memoria de calculo la esperanza bloq-a

MUNICIPALIDAD DISTRITAL ALTO DE LA ALIANZA SUB GERENICA DE ESTUDIOS

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL CENTRO DE SERVICIOS COMUNALES EN EL PUEBLO JOVEN LA ESPERANZA DEL DISTRITO ALTO DE LA ALIANZA – TACNA – TACNA”

MÓDUL O “BLOQUE A”

1.- Descripción del Proyecto.-

La edificación de fines social consta de dos niveles, cuyo funcionamiento está destinado a: 01 ambiente para salón múltiple, 03 ambientes para depósitos, 01 ambiente para cocineta y 02 Servicios higiénicos en el primer nivel, y 01 ambiente para salón de danza, 01 ambiente para guardarropa, 02 ambientes para vestuarios, 01 ambiente para salón múltiple, 01 ambiente administrativo y 02 servicios higienicos en el segundo nivel.

El sistema estructural planteado para este proyecto, se caracteriza principalmente por la albañilería confinada con sistema aporticado con vigas de acoplamiento en la dirección horizontal y estas a su vez conectadas a las columnas que transmiten las cargas a la cimentación conformada por zapatas las mismas que con el afán de redistribuir las solicitaciones de carga actuantes se conectan mediante vigas de cimentación. La distribución en planta es una estructura ortogonal y asimétrica en su geometría presentando excentricidades por efecto de sismo.

La zona donde se proyectara la edificación común, presenta un suelo para la cimentación de características flexibles (S3), de clasificación SUCS de SM

"MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL CENTRO DE SERVICIOS COMUNALES EN EL PUEBLO JOVEN LA ESPERANZA, EN EL DISTRITO ALTO DE LA ALIANZA - TACNA - TACNA”


con una capacidad portante de σ=1.80-2.00 kg/cm2 a una profundidad de 2.0 m. pero por seguridad, para evitar asentamiento diferenciales en el suelo, se ha visto la necesidad de desarrollar cimentaciones conectadas. Es interesante notar que se ha desarrollado una optimización de la cimentación, teniendo diferentes dimensiones de zapata acorde con la necesidad que requiere.

La memoria de cálculo ha sido desarrollada considerando:1º Metrado de Cargas2º Análisis Estructural – Programa ETABS –V 9.7 3º Diseño de Elementos y Verificaciones

Los datos asumidos están indicados en las páginas posteriores, y corresponden a la geometría de la Arquitectura, así como las características de la Zona y en conformidad con la Reglamentación de diseño Vigente.

2.- Estructuración.-

2.1. Reseña del Sistema Estructural Propuesto

El sistema estructural, propuesto en general está conformado principalmente por un sistema aporticado y muros de albañilería confinada.

2.2. Pre dimensionamiento 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.

Existen muchos criterios para predimensionar los elementos estructurales, unos más empíricos que otros. Pero finalmente la experiencia y el buen criterio primara en la elección de algunos criterios y porque no en la elaboración de otros propios. Los criterios que asumiremos en adelante serán tratando de cumplir los requerimientos del R.N.E., E-060.

2.2.1. Pre dimensionamiento de la losa aligerada

La losa aligerada unidireccional corresponde a todo el bloque extremo y central primer y segundo piso. El sentido del aligerado se ha determinado considerando, luces menores y la mejor posición para la transmisión de esfuerzos a la estructura. La norma peruana de concreto armado (E-060) especifica dimensiones para evitar el cálculo de flexiones.



2.2.2. Pre dimensionamiento 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.

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.

Para un caso en particular se tiene, en el eje 2-2, Ln = 8.10 m, viga principal, podemos elegir una sección b=30 cm y h=65 cm.


L

Según el Reglamento Edificaciones de concreto armado En losas aligeradas continuas conformadas por viguetasde 10 cm de ancho, bloques de ladrillo de 30cm de ancho y losa superior de 5cm y luces menores de 7.5 m, cumple


2.2.3. Pre dimensionamiento de la Columna

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

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

2.2.4. Estructuración 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 pre dimensionamiento inicial ha variado en algunas secciones de las columnas y vigas.

