1 DISEÑO Y CALCULO ESTRUCTURAL.

1.1 ANTECEDENTES

1.1.1 PROPUESTA ARQUITECTONICA:

Las aulas , administración , s.u.m y comedor objeto de la presente memoria de cálculo, será básicamente utilizado con fines educativos, donde se impartirán clases a los alumnos de la zona y uso adecuado de los anbientes.

1.1.2 INTERPRETACION ESTRUCTURAL: El sistema estructural planteado para este proyecto es una Estructura Aporticada en la dirección X y dual en la dirección Y.

CimentaciónSe plantea una cimentación conformada por zapatas corridas, que una viga de cimentación, y sobrecimientos armados, los cuales soportarán el peso de la estructura y transmitirán adecuadamente los esfuerzos, considerando que en la zona del proyecto se tienen suelos de baja capacidad portante. (Según Informe del Estudio de Mecánica de Suelos).

Estructura PrincipalEs un sistema Dual, Aporticado y albañilería confinada; conformado por vigas, columnas y muros, cuyas secciones se han tomado de acuerdo a las solicitaciones de arquitectura y diseño estructural.

TechoLa estructura del techo de los ambientes esta revestidas con teja de arcilla y/o similar.

1.2 DISEÑO ESTRUCTURAL PRELIMINAR

1.2.1 RESEÑA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PROPUESTO

El objetivo de adoptar todo este sistema estructural es garantizar la seguridad a las personas que han de estar dentro de ella, así como optimizar costos.

1.2.2 PREDIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

Después de haber fijado la forma, ubicación y distribución de los elementos estructurales, es necesario partir inicialmente de dimensiones que se acerquen lo más posible a las dimensiones finales requeridas por el diseño.

Un buen pre dimensionamiento nos evitara sucesivos análisis, como de diseño, hasta que las dimensiones satisfagan los requerimientos de las normas de diseño.

Existen muchos criterios para predimensionar los elementos estructurales, unos más empíricos que otros. Pero finalmente la experiencia y el buen criterio primará en la elección de algunos criterios y por que no en la elaboración de otros propios. Los criterios

que asumiremos en adelante serán tratando de cumplir los requerimientos del R.N.E., E-030 y E-060.

1.2.2.1 PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

Existen criterios prácticos para determinar el peralte de vigas, que dan buenos resultados, con cargas vivas no excesivas. Las vigas son elementos sometidos a flexión, el peralte deberá estar entonces en función de la longitud y la carga.

USOS

DEPARTAMENTO GARAJES Y SALA DE

DEPOSITOS AZOTEA

CORREDORES

Y OFICINAS TIENDASALMACENA

M.

Y ESCALERA

S

S/C 250 500 750 1000 150 400

h h =Ln

h =Ln

h =Ln

h =Ln

h =Ln

h =Ln

11 10 9 8 12 11

Nota:Estas expresiones fueron obtenidos por el proyectista basado en un análisis según el ACI.

La norma de diseño E-060 nos da unos requisitos que debe cumplir la sección, para asegurar el buen comportamiento de una viga sismo-resistente, así como también para controlar la deflexión.

No chequear la deflexión h= L16

Evitar el pandeo lateral

bh≥0 .30

Comportamiento según la teoría de Navier d≤ Ln

4

Mejorar la distribución del acero b≥25cm Evitar el pandeo lateral torsional ln≤50b

Para L=6.25m, podemos elegir una sección b=30 cm y h=60 cm. Por lo tanto podemos dar como un avance que los elementos estructurales de la estructura, cumplen estos requisitos.

1.2.2.2 PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Los criterios para predimensionar columnas, están basados en su comportamiento, flexo-compresión, tratando de evaluar cual de los dos es el más critico en el dimensionamiento. Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, donde la rigidez lateral y la resistencia van ha estar principalmente controlada por los muros, se recomiendan las siguientes dimensiones.

Para columnas centrales.

Ac=P(SERVICIO )

0 .45 f 'C

Para columnas exteriores o esquineras:

Ac=P(SERVICIO )

0 .35 f 'C

Otro criterio para predimensionar es el del área tributaria, en realidad inicialmente se uso este método para el predimensionamiento preliminar de la estructura.

L4

L3

L1 L2

Donde: C-1; Columna central (mayor área tributaria)

C-2; de pórtico principal.

C-3; de pórtico secundario.

C-4; columna ubicada en la esquina (menor área tributaria)

Para predimensionar el área de las columnas utilizamos la formula:

Donde:

Ac = Área de la sección transversal de la columna.

K = Coeficiente

At = Área tributaria acumulada del piso considerado.

AC=K×At

TABLA

TIPO C1 COLUMNA P=1.10 Pg

primeros pisos INTERIOR n=0.25

TIPO C1 COLUMNA P=1.10 Pg

4 últimos pisos INTERIOR n=0.30

TIPO C2,C3 COLUMNA P=1.25 Pg

----------- EXTREMA n=0.25

TIPO C4 COLUMNA P=1.50 Pg

----------- ESQUINA n=0.20

1.2.3 ESTRUCTURACION FINAL

La estructuración final cumple con todos los requisitos de continuidad, ductilidad, rigidez lateral, así mismo los elementos estructurales cumplen satisfactoriamente las secciones propuestas para su posterior análisis estructural, en el proceso de análisis se ha ido mejorando el modelo a analizar. Del predimensionamiento inicial ha variado en algunas secciones de las columnas y vigas.

