Download - Memoria Estructura BLOQUE 19 DIGITEL
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Araguaney Reubicacin
(SC), EDO. TACHIRA,
REGIN ANDES
Fecha: Descripcin: Realizado: Revisado: ANALISIS ESTRUCTURAL
ARAGUANEY REUBICACION
(SC)
05/10/2014 Memoria Descriptiva Ing. Rubn Arboleda
Ing. Jos Castillo
MEMORIA DESCRIPTIVA
ARAGUANEY REUBICACION (SC)
ESTADO TCHIRA
REGIN ANDES
PLAN DE EXPANSION 2014
EMISION
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Realizado por: Ing. Civil Rubn Arboleda.
C.I:17.644.832 C.I.V: 231.795
OCTUBRE DEL 2014.
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NDICE
1. Generalidades --------------------------------------------------------------------------------- 4
2. Normas Empleadas -------------------------------------------------------------------------- 4
3. Especificaciones Materiales Empleados --------------------------------------------- 5
3.1 Concreto ------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.1 Propiedades de Perfiles de Acero ----------------------------------------------------- 5
4. Obras Estructural y Metodo de Calculo ------------------------------------------------ 7
4.1 Tipos de Acciones Actuantes ----------------------------------------------------------- 8 4.2 Analisis Sismico -------------------------------------------------------------------------- 10 4.3 Acciones o Combinaciones de Carga ---------------------------------------------- 13 4.4 Resultados Obtenidos ------------------------------------------------------------------ 16
5. Conclusiones de Resultados Obtenidos --------------------------------------------- 26
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1. GENERALIDADES
La presente memoria corresponde al anlisis ssmico y clculo
estructural para la construccin de la edificacin destinada al ARAGUANEY
REUBICACION (SC); el cual se plantea desarrollar en un rea de azotea y
sobre la losa de techo de una edificacin ubicada en Bloque 19 La Castra:
Urb. La Castra calle principal, diagonal al dispensario del Club de Leones y
Saime, Municipio San Cristbal Estado Tchira., estableciendo los
requerimientos mnimos de diseo de acuerdo con las normas nacionales e
internacionales para el diseo de estructuras en concreto y acero.
2. NORMAS EMPLEADAS
Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e
Internacionales descritos a continuacin:
COVENIN-MINDUR 2002-88 de Criterios y Acciones mnimas para el
proyecto de edificaciones.
COVENIN-MINDUR 1753-06 de Especificaciones para el clculo de
Estructuras de Concreto Armado.
COVENIN-MINDUR 1756-2001 de Edificaciones Sismorresistentes.
A.C.I. 318 2008 (American Concrete Instituto) - Building Code
Requirements for Structural Concrete. Requisitos de Reglamento para
Concreto Estructura y Comentario
CONVENIN 1618-1998, Estructuras de Acero para Edificaciones.
Mtodo de los Estados Lmites.
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Especificaciones AISC Instituto Americano de Construccin en Acero
(ASD, LRFD) 2009 en Espaol. AISC 360-05.
COVENIN VIENTO 2003-1989. Acciones del viento sobre las
edificaciones.
3. ESPECIFICACIONES MATERIALES EMPLEADOS
3.1. CONCRETO:
Resistencia (fc): 210 Kg/cm2
(Columnas, placas, vigas y losas)
Mdulo de Elasticidad (E): 218.820 Kg/cm2
Mdulo de Poisson (u): 0.20
Peso Especfico (C): 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3
(concreto armado).
3.2. PROPIEDADES DE PERFILES DE ACERO
En concordancia con los lineamientos establecidos en la norma
venezolana COVENIN 1618: 1998, los valores a emplear en el diseo de la
tensin de cedencia (F) y resistencia de agotamiento a la traccin (Fu), sern
los valores especificados en las correspondientes normas y especificaciones
de los materiales considerados. La Tabla 1.1 del manual de diseo de
Estructuras de Acero con perfiles tubulares, reproduce los valores mnimos
de resistencia para perfiles tubulares establecidos en las especificaciones
ASTM A500.
