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CURSO: INGENIERA SSMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ING. CIVIL

ANALISIS SISMICO DE UNA EDIFICACION SEGN LA NORMA E-030

1. DATOS GENERAL

a) Descripcin de la Estructura :

Ubicacin del edificio : Ciudad de Ucayali, suelo intermedio.

Sistema de techado : Losa aligerada

Azotea : Losa llena a dos aguas, cobertura de teja andina.

Altura de entrepiso : Primer piso: 3.00m y del segundo al tercero piso

2.50 m.

Peralte de Vigas principales : Dependiendo del requerimiento del diseo

Estructural

Peralte de vigas secundarias : Dependiendo del requerimiento del diseo

Estructural.

b) Uso de la Edificacin:

La edificacin ser para utilizarla como un Centro Educativo.

c) Elementos Estructurales de Soporte:

En el eje principal de usaran Prticos de Concreto armado, y en la direccin secundaria

Muros portantes de albailera armada.

d) Datos Para el Anlisis ssmico:

PARAMETRO SIMBOLO VALOR DESCRIPCION

FACTOR DE ZONA Z 0.3 Ucayali se encuentra en la zona 2, de la zonificacin ssmica.

PARAMETROS DEL SUELO TP S

0.6 1.2

La estructura se encuentra ubicada en un suelo clasificado como intermedio.

CATEGORIA DE EDIFICACION

U 1.5 Los Centros Educativos se encuentran en la categora de Edificaciones esenciales.

SISTEMA ESTRUCTURAL R 7 Sistema estructural conformado por Prticos de CA .

LIMITE DE DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO

Dl/hel

0.007

Para concreto armado



CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

Concreto

Resistencia a la compresin = fc = 210.00kg/cm2 = 2800.00Tn/m2

Mdulo de elasticidad = Ec = 15000f'c = 217370.65kg/cm2 = 2173706.51 Tn/m2

Mdulo de Poisson = = 0.20

Acero de Refuerzo

Acero Corrugado, grado 60: fy = 4200.00 kg/cm2 = 42000.00 Tn/m2

CARGAS UNITARIAS (Segn la Norma E020)

Pesos Volumtricos

Peso volumtrico del concreto armado: 2.40 Tn/m3

Sobrecarga:

Aulas : 0.25 Tn/m2

Corredores y escaleras : 0.40 Tn/m2

Azotea : 0.05 Tn/m2

Acabados : 0.10 Tn/m2

Tabiquera mvil : 0.10 Tn/m2

Talleres : 0.35 Tn/m2

Laboratorios : 0.30 Tn/m2



2. GEOMETRA DEL PROYECTO:

CLCULO DE PERSONAS POR AMBIENTE

Para realizar este clculo utilizamos la Norma A 040 en su artculo 8 que dice lo que a

continuacin se presenta:

AULA REA DE AULA (m2) REA POR PERSONA

N DE PERSONAS

PRIMER PISO

01 48.00 1.5 m2 32

02 48.00 1.5 m2 32

DIRECCIN 23.24 1.5 m2 3

BIBLIOTECA 23.70 1.5 m2 5

TOTAL 72

SEGUNDO PISO

03 48.00 1.5 m2 32

04 48.00 1.5 m2 32

05 48.00 1.5 m2 32

TOTAL 96

TERCER PISO

06 48.00 1.5 m2 32

07 48.00 1.5 m2 32

08 48.00 1.5 m2 32

TOTAL 96

TOTAL DE PERSONAS EN EL EDIFICIO 264



CALCULO DE CAPACIDAD DE LOS MEDIOS DE EVACUACIN

CALCULO DE ANCHO DE VANOS, ESCALERAS Y PASAJES

Segn la norma A. 130 (Requisitos de seguridad) Sub Capitulo III (Clculo de capacidad de

medios de evacuacin) - Artculo 22

Ancho De Vanos (Puertas) = 0.005x32= 0.16 m

Por lo tanto consideramos un ancho mnimo de 1.00 m (Norma A.040 artculo 11 del RNE)

TERCER PISO

Ancho de pasadizo:= 0.005 x 96 = 0.48 m

SEGUNDO PISO

Ancho de pasadizo:= 0.005 x 192 = 0.96 m

Por lo tanto asumimos un ancho mnimo de 1.20 m para los pasadizos.