1.2.3.1 MODELO SECCIONES ADOPTADAS (PORTICO)

Vista Isométrica

MEMORIA DE CÁLCULO

1.2.4 BASES LEGALES

Para estructuras de Concreto Armado, el desarrollo del presente trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos:

Normas Peruanas de Estructuras: Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020 Norma Técnica de Edificación de Concreto Armado E.060 ACI, Capítulo Peruano, Dic. 2002. Norma Técnica de Suelos y Cimentación E.050 Norma Técnica de Diseño Sismorresistente E.030 Norma Técnica de Albañilería E.070 Norma de construcciones en concreto estructural ACI 318-05.

Para estructuras de Acero, el desarrollo del presente trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos:

Normas Peruanas de Estructuras: Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020 ACI, Capítulo Peruano, Diciembre 1998.

1.2.5 CARGAS DE DISEÑO

El análisis de los elementos estructurales se ha realizado con las siguientes cargas de diseño:

Carga Permanente o Muerta (D), que incluye el peso propio de la estructura, así como el peso de los elementos de acabados (contrapiso, piso, etc) y el material de acabado del techo.Carga Viva (L), que considera las cargas vivas de entrepiso y techo, básicamente incluye la sobrecarga de alumnos, mobiliario; para el techo incluye la posible acumulación de nieve, y además las cargas de montaje o proceso constructivo.

1.2.6 COMBINACIONES DE CARGA:

Para Estructuras de Concreto Armado:

La norma E-060 nos da no solo las combinaciones necesarias sino también los factores de amplificación (resistencia requeridas por cargas últimas) estas son:

1.20 CM + 1.60 CV1.25 CM + 1.25 CV ± 1.25 CS0.9 CM ± 1.25 CS

Donde: CM = carga muerta CV = carga viva

CS = carga por sismo.

Modelamiento 3D de la Estructura

1.2.6.1.1 METRADO DE CARGA

Vista 3D (Carga Muerta)

Vista 3D (Carga Viva)

1.2.7 ANALISIS ESTRUCTURAL

ESTRUCTURA PRINCIPAL

El modelo matemático para la estructura principal consiste en un sistema tridimensional de elementos verticales y horizontales (elementos en flexo compresión), que tienen como condiciones de borde un sistema articulado, empotrado y/o movil, según sea el modelo presentado.

1.2.8 DISEÑO ESTRUCTURAL

Para cada elemento de todo el sistema estructural se diseñado de acuerdo al Reglamento de construcciones, para el diseño de vigas, columnas, espaciamiento de estribos, etc. Según los siguientes cuadros de calculo que se muestran a continuación:

-

Acero en columnas

Acero en vigas

1.2.9 REACCIONES DE APOYOS

FUERZAS EJERCIDAS HACIA EL SUELO DE CIMENTACION POR EFECTO DE CARGAS (KG)

DISEÑO DE CIMENTACIONES CONECTADAS ( Método Análitico)

Datos a Ingresar

Cargas Actuantes: Secciones Recubrimientos

Muerta PD1 = 15486 KgColum Nº 1: Base = 25 cm Zapatas

Viva PL1= 5874 Kg Ancho = 35 cm Sup = 5.00cm

Muerta PD2 = 16857 KgColum Nº 2: Base = 25 cm Infer = 7.50

cm

Viva PL2= 5874 Kg Ancho = 35 cm Vigas

S/C = 0.04 Kg/cm2Zapata N°

1: B/L = 1 Sup = 5.00cm

Zapata N° 2: B/L = 1 Infer = 7.50

cm

Viga : B/H = 2

Distancia entre Columnas : 4.5 cm

Propiedades de los Suelos Propiedades de MaterialesCuantias Minimas

Tipo de Suelo = Acero: Zapata :

t = 0.450 Kg/cm2 fy = 4200 Kg/cm2 =0.001

8

s = 0.0015 Kg/cm3 Concreto : Viga :

Df = 180.000 cm f'c = 210 Kg/cm2 =0.003

3

c = 0.0024 Kg/cm3

Secuencia de Cálculos

1.- Esfuerzo Neto del Suelo

n = 0.14 Kg/cm2

2.- Dimensionamiento de Zapata Exterior (Preliminar)

L = 4.5

Az = 183,085.71 cm2

T

S = 427.89 cm

S

S asum = 140 cm

3.- Dimensionamiento de Viga de Conexión

b =33,904.7

6

H = L / 7 H = 0.78 cm

Sección Asumida: 30 x 80 cm

4.- Dimensionamiento de Zapata Exterior (Definitivo) Pd+Pl

Wu = 5.76

Ma = 0L' = L-S/2 L' = -53.00

Rn = ((Pd+Pl)*Lv + Wv*L^2/2) / L' a

Rn = -1,829.29 Kg/cm2 S

Rn L = 17

Az = Rn / n Az = -13,066.35 cm2

T = 140.00 cmT asum = 140 cm

Sección de Zapata Exterior140 x 140 cm