5.585 3.879 4.798 3.400 4.205 2.598 3.213 1.369 1.694 1,83 2.588 3.201 2.223 2.749 1.948 2.410 1.489 1.841 785 971 2,44 1.092 1.350 938 1.160 822 1.017 628 777 331 409 2,74 771 954 662 819 580 718 443 548 234 289 3,05 559 691 480 594 421 520 322 398 170 210 3,35 422 522 362 448 318 393 243 300 128 158 3,66 323 400 278 344 244 301 186 230 98 121

Panel

Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho Para 1.22 m de ancho

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26

SPL SPL+CAL

26 Luz en ml Momentos flectores mayorados (kg-m)

1,22 39 39 46 46 53 53 67 67 128 128 1,52 60 60 71 71 83 83 104 104 198 198 1,83 87 87 103 103 120 120 150 150 287 287 2,44 155 155 184 184 213 213 267 267 510 510 2,74 195 195 232 232 268 268 337 337 644 644 3,05 242 242 287 287 332 332 417 417 798 798 3,35 291 291 346 346 401 401 504 504 962 962 3,66 348 348 413 413 479 479 601 601 1.149 1.149

Luz en ml Tensiones mximas mayoradas de traccin por flexin (kg/cm2) ( * adm = 36.8 kg/cm2 SPL) Y ( * adm = 40.2 kg/cm2 SPL+CAL 26) 1,22 1,8 1,8 2,2 2,2 2,5 2,5 3,2 3,2 6,1 6,1 1,52 2,9 2,9 3,4 3,4 3,9 3,9 5,0 5,0 9,5 9,5 1,83 4,2 4,2 4,9 4,9 5,7 5,7 7,2 7,2 13,7 13,7 2,44 7,4 7,4 8,8 8,8 10,2 10,2 12,8 12,8 24,4 24,4 2,74 9,3 9,3 11,1 11,1 12,8 12,8 16,1 16,1 30,8 30,8 3,05 11,6 11,6 13,7 13,7 15,9 15,9 20,0 20,0 38,2 38,2 3,35 13,9 13,9 16,6 16,6 19,2 19,2 24,1 24,1 46,0 46,0 3,66 16,6 16,6 19,8 19,8 22,9 22,9 28,8 28,8 55,0 55,0

Luz en ml Esfuerzos Cortantes mayorados (kg) (Vr* = 0.8 x 2233 = 1786 kg) 1,22 127 127 151 151 174 174 219 219 418 418 1,52 158 158 188 188 217 217 273 273 521 521 1,83 190 190 226 226 261 261 328 328 628 628 2,44 253 253 301 301 349 349 438 438 837 837 2,74 285 285 338 338 392 392 492 492 940 940 3,05 317 317 376 376 436 436 547 547 1.046 1.046 3,35 348 348 413 413 479 479 601 601 1.149 1.149 3,66 380 380 452 452 523 523 657 657 1.255 1.255



37

10.7 Tabla No. 6 Clculo de Muros a Compresin.

CALCULO DE MUROS A COMPRESION Panel Para 1,22 m de ancho Para 0,61 m de ancho Para 1,00 m de ancho H (cm) 10,0 15,0 20,0 10,0 15,0 20,0 10,0 15,0 20,0 Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Tc (cm) 7,5 12,5 17,5 7,5 12,5 17,5 7,5 12,5 17,5 Area Tb (cm2) 305 305 305 152,5 152,5 152,5 250 250 250 Area Spline (cm2) 57,2 95,3 133,4 57,2 95,3 133,4 46,8 78,1 109,3 Area Total (cm2) 362,2 400,3 438,4 209,7 247,8 285,9 296,8 328,1 359,3 Iox total (cm4) 6.145 15.696 30.250 3.207 8.468 16.826 5.037 12.866 24.795 Wx total(cm3) 1.229 2.093 3.025 641 1.129 1.683 1.007 1.715 2.479 rx total (cm) 4,1 6,3 8,3 3,9 5,8 7,7 4,1 6,3 8,3 Iox tableros (cm4) 5.877,6 14.455,7 26.846,4 2.938,8 7.227,9 13.423,2 4.817,7 11.849,0 22.005,2 Wx tableros (cm3) 1.175,5 1.927,4 2.684,6 587,8 963,7 1.342,3 963,5 1.579,9 2.200,5 rx tableros (cm) 4,4 6,9 9,4 4,4 6,9 9,4 4,4 6,9 9,4