TERCER PISO

Ancho libre para escaleras = 0.008x96= 0.78 m



SEGUNDO PISO

Ancho libre para escaleras = 0.008x192= 1.54 m

CALCULO DEL TIEMPO DE EVACUACIN:

DATOS:

P: 35

TH: 6.80 m

D1: 28.40 m

D2: 5 m

NO: 192 personas

NM: 2

TTE= 35 + 6.8+28.40 + 5 + (192/2) = 171.2 seg = 2.85 min 3 min (SI CUMPLE)



3. PRE-DIMENSIONAMIENTO:

3.1. PRE-DIMENSIONA MIENTO DE LOSA ALIGERADA

h= L/25

L= Luz Libre de Viguetas : 4.12m (Asumiendo columnas de 0.40x0.30m)

h=L/25 : 0.17m Tomaremos h = 0.20m

Ancho de Vigueta : 0.10m

Entre Ejes de Viguetas : 0.40m

De la Norma E020, se tiene:

Losas aligeradas armadas en una sola direccin de Concreto Armado

Con vigueta 0,10 m de ancho y 0.40 m entre ejes.

Espesor del aligerado (m) Espesor de losa superior en metros

Peso propio kPa (kgf/m2)

0,17 0,05 2,8 (280)

0,20 0,05 3,0 (300)

0,25 0,05 3,5 (350)

0,30 0.05 4,2 (420)

3.2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE LOSA MACIZA:

Como la luz es menor que 5 m, asumimos un peralte de h= 0.13 cm (Fuente: Estructuracin y

Diseo de Edificaciones de Concreto Armado- Antonio Blanco Blasco).

rea del techo de losa maciza : (4.00+4.22)x(26.20) = 215.36 m2

Peso de Losa llena :215.36m2x0.13mx2400kg/m3 = 67 192.32 Kg



rea del terreno : 195 m2

Peso de Losa llena Por metro cuadrado : 67192.32/195 = 345 Kg/m2

3.3. COLUMNAS

Para el pre-dimensionamiento de columnas utilizaremos la siguiente frmula con la cual

calculamos el rea mnima:

Donde:

b : base de la columna

h : Peralte de la columna

k y n : coeficientes que dependen del tipo de columna.

P : Es el peso total de cargas de gravedad que soporta la columna.

f'c : Resistencia del Concreto a la compresin simple

Donde el valor de K y de n se determina utilizando la siguiente tabla:

TIPO DE COLUMNA K n

Columna interior 1 piso 1.10 0.3 Columnas interiores ltimos pisos 1.10 0.25 Extremos de prticos interiores 1.25 0.25 Columna de esquina 1.50 0.2

Adems:

P = WT x At

WT = 1.4WD + 1.7WL

Donde:

WT: Peso Total por m2

At: rea Tributaria de la columna

WD: Carga Permanente (muerta)

WL: Carga Libre (viva)

Configuracin estructural



Modelo estructural adoptado.

reas tributarias de las columnas identificadas:

Tipo de columna Largo (m) Ancho (m) rea tributaria

C1 1.58 2.20 3.48 m2

C2 3.15 4.13 13.01 m2

C3 4.13 1.58 6.53 m2

C4 3.15 2.20 6.93 m2

C5 3.15 4.13 13.01 m2

C6 3.08 2.20 6.78 m2

C7 4.65 4.13 19.20 m2

C8 3.08 4.13 12.72 m2

Metrado de cargas preliminares

Nota: Al iniciar el pre - dimensionamiento de columnas debemos conocer los pesos usuales

aproximados de losas, vigas y columnas para realizar el metrado de cargas.

Dimensionamiento referencial de vigas

Para conocer el peso propio de la viga referencial para el metrado de cargas se usar el siguiente

criterio:

h = L/10 y b = B/20

L: Luz entre ejes de columnas

B: Ancho Tributario, perpendicular al elemento de diseo

Vigas principales



h = 6.30/10 = 0.63 m

b = 4.13/20 = 0.21 m

Adoptamos V.P de 0.30x0.65m

Vigas secundarias

h = 4.13/12 = 0.34 m

b = 3.15/20 = 0.16 m

Adoptamos V.S de 0.20x0.35m

Calculando el peso propio de las vigas, descontando la altura de la losa aligerada de 0.20m.