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ACERO CORRUGADO (ASTM A605):
Resistencia a la fluencia (fy): 4,200 Kg/cm2 (G 60):
E: 2100,000 Kg/cm2.
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4. OBRA ESTRUCTURAL Y MTODO DE CLCULO
La construccin de la estacin se planteo sobre una estructura en
concreto armado, la edificacin presenta un sistema resistente horizontal
constituido por losa maciza de espesor 18 cm. La parte inferior y superior
esta reforzada con malla electrosoldada con un lmite elstico Fy = 5000
Kg/cm2. El sistema vertical resistente est constituido por muros
estructurales dispuestos ortogonalmente de espesor 16 cm. Dichos muros
son los responsables de resistir y transmitir las cargas verticales de gravedad
(cargas permanentes y sobrecargas) y las cargas horizontales provenientes
de las acciones ssmicas. Las cargas de la superestructura son transmitidas
al subsuelo mediante un sistema de fundaciones constituidas por losas de
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fundacin. Est constituida por 9 niveles, ms la losa de techo que contiene
el rea de tanque de almacenamiento de agua, y el rea de sala de
mquinas de ascensores, sobre donde se apoyara la losa de equipos y
mstiles.
El mtodo de clculo empleado est fundamentado en el anlisis y diseo
de prticos estructurales sometidos a la accin de cargas verticales
(gravitacionales) y horizontales (ssmicas). Para el clculo estructural, cada
prtico se idealiz como un modelo matemtico lineal. La solucin del mismo
est basada en el Mtodo de Anlisis Dinmico espacial de Superposicin
Modal con tres grados de libertad por nivel. Este mtodo toma en cuenta el
acoplamiento de las vibraciones traslacionales y torsionales de la edificacin
y considera tres grados de libertad para cada nivel. Igualmente el mtodo
considera las deformaciones por flexin y fuerza axial.
El diseo de los prticos estructurales se bas en la teora de los
estados lmites o teora de rotura. La reparticin ssmica se efectu por el
mtodo de las rigideces en su formulacin matricial, suponiendo las placas
como diafragmas rgidos, atendiendo los lineamientos establecidos por la
Normas Venezolana Covenn 1756-1: 2001 Edificaciones Sismo
resistentes.
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4.1 Tipos de acciones actuantes.
Acciones Permanentes:
Referidas a las que actan continuamente sobre la edificacin y cuya
magnitud puede considerarse invariable en el tiempo, como las cargas
debidas al peso propio de los componentes estructurales y cargas debidas al
peso propio de los componentes no estructurales: pavimentos, rellenos,
paredes, tabiques, frisos, instalaciones fijas, etc. Igualmente el empuje
esttico de lquidos y tierras que tengan un carcter permanente, las
deformaciones y los desplazamientos impuestos por el efecto de pretensin,
los debidos a movimientos diferenciales permanentes de los apoyos, las
acciones geolgicas y de temperatura permanentes, entre otros.
Acciones Variables:
Corresponde aquellas sobre la edificacin con una magnitud variable en el
tiempo y que se deben a su ocupacin y uso habitual, como las cargas de
personas, objetos vehculos, ascensores, maquinarias, gras mviles, sus
efectos de impacto, as como las acciones variables de temperatura y
geolgicas y los empujes de lquidos y tierras que tengan una carcter
variable. Segn lo indicado en las normas citadas COVENIN MINDUR 2002-
88 de acuerdo a la tabla 5.1 de las cargas Mnimas Distribuidas Variables
Sobre Entrepisos y Azoteas Kg/m2.
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CARGAS APLICADAS
ANALISIS DE CARGAS:
LOSAS MACIZAS.
USO: VIVIENDA.
NIVEL: ENTREPISO.
TIPO DE CARGAS. ESPESOR DE LOSA.
0.10 0.12 0.15 0.18 0.20
CARGAS PERMANENTES (CP).
PESO PROPIO DE LA LOSA. 250 300 375 450 500
BASE DE PISO + PISO ACABADO. 120 120 120 120 120
ACABADO INFERIOR DE LOSA. 10 10 10 10 10
TABIQUES DE BLOQUES DE ARCILLA. 120 120 120 120 120
TOTAL CARGAS PERMANENTES (CP). 500 550 625 700 750
SOBRECARGA (CV). 175 175 175 175 175
TOTAL CARGA DE SERVICIO (Q).