Alt. Muro (m) Coeficiente de esbeltez total considerando los extremos articulados (X) 2,44 59 39 29 62 42 32 59 39 29 2,74 67 44 33 70 47 36 67 44 33 3,05 74 49 37 78 52 40 74 49 37 3,35 81 53 40 86 57 44 81 53 40 3,66 89 58 44 94 63 48 89 58 44

Coeficiente de reduccin de la resistencia a compresin por pandeo (p) total 2,44 0,863 0,923 0,952 0,850 0,914 0,944 0,863 0,923 0,952 2,74 0,825 0,908 0,941 0,810 0,899 0,932 0,825 0,908 0,941 3,05 0,786 0,893 0,929 0,762 0,884 0,920 0,786 0,893 0,929 3,35 0,744 0,881 0,920 0,714 0,869 0,908 0,744 0,881 0,920 3,66 0,696 0,866 0,908 0,654 0,845 896,000 0,696 0,866 0,908

Rc (Tb) (kg/cm2) 72 72 72 72 72 72 72 72 72 c 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Capacidad de carga de diseo de los muros con Splines a compresin (kg) 2,44 15.839 18.723 21.149 9.031 11.476 13.676 12.983 15.347 17.335 2,74 15.142 18.418 20.905 8.606 11.288 13.502 12.411 15.097 17.135 3,05 14.426 18.114 20.638 8.096 11.099 13.328 11.825 14.848 16.917 3,35 13.655 17.871 20.438 7.586 10.911 13.154 11.193 14.648 16.753 3,66 12.774 17.567 20.172 6.949 10.610 12.980.243 10.471 14.399 16.534


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Coeficiente de esbeltez de los tableros considerando los extremos articulados (X) tableros 2,44 56 35 26 56 35 26 56 35 26 2,74 62 40 29 62 40 29 62 40 29 3,05 69 44 33 69 44 33 69 44 33 3,35 76 49 36 76 49 36 76 49 36 3,66 83 53 39 83 53 39 83 53 39

Coeficiente de reduccin de la resistencia a compresin por pandeo (p) total 2,44 0,872 0,935 0,958 0,872 0,935 0,958 0,872 0,935 0,958 2,74 0,850 0,920 0,952 0,850 0,920 0,952 0,850 0,920 0,952 3,05 0,815 0,908 0,941 0,815 0,908 0,941 0,815 0,908 0,941 3,35 0,774 0,893 0,932 0,774 0,893 0,932 0,774 0,893 0,932 3,66 0,732 0,881 0,923 0,732 0,881 0,923 0,732 0,881 0,923

Capacidad de carga de diseo de los muros sin Splines a compresin (kg) 2,44 13.479 14.453 14.808 6.739 7.226 7.404 11.048 11.846 12.138 2,74 13.139 14.221 14.715 6.569 7.110 7.358 10.770 11.656 12.062 3,05 12.598 14.035 14.545 6.299 7.018 7.273 10.326 11.504 11.922 3,35 11.964 13.803 14.406 5.982 6.902 7.203 9.807 11.314 11.808 3,66 11.315 13.618 14.267 5.657 6.809 7.134 9.274 11.162 11.694

La capacidad de carga de diseo de los muros a compresin para cargas verticales ser igual a : 0,75.c. Rc (Tb). Area Tb.p. Los valores sombreados corresponden a coeficientes de esbeltez superiores a 80, limite mximo establecido para la utilizacin de muros compuestos por elementos del sistema.


39

10.8 Tabla No. 7 Clculo de Columnas a Compresin.

CALCULO DE COLUMNAS A COMPRESION

Descripcin Columnas de seccion transversal 100x100 100x150 100x200 150x150 150x200 150x250 150x300 200 x200 200x250 200x300 200x350 200x400 H (cm) 10,0 10,0 10,0 15,0 15,0 15,0 15,0 20,0 20,0 20,0 20 20 B (cm) 10,0 15,0 20,0 15,0 20,0 25,0 30,0 20,0 25,0 30,0 35 40

Tb (cm) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Area Tb (cm2) 43,75 56,25 68,75 68,75 81,25 93,75 106,25 93,75 106,25 118,75 131,25 143,75 Io min (cm4) 570 811 1.051 2.184 2.777 3.369 3.962 5.518 6.618 7.718 8.818 9.919 Wx min(cm3) 114 162 210 291 370 449 528 552 662 772 882 992

rx min(cm) 3,61 3,80 3,91 5,64 5,85 5,99 6,11 7,67 7,89 8,06 8,20 8,31 Altura de col (m) Coeficiente de esbeltez considerando los extremos articulados (X)

