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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA
FACULTAD DE CIENCIA TECNOLOGÍA Y AMBIENTE
COORDINACION DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL
Trabajo Final de Mecánica De Solidos I
Proyecto numero 8
Integrantes:
Aarón Ramos Castro.
Franco Robleto Prego.
Elmer Hurtado Flores.
Docente:
Ing. Jimmy Vanegas
Fecha:
Miércoles, 3 de mayo del 2017
INTRODUCCION
En las obras estructurales las vigas y columnas son esenciales y consideradas los aspectos más críticos ya que deben de garantizar el soporte y la rigidez de la obra.
Las columnas son los elementos verticales de una estructura y se encargan de soportar el peso de toda la estructura. Las vigas son elementos estructurales que normalmente se colocan en posición horizontal, que se apoyan sobre las columnas, destinados a soportar cargas.
El estudio de la estabilidad estructural trata por lo tanto de determinar los valores de las cargas críticas que provocan el colapso por grandes deformaciones. Las columnas y vigas críticas por lo tanto son los principales elementos a tomar en cuenta para diseñar obras estructurales.
OBJETIVOS
GENERAL
· Diseñar las columnas y vigas principales de la planta baja de la arquitectura propuesta.
ESPECIFICOS
· Identificar las columnas y vigas principales de la primera planta.
· Diseñar la viga crítica con respecto a los parámetros de torsión, flexión y corte.
· Plantear las columnas criticas basado mediante el criterio de la combinación de esfuerzos.
· Delimitar la importancia de las vigas y columnas críticas para el soporte del entre piso
· Determinar la posición de las columnas principales y así trazar el sistema de vigas según la relación de ancho y área tributaria.
MARCO TEORICO
Las columnas son los miembros verticales a compresión de los marcos estructurales, que sirven para apoyar a las vigas cargadas. Transmiten las cargas de los pisos superiores hasta la planta baja y después al suelo. Puesto que las columnas son elementos de compresión, la falla de una columna en un lugar crítico puede causar el colapso progresivo de los pisos concurrentes y el colapso total ultimo de estructuras completas (Téllez, 2000).
El reglamento del ACI requiere que el diseño de miembros de compresión se utilicen factores de reducción de la resistencia, considerablemente menores que los factores para la flexión, el cortante o la torsión. En las columnas dominara la carga axial por lo que no se puede evitar un comportamiento de falla por compresión para los casos en que existe una relación grande de carga axial momento flexionante (Téllez, 2000).
A medida que la carga de una columna se incrementa, el agrietamiento se intensifica en los lugares de los amarres transversales, en toda su altura. En el estado límite de falla, el recubrimiento de concreto de las columnas con estribos o la capa de concreto que cubre las espirales de las columnas confinadas con espirales, se desprende y las varillas longitudinales quedan expuestas (Téllez, 2000).
Las vigas son elementos estructurales utilizados en la construcción para soportar cargas y darle estabilidad a las mismas. Para diseñarlas es necesario conocer las fuerzas perpendiculares a los ejes x, y que se ejercen a lo largo de su longitud (Nilson, 1999). Los esfuerzos que se aplican en el diseño de vigas son los siguientes:
Flexión en vigas: La flexión es un efecto combinado de dos deformaciones una por tracción y otra por compresión. La viga está compuesta por fibras o secciones según su eje longitudinal, al producirse flexión, las fibras que se encuentran en la parte superior se alargaran, mientras que las que se encuentran en la parte inferior se acortaran. La única fibra que no sufrirá ninguna deformación es la que se denomina fibra neutra o eje neutro que pasa por el centro de gravedad de la sección transversal de la viga (Nilson, 1999). 
Torsión en vigas: La torsión en vigas es la deformación de una sección producto de la acción de dos fuerzas paralelas con direcciones contrarias en sus extremos. Cuando se da torsión en vigas se forman fisuras diagonales en espiral. El momento de torsión de fisura corresponde a una tensión de tracción principal (Nilson, 1999).
Corte en vigas: Es el esfuerzo resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de la viga. Se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área (Nilson, 1999).
INDICACIONES
· Plasmar la posición de las columnas principales manteniendo y conservando la arquitectura propuesta.
· Trazar el sistema resistente a las cargas gravitacionales (vigas) según el trazado de las columnas e indicar cuál es el elemento crítico y explicar sus razones (viga crítica, columna crítica).
· Obtener el valor de la carga critica según el análisis realizado en el punto 
· Dimensionar la viga cumpliendo los requerimientos de flexión, deflexión, corte.
· Dimensionar la columna critica cumpliendo los criterios de la combinación de esfuerzos (Axial directo, flexión, corte y torsión si la hubiese).
· Realizar un dibujo con las dimensiones de las secciones finales obtenidas.
· Realizar un Informe final, el cual lleve la estructura de informe solicitada por la Institución.
· Los grupos de trabajo no deberán ser mayor a 3 personas.
· Descargar los proyectos en la dirección web que aparece en la parte
· inferior. los grupos serán a como aparecen ordenados de 3 en tres y de arriba hacia abajo.
· Los grupos deberán de formarse según la secuencia de su número de carnet, en orden ascendente. A continuación, les dejo las listas según la secuencia de sus números de carnet para que formen sus respectivos grupos de trabajo.
· Para el diseño de los elementos de entrepiso, deberán de considerar una carga muerta, CM=300 Kg/m2 y una carga viva, CV=250 Kg/m2.
CALCULOS Y RESULTADOS
Diseño de Viga Crítica
2
CV=250 Kg/m2
CM=300Kg/m2
 843.75 Kg/m
Afluencia del acero A36
 