Q = CP + CV. 675 725 800 875 925
TOTAL CARGA ULTIMA (Qu).
Qu = 1,2 CP + 1,6 CV. 880 940 1030 1120 1180
FACTOR DE MAYORACION (FM).
FM = Qu / Q. 1.30 1.30 1.29 1.28 1.28
TOTAL CARGA DE SERVICIO POR ML.
DE LOSA. ( qn ) 675 725 800 875 925
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MODELOS ESTRUCTURALES
Los modelos empleados para muros y losas consisti en barras de
eje recto que incluyen deformaciones por flexin, carga axial, fuerza
cortante y torsin. Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte
de rigidez de cada elemento estructural.
MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO MODAL Y SSMICO: Las masas
provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran
a nivel del centro de masas de la losa; y las masas provenientes del peso
propio de las vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su
longitud. Luego el programa lleva la masa de los elementos estructurales
hacia los nudos extremos.
4.2 ANALISIS SSMICO
Para facilitar el proyecto de la estructura sismo resistente es
conveniente realizar o definir las variables, datos que sean necesarios para
analizar la estructura, estos datos sern dados a conocer a continuacin
segn la NORMA COVENIN 1756-1:2001 Edificaciones Sismo
resistentes.
La accin ssmica se caracteriza mediante espectros de diseo que toman
en cuenta las formas espectrales tipificadas, la condicin de amortiguamiento
estructural, y la capacidad de absorcin y disipacin de energa de la
estructura mediante factores de respuesta.
Los espectros de diseo se han definido a nivel cedente, por tanto el factor
de mayoracin de solicitaciones a usar es de 1.0.
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La estructura, miembros, conexiones y los materiales a emplear, as como
su calidad, diseo, detallado e inspeccin, debern satisfacer las normas
vigentes COVENIN y COVENIN-MINDUR conforme a lo establecido en la
Norma COVENIN 1756-1:2001.
Para este fin se Pre dimension cada uno de los miembros estructurales de
manera de poder estimar un peso de la estructura que posteriormente
permitiera el clculo tanto de las cargas verticales, como las horizontales.
Estas dimensiones inciales se tomaron en base a criterios lgicos de
estructuracin y a recomendaciones que hace la norma para ello.
Con la finalidad de sintetizar los clculos ssmicos se utilizara anlisis y
diseo estructural basado en el mtodo de los elementos finitos con
caractersticas especiales para el anlisis y diseo estructural de
edificaciones.
El mapa de zonificacin dado en la Figura de este estudio, as como los
valores establecidos se consideran representativos de probabilidades de
excedencia de 10% para una vida til de 50 aos, es decir periodos de
retorno de 475 aos. Se fundamentan en una revisin de los mapas de
zonificacin ssmica conocidos (1898-1998), as como en aquellos
incorporados en diversos documentos tcnicos, as como en estudios de
amenaza ssmica hechos en el pas en los ltimos 15 aos (Beltrn, 1993;
PDVSA, 1991; CADAFE, 1984; Consejo Nacional de Seguros, 1990; Lobo,
1987; Grases, 1997). Entre estos ltimos, destaca el mapa de zonificacin
ssmica propuesto en base a resultados de estudios realizados en INTEVEP
(Quijada 1993) en su versin ms reciente; este mapa contiene curvas de
isoaceleracin. A los fines de la aplicacin de esta Norma, el pas ha sido
dividido en ocho zonas.
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Parmetros Bsicos del Clculo: Para los efectos de la aplicacin de esta
Norma, las edificaciones quedarn clasificadas segn su uso, nivel de
diseo, tipo y regularidad estructural.
Mapa de Zonificacin Ssmica.
Segn su ubicacin en las zonas ssmicas definidas en la Norma corresponde a: Cuadro Ubicacin Zona Ssmica.