Modelamiento Estructural



3.- Análisis y Diseño Sísmico

El bloque está conformado por un edificio de dos niveles, con un total de 7.2 m de altura. Para la Estructuración se está considerando a la edificación como un Sistema Aporticado en el Sentido X-X y un Sistema de Albañilería Confinada en el Sentido Y-Y. En el Primer y Segundo piso se ha considerado un diafragma rígido en los techos. El edificio se ha analizado considerando una altura total de 2 pisos. El diseño y detallado se realizó en concordancia con el proyecto Arquitectónico.

3.1.- Resumen de los Parámetros Sísmicos.-Se han considerado los siguientes Parámetro Sísmicos

SaAceleración Espectral

Z Factor de Zona Z= 0.4 (Zona 3)

UFactor de Categoría

de EdificaciónU=1.0 (Categoría “C”, Edificación Común”)

S Parámetro de SueloS= 1.4 (Suelo tipo S3)

Tp= 0.9 seg

CFactor de

Amplificación Sísmica

RCoeficiente de

ReducciónSistema Aporticado RX=8

Albañilería Confinada RY=3

gAceleración de la

gravedad981cm/seg2

Del estudio de Suelos, se determinó los parámetros S y Tp. A partir de estos valores se determinó el espectro inelástico de pseudos aceleraciones, los cuales permitirán realizar el análisis sísmico de la edificación.



ESPECTRO SISMICO SISMO X-X ESPECTRO SISMICO SISMO Y-Y

3.2.- Normas y Códigos.-

Para el análisis y diseño se utilizaron los siguientes códigos y normas: Norma Peruana E-020 – Cargas Norma Peruana E-030 – Diseño sismo Resistente Normas del American Concrete Institute ACI 318-05 Norma Peruana E-070 - Albañilería Norma Peruana E-060 – Concreto Armado y Comentarios (Versión

2009) Reglamento Nacional de Edificaciones

3.3.- Metrado de Cargas.-

Se ha considerado los pesos propios y la carga viva según reglamento (Norma E-020). Peso Unitario del Concreto 2400 Kg/m3 Peso de la Losa Aligerada 275 Kg/m2 Peso de Ladrillo Pastelero (azotea) 50 Kg/m2

Las sobrecargas consideradas, son: para el salón de danza, depósito, ambiente administrativo y servicios higiénicos de 400 kg/m2 y para los vestíbulos, se ha considerado una sobrecarga de 400 kg/m2, según la Norma E-020, la cual establece sobrecargas mínimas para los diferentes tipos de ocupación y uso.



3.4.- Análisis y Diseño.-

El análisis estructural se efectuó por métodos elásticos, los mismos que consideraron el comportamiento de los materiales que conforman las diversas estructuras y sus capacidades para tomar cargas de gravedad y fuerzas sísmicas. Para el análisis Sísmico se utilizo un software que resuelve la estructura tridimensionalmente Etabs v 9.7, modelando la estructura matricialmente.

El diseño en concreto armado se realizó en concordancia a las normas técnicas vigentes correspondientes.

Se han considerado las siguientes combinaciones de carga para el diseño estructural de los elementos de concreto Armado:

COMB 1: 1.4 D + 1.7 LCOMB 2: 1.25 D + 1.25 L +/- 1.0 SCOMB 3: 0.90 D +/- 1.0 S

D= Carga MuertaL= Carga VivaS= Carga Sismo

3.5.- Resultados.-

3.5.1.- Periodos de Vibración

Se definieron 6 modos de vibración. El primer modo es en la dirección X-X, donde se obtuvo un periodo de 0.25 seg. El segundo modo de vibración se presenta en la dirección Y-Y, con un periodo de 0.13 seg. El tercer modo de vibración se presenta en la dirección Z-Z (Eje Torsional), el cual tiene un periodo de 0.12 seg.