	Designación
	Sx
	M*100/Sx
	
	W310 X 52
	747
	
	106%
	W250 X 67
	805
	
	98%
	W310 X 60
	844
	
	94%
	W200 X 86
	852
	
	93%
	W360 X 57.8
	895
	
	88%
CONTROL DE DEFLEXION
ESFUERZO DE CORTE
PARA UNA DESIGNACION W 360 x 57.8 EL AREA ES DE:
CORTANTE EN EL ACERO A 36=21000 PSI = 1476.45 Kg/cm²
*Cumple para sección W 360 x 57.8
Diseño de Columnas
Columnas Laterales
 
 
τy = 36 Ksi CV = 8262
τb = 22 Ksi PT = 16426.8* 2.2046 lb = 36214.52lb
V = 1.7
M = 1.4 
*W8 = Peralte 4 pulgadas.
 
 
 * No cumple área por mucho
 *W12 = Peralte 6 pulgadas
 
 * Cumple con Área de W 12x96
*Cumple para sección W 12 x 96
Columnas Esquineras
 
 
τy = 36 Ksi CM = 4131 kg
τb = 22 Ksi PT = 8213.4 kg
V = 1.7 PT = 8213.4 kg * 2.2046 
M = 1.4 		 = 18107.26 lb
*W8 = Peralte 4 pulgadas.
 
*W12 = Peralte 6 pulgadas.
 
*W14 = Peralte 7 pulgadas.
 
*W36 = Peralte 18 pulgadas.
 
*
*Cumple para sección W 36 x 302
CONCLUSIONES
· Se identificaron dos tipos de columnas principales en la planta baja, esquineras y laterales, y se ubicaron las vigas necesarias según área tributaria.
Viga Crítica
· Se aplica la designación de sección W 360 x 57.8
· Se escogió el acero A36 ya que su esfuerzo máximo permitido es superior al de la sección escogida (1512kg/cm2>1343.966kg/cm2). Además, es un material comercialmente común.
Columnas Críticas
· Esquineras: El diseño cumple ante la sección W 36 x 302, un peralte de 18 pulgadas.
· Laterales: El diseño cumple ante la sección W 12 x 96, un peralte de 6 pulgadas.
· Se identificaron los valores máximos, críticos y de base de las vigas y columnas de soporte del entre piso.
RECOMENDACIONES
· Indicar columnas y vigas principales en el plano arquitectónicopropuesto.
· Estimar para el diseño de viga critica una carga muerta y una carga viva.
· Al diseñar vigas criticas están deben ser muy rígidas y a la vez flexibles.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Téllez (2000) Columnas. Consultado el 28 de abril del 2017 de:
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/7536/capitulo5.pdf
Nilson (1999). Diseño de estructura de concreto. Consultado el 28 de abril del 2017 de:
https://www.ucursos.cl/usuario/037b375d320373e6531ad8e4ad86968c/mi_blog/r/1_[Arthur_H._Nilson]_Diseno_de_Estructuras_de_Concre(BookZZ.org).pdf