ESTADO MUNICIPIO ZONA SSMICA
TACHIRA SAN CRISTOBAL 5
Norma COVENIN MINDUR 1756-1:2001 Pg. 20
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Resumen de Datos de Zona Ssmica de acuerdo a la norma COVENIN MINDUR 1756-1
4.3 ACCIONES O COMBINACIONES DE CARGA
Las estructuras de concreto y acero estructural, sus miembros, juntas
y conexiones, y el sistema de fundacin deben disearse para que tengan la
resistencia, la rigidez, la estabilidad y la tenacidad exigidas para los Estados
Lmites establecidos en las Normas COVENIN.
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Las hiptesis y requisitos del proyecto y la construccin sismo
resistentes se fundamentan en las solicitaciones que resultan de los
movimientos ssmicos especificados en la Norma COVENIN -MINDUR 1756-
98 Edificaciones Sismorresistentes.
COMB1 1.400*CP + 1.400*SCP
COMB2 1.200*CP + 1.200*SCP + 1.600*CVT
COMB3 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.500*CVT + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB4 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.500*CVT + 0.300*SX + 1.000*SY
COMB5 1.200*CP + 1.200*SCP + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB6 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.300*SX + 1.000*SY
COMB7 0.900*CP + 0.900*SCP + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB8 0.900*CP + 0.900*SCP + 0.300*SX + 1.000*SY
Se considerarn las siguientes acciones:
CP Acciones permanentes debidas al peso propio de la estructura de
acero o de acero - concreto y de todos los materiales que estn
permanentemente unidos o soportados por ella, as como de otras cargas o
deformaciones de carcter invariable en el tiempo.
CV Acciones variables debidas al uso y ocupacin de la edificacin,
incluyendo las cargas debidas a objetos mviles y el equipamiento que
puede cambiar de sitio.
CVt Acciones variables en techos y cubiertas, definidas la Seccin
5.2.4 de la Norma COVENIN MINDUR 2002.
W Acciones accidentales debidas al viento, segn la Norma COVENIN
- MINDUR 2003 Acciones del Viento sobre las Construcciones.
S Acciones accidentales debidas al sismo, segn la Norma COVENIN
- MINDUR 1756-98 Edificaciones Sismorresistentes.
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4.4 RESULTADOS OBTENIDOS
En cuanto al anlisis estructural realizado se identifican los siguientes
resultados:
Una vez realizado el anlisis esttico y dinmico, as como el
diseo de los marcos de concreto, y de acuerdo a las cargas aplicadas
distribuidas y puntuales de los mstil, as como la carga de los equipos
a aplicados sobre la azotea de la edificacin, se realiz el chequeo de
los muros estructurales en concreto.
Las nuevas cargas aplicadas sobre la losa del rea de techo de
la sala de mquinas no produce efectos significativos sobre el
comportamiento actual de la edificacin, los esfuerzos son mnimos
debido a la conformacin de los muros de corte y prtico empotrado
dentro de los muros.
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El Acero requerido en las columnas de 20x25 cm, no supera el 2% del
rea neto, en cuanto a la viga de carga puede chequear con el acero mnimo
especificado por normativa COVENIN.
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Anlisis Dinmico
Los chequeos de los desplazamientos de acuerdo a la aplicacin de
sismos en el sentido x, y, se encuentran dentro de los rangos establecidos en
la norma venezolana de sismo resistencia, menores al 0.018 la cual se indica
se acuerdo a la siguiente tabla.
EDIFICACIONES
TIPO Y DISPOSICIN DE LOS GRUPO GRUPO GRUPO
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES A B1 B2
Susceptibles de sufrir daos por deformaciones de la estructura. 0.012 0.015 0.018
No susceptibles de sufrir daos por deformaciones de la
estructura. 0.016 0.020 0.024
DESPLAZAMIENTOS LATERALES TOTALES
El desplazamiento lateral total del nivel i se calcula como:
= 0.8 x R x FM = 0.8 x R =
R : Factor de reduccin de respuesta
Desplazamiento lateral den nivel i, calculado para las fuerzas de diseo.