MODOS DE VIBRACION DE LA ESTRUCTURA3.6 Desplazamientos Máximos Esperados



El máximo desplazamiento según la NTE E-030 se obtiene multiplicando el valor calculado por el 75% del factor de Reducción R. En las siguientes figuras se puede observar los desplazamientos calculados por el programa en centímetros, ante la fuerza sísmica de diseño. Los valores 1,2 y 3 del programa, corresponden a las direcciones X-X, Y-Y y Z-Z respectivamente.

DESPLAZAMIENTOS ABSOLUTOS

Desplazamiento de Extremo más critico

En la presente tabla se resumen los desplazamientos máximos totales y relativos en cada nivel, calculados según la norma vigente. Los valores listados con el encabezamiento Dirección X se refieren a los componentes de desplazamiento según X-X cuando el sismo actúa en esa dirección. Análogamente, los valores con el encabezamiento Dirección Y-Y, se refieren a las componentes de desplazamiento Y-Y producidas por la acción sísmica en esa dirección.

DESPLAZAMIENTOS EXTREMO CRITICO

PORTICODESPLAZAMIENTO

DE PISODESPLAZAMIENT

O RELATIVODISTORSION

DIR.X-X

DIR.Y-Y

DIR.X-X

DIR.Y-Y

DIR.X-X

DIR.Y-Y

1º PISO.29x.75

x8= 1.74cm

.17x.75x3=

0.38cm1.74 0.38 0.0050 0.0011

2º PISO.39x.75

x8= 2.34cm

.30x.75x3=

0.68cm0.60 0.30 0.0017 0.0008



El desplazamiento máximo permitido por la norma en este caso es de 0.7% de la Altura (Aporticado) y 0.5% de la altura (Albañilería Confinada). En las dos últimas columnas puede observarse las distorsiones en la dirección X-X e Y-Y, se tiene un valor máximo de 0.50% y 0.11% respectivamente. En conclusión, la estructura tiene rigidez suficiente para cumplir los requisitos de la norma E-030.

3.7 Cortante en la base.

Del Análisis dinámico se obtiene cortantes en la base iguales a 132 Ton en la dirección X-X y 309 ton en la dirección Y-Y.

Si comparamos estos valores con la fuerza cortante en la base del análisis estático, entonces no es necesario escalar a estos resultados, ya que se cumple con lo mínimo indicado por la NTE E-030.

Fuerza cortante en la base:En el sentido X-XV= ZUSCP/R V 0.4x1.0x1.4x2.5/8 x (487x0.8) Ton = 68.18 Ton80% V = 55 Ton < 132 Ton (Análisis Dinámico) Correcto

Fuerza cortante en la base:En el sentido Y-YV= ZUSCP/R V 0.4x1.0x1.4x2.5/3 x (487x0.8) Ton = 181.81 Ton80% V = 145.45 Ton < 309.0 Ton (Análisis Dinámico) Correcto

3.7 Resultados del Análisis Estructural.



A continuación se presentan los resultados del análisis Estructural para las distintas combinaciones de carga

Envolvente de Diagrama de Momentos Flectores M-3 – vista en planta (nivel 1)

con muros de Albañilería Confinada (Und Ton.m)

Envolvente de Diagrama de Momentos Flectores M-3 – vista en planta (nivel 2) con muros de Albañilería Confinada (Und Ton.m)



Envolvente de Diagrama de Momentos Flectores M-3 – vista en planta (nivel 3) con muros de Albañilería Confinada (Und Ton.m)

Envolvente de Diagrama de corte F-2 – vista en planta (nivel 1)con muros de Albañilería Confinada (Und Ton.m)



4. Diseño de los elementos estructurales de Concreto Armado.

Para el Diseño de los elementos estructurales se toma los valores del análisis estructural y se diseña de acuerdo a las normas de Concreto Armado E-060 y Sismo Resistente E-030.