2,44 68 64 62 43 42 41 40 32 31 30 30 29 2,74 76 72 70 49 47 46 45 36 35 34 33 33 3,05 85 80 78 54 52 51 50 40 39 38 37 37 3,35 93 88 86 59 57 56 55 44 42 42 41 40 3,66 101 96 94 65 63 61 60 48 46 45 45 44

Altura de col (m) Coeficiente de reduccin de la resistencia a compresin por pandeo (p)

2,44 0,820 0,840 0,850 0,911 0,914 0,917 0,920 0,944 0,947 0,950 0,950 0,952 2,74 0,774 0,798 0,810 0,896 0,899 0,902 0,905 0,932 0,935 0,938 0,941 0,941 3,05 0,726 0,750 0,762 0,878 0,884 0,887 0,890 0,920 0,923 0,926 0,929 0,929 3,35 0,672 0,702 0,720 0,863 0,869 0,872 0,875 0,908 0,914 0,917 0,917 0,920 3,66 0,600 0,636 0,654 0,835 0,845 0,855 0,860 0,896 0,902 0,905 0,905 0,908

Rc (Tb) (kg/cm2) 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 72,4 c 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Altura de col (m) Capacidad de carga de diseo de los muros a compresin (kg)


40

2,44 1.169 1.539 1.904 2.041 2.419 2.801 3.185 2.883 3.278 3.675 4.062 4.459 2,74 1.103 1.462 1.814 2.007 2.380 2.755 3.133 2.847 3.237 3.629 4.024 4.407 3,05 1.035 1.374 1.707 1.967 2.340 2.709 3.081 2.810 3.195 3.583 3.973 4.351 3,35 958 1.287 1.613 1.933 2.300 2.663 3.029 2.773 3.164 3.548 3.921 4.309 3,66 855 1.166 1.465 1.870 2.237 2.611 2.977 2.737 3.122 3.501 3.870 4.253

La capacidad de carga de diseo de las columnas a compresin para cargas verticales ser igual a: 0,75.c. Rc (Tb). Area Tb.p. Los valores sombreados corresponden a coeficientes de esbeltez superiores a 80, lmite mximo establecido para la utilizacin de columnas compuestas por elementos del sistema.

INDICE.2.0 DESCRIPCION DEL SISTEMA.ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL.Diseo por Estados Lmites de Agotamiento Resistente. i Qi i RiDiseo por Estados Lmites de Servicio.Flechas.Diseo por Fatiga.Cargas. Factores de Carga o Mayoracin.Cargas.Factores de Carga o Mayoracin y Combinaciones de Cargas.Excepciones a los valores de las combinaciones bsicas anteriores.Comentarios.RESISTENCIA TEORICA DE LA ESTRUCTURA. FACTORES DE MINORACION.Cargas Axiales.Cargas Transversales.Cargas permanente (D) (kg/m2)Cargas permanentes (D) (kg/m2)Esfuerzos Cortantes.4.3.1 Losas de Entrepiso y Cubierta.4.3.2 Vigas y Dinteles.Esfuerzos longitudinales sobre murosEsfuerzos perpendiculares sobre murosRigidez Lateral Paredes.DETALLES ESTRUCTURALES DEL SISTEMA COSTRUCTIVO BLS.TitanWall al Spline.6.0 REGISTRO FOTOGRAFICO.EJEMPLO DE DISEO.Descripcin.Clculo de los Elementos de Techo Bajo Cargas Gravitaras.Clculo de la viga eje 5 entre A y B.Elementos de Pared.Verificacin por Carga Lateral Ssmica.Verificacin por Cargas de Viento.Conexiones.8.0 RECOMENDACIONES.REFERENCIAS.TABLAS.Tabla No. 1 Caractersticas Geomtricas y Estructurales de los Elementos del Sistema Constructivo TITANHomes para el Clculo de Losas y Vigas.Tabla No. 2 Clculo de Losas de Entrepiso de 150 y 200 mm de Espesor con Paneles y Splines Laminados de 38 mm.Tabla No. 6 Clculo de Muros a Compresin.

manual diseno estructural 2013

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