D i
Dci :
2.40D i Dci
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DIAGRAMA DE DERIVA MAXIMA SISMO X
Deriva Mxima SX = 0.8 * R * 0.0009195
D Max Sx = 0.8 * 3.5 * 0.0001835 = 0.00051 < 0.018 Chequea.
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DIAGRAMA DE DERIVA MAXIMA SISMO Y
Deriva Mxima SY = 0.8 * R * 0.0010432
D Max Sy = 0.8 * 3.5 * 0.0002064 = 0.000578 < 0.018 Chequea
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Anlisis de Superposicin modal, factores de masa participativa. Por norma de Sismo resistencia COVENIN 1756-01 se debe sobrepasar el
90% de las masas participativas, 3 modos de vibracin por nivel.
Mode Period UX UY SumRX SumRY SumRZ
1 0.139139 75.1171 2.8345 2.773 62.7026 1.8606
2 0.122964 4.1786 60.8066 62.5349 66.0933 19.3465
3 0.115661 0.0003 0.0003 62.5363 66.0949 19.3468
4 0.115661 0.0003 0.0003 62.5379 66.0963 19.3468
5 0.099259 0.1492 18.1104 74.3561 66.2507 79.4624
6 0.059184 0.0107 0.1086 74.574 79.2935 79.8246
7 0.053208 0.1108 0.7514 79.7731 79.7348 84.6494
8 0.044335 0.0112 0.0425 86.0286 79.7349 84.9711
9 0.035896 12.7335 0.1336 86.0636 89.6646 85.0525
10 0.03066 0.1878 10.964 93.1773 89.7381 85.2004
11 0.0259 0.0552 0.4717 94.0137 89.7384 93.5165
12 0.025255 0.1115 0.0208 94.0157 92.5192 93.6025
13 0.022279 0.0029 0.0006 94.0179 92.5194 93.6031
14 0.02198 0.0075 0.2426 95.9089 92.5301 93.8962
15 0.021463 0.0381 0 95.9091 92.5379 93.8963
16 0.021116 0.0019 0 95.9092 92.538 93.8965
17 0.020857 0 0 95.9093 92.538 93.8976
18 0.02041 0.0535 0.0001 95.9093 92.556 93.8977
19 0.020222 0.0841 0.0002 95.9095 92.5831 93.898
20 0.020155 0.0001 0 95.9096 92.5832 93.9004
21 0.019645 1.66 0.0049 95.9101 93.3296 93.9072
22 0.019291 0.0215 0.0005 95.9102 93.3388 93.9109
23 0.01917 0 0.0005 95.9102 93.3388 93.9112
24 0.019088 0 0.0007 95.9105 93.3389 93.9198
25 0.018603 0 0.0273 95.9282 93.3391 93.9198
26 0.018397 0.0133 0.4757 96.5767 93.3585 93.9198
27 0.018285 0.7685 0.0008 96.5924 93.8375 93.9201
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5. CONCLUSIONES DE RESULTADOS OBTENIDOS
Los chequeos de los desplazamientos de acuerdo a la aplicacin de
sismos en el sentido x, y, se encuentran dentro de los rangos
establecidos en la norma venezolana de sismo resistencia, menores al
0.018 la cual se indic anteriormente en las tablas de control de
desplazamiento.
EL corte esttico de la estructura en relacin con los cortes dinmicos
debido a la aplicacin de los sismos se encuentran en una relacin
menor a 1, de acuerdo a las especificaciones de la norma Sismo
resistente Venezolana.
Para la aplicacin del mstil de 6 metros se recomienda el uso de
arriostramientos laterales colocados en 2 direcciones como se refleja en
los planos, para dar la estabilidad a este elemento que trabaja a una cota
mxima de 33.10 m, y que se encuentran bajo la accin permanente del
viento necesitando de este tipo de arriostramiento lateral.
De acuerdo a los chequeos realizados se determina, que la aplicacin de
las cargas debido a losas de equipos y mstil para obras de
telecomunicaciones, no interfieren y comprometen la estructura de la
edificacin en los prticos donde se plantea realizar la construccin de la
estacin, por lo tanto con el planteamiento establecido se logra la
estabilidad y no compromete esta estructura existente.