4.1.- Diseño de losa aligerada.-

METRADO DE CARGAS:

PRIMER NIVEL

S.U.M. VESTIBULO AZOTEACARGA MUERTAp.p. Losa Aligerada 300 300 300p.p. Acabados 120 120p.p. Cobertura 50WD ( x 1m) 420 420 350WD ( x vigueta) 168 168 140 Kg/ml

CARGA VIVAS/C 400 400 100

400 400 100WL ( x vigueta) 160 160 40 Kg/ml

ANALISIS:Para el cálculo de los Mmax(+) y Mmax(-) se realizó el análisis con el programa SAP 2000 V.10, teniendo en cuenta el juego de sobrecargas.

DEFINICION DE CARGAS MUERTAS (CM) Y CARGAS VIVAS (CV)

SOBRE JUEGO DE CARGA VIVA (MOMENTOS POSITIVOS)



SOBRE JUEGO DE CARGA VIVA (MOMENTOS NEGATIVOS)

ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES Y FUERZAS CORTANTES (USOS MULTIPLES)

Envolvente Momentos Flectores Mmax(+) y Mmax(-)

Envolvente Fuerzas Cortantes



Diseño del Acero para Mtos. Negativos

ApoyoMomento

(Kg-m)a

As'(cm2)

As min(cm2)

As max(cm2)

Usar As(cm2)

usar

∅ de :

Ag acero(cm2)

Comprobado

A 295.80 1.120 0.48 0.56 2.72 0.56

∅1/2" 1.27 OK

B 760.85 3.062 1.30 0.56 2.72 1.30

∅1/2"+

∅3/8" 1.98 OK

C 915.90 3.772 1.60 0.56 2.72 1.60

∅1/2"+

∅3/8" 1.98 OK

D 471.60 1.825 0.78 0.56 2.72 0.78

∅1/2" 1.27 OK

Diseño del Acero para Mtos. Positivos

TramoMomento

(Kg-m)a

As'(cm2)

As min(cm2)

As max(cm2)

Usar As(cm2)

usar

∅ de :

Ag acero(cm2)

Comprobado

AB 746.08 0.697 1.19 0.56 2.72 1.19

∅1/2" 1.27 OK

BC 413.95 0.383 0.65 0.56 2.72 0.65

∅1/2" 1.27 OK

CD 746.79 0.698 1.19 0.56 2.72 1.19

∅1/2"+

∅3/8" 1.98 OK

Verificación a la Fuerza Cortante

Vumáx. (Tn) Vcn=1.1*0.53√f'c*b*d Vcu=0.85*Vcn Vumáx. < Vcu

0.89 1.44 1.22 OK

4.2.- Diseño de columnas.-Para el diseño de columnas se uso el programa CSIColl v 8.4



C1 (Ton) MomX-X (T.m)

Diagrama de Iteración Columna 1

Refuerzo Empleado = 8Ø5/8” + 4Ø1/2”

4.3.- Diseño de vigas.-



A continuación se presenta el diseño en Concreto Armado preliminar, realizado por el programa, según el criterio de diseño de la Norma ACI 318-05.

Diseño en Concreto Armado de Vigas – 1° piso

Diseño en Concreto Armado de Vigas – 2° piso

Esta referencia se ha tomado en consideración para el diseño del refuerzo de las vigas, las cuales han sido diseñadas en conformidad a la norma E-060.4.4.- Diseño de cimentación.-



Se ha comprobado para el terreno una capacidad portante o esfuerzo admisible de 1.80 kg/cm2. A una profundidad de 2.0 metros donde se encuentra el estrato de apoyo de la estructura, un estrato arenoso, donde se plantea cimientos ensanchados con viga de Cimentación. Los resultados se detallan en los planos correspondientes

5.- Características mecánicas de los elementos.-

Todos los elementos se han considerado homogéneos tanto en su forma como en su calidad.Resistencia a compresión del concreto f’c= 210

Kg/cm2Resistencia a la fluencia del Acero fy= 4200

Kg/cm2Resistencia a la compresión de la albañilería = 65

Kg/cm2Modulo de elasticidad del Concreto Ec= 200,000

Kg/cm2Modulo de elasticidad del Acero Es = 2’000,000

Kg/cm2Modulo de Elasticidad de la Albañilería = 32500

Kg/cm2Modulo de Elasticidad de la Madera = 100000

Kg/cm2

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