Tipo de viga b (m) h (m) L (m) c (Kg/m3) Peso Parcial (Kg) Viga principal 0.30 0.65 49.00 2400.00 22 932.00

Viga secundaria 0.20 0.35 49.50 2400.00 8 316.00

Total 31 248.00

rea total de la edificacin = 195.00 m2

Peso de vigas por metro cuadrado = 31248.00/ 195.00 = 160.25 Kg/m2

Dimensionamiento referencial de columnas

Asumimos el peso propio para una columna de 0.60x0.60 y una altura promedio de 2.50 m

Caractersticas b (m) D (m) L (m) c (Kg/m3) N de columnas Peso Parcial (Kg)

Columnas 0.40 0.40 2.50 2400.00 18 17280.00

Peso de columnas por metro cuadrado = 17280.00 / 195.00 = 88.62 Kg/m2

Carga del 1er al 2do Piso

Carga muerta (WD):

Peso Propio del Techo Aligerado : 300.00 Kg/m2

Peso de Vigas : 160.25 Kg/m2

Peso de Columnas : 88.62 Kg/m2

Peso de la Tabiquera : 100.00 Kg/m2

Peso de los Acabados : 100.00 Kg/m2

WD = : 748.87 Kg/m2



Carga viva (WL):

Sobrecarga en aulas (E020) : 250 Kg/m2

WL = : 250 Kg/m2

Peso total del 1er al 2do piso = W1-2 = 1.4WD + 1.7WL = 1048.42 + 425 = 1473.42 Kg/m2

Carga del techo Losa Maciza.

Carga muerta (WD):

Peso Propio de Losa Llena : 345.00 Kg/m2

Peso de Vigas : 160.25 Kg/m2

Peso de Columnas : 88.62 Kg/m2


WD = : 693.87 Kg/m2

Carga viva (WL):

Sobrecarga en techos inclinados (E020) : 50.00 Kg/m2

WL = : 50.00 Kg/m2

Peso total del Techo = Wtecho = 1.4WD + 1.7WL = 971.42 + 85 = 1056.42 Kg/m2

Carga total de la edificacin por metro cuadrado

WT = 2 x (W1-2) + (Wtecho) = 2x1473.42+ 1056.42

WT = 4003.26 Kg/m2

TABLA N 02: Predimensionamiento de columnas

Tipo At (m2) WT (Kg/m2) k P (Kg) kxP (Kg) n bD (cm2) b=D (m)

C1 3.48 m2 4003.26 1.50 13931.35 20897.03 0.20 373.16 0.19

C2 13.01 m2 4003.26 1.25 52082.41 65103.02 0.25 930.04 0.31

C3 6.53 m2 4003.26 1.25 26141.29 32676.61 0.25 466.81 0.22

C4 6.93 m2 4003.26 1.10 27742.59 30516.85 0.30 363.30 0.20

C5 13.01 m2 4003.26 1.10 52082.41 57290.65 0.30 682.03 0.26

C6 6.78 m2 4003.26 1.25 27142.10 33927.63 0.25 484.68 0.22

C7 19.20 m2 4003.26 1.25 76862.59 96078.24 0.25 1429.74 0.38

C8 12.72 m2 4003.26 1.25 50921.47 63651.83 0.25 909.31 0.30

Por lo tanto, de la TABLA N 02, optamos por columnas de 0.40x0.40m.



3.4. VIGAS

PRE - DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

Para el pre-dimensionamiento de vigas podemos usar las siguientes expresiones.

Ancho de Viga (b)

b = Ancho tributario / 20

Peralte de la Viga (h)

Donde:

Ln: luz libre de la viga.

Wu: carga ltima por unidad de rea.

Wu = 1.4WD + 1.7WL

Donde:

WD = Carga muerta por unidad de rea

WL = Carga viva por unidad de rea

Configuracin estructural de vigas

Vigas del 3er nivel

Vigas principales

Carga muerta (WD):

Peso Propio de losa maciza : 345.00 Kg/m2





WD = : 545.00 Kg/m2

Carga viva (WL):

Sobrecarga en azotea (E020) : 50.00 Kg/m2 14 de pendiente

WL = : 50.00 Kg/m2

Wu = 1.4WD + 1.7WL = 848.00 Kg/m2 = 0.0848 Kg/cm2

Ln = 5.50 m

B = 4.13 m

h = 5.50 / (4/( )) = 0.40 m

b = 4.13 / 20 = 0.21 m adoptaremos como b=0.40 m debido a la dimensin de la columna,

luego sin cambiar la rigidez se obtiene que el peralte de la viga:

Adoptamos las VP de 0.40 x 0.40 m

Vigas secundarias

Carga muerta (WD):



WD = : 200.00 Kg/m2

Carga viva (WL):

Sobrecarga en azotea (E020) : 50.00 Kg/m2

WL = : 50.00 Kg/m2

Wu = 1.4WD + 1.7WL = 365.00 Kg/m2 = 0.0365 Kg/cm2



Ln = 3.72 m

B = 4.65 m

h = 3.72 / (4/(0.0365)^0.5) = 0.18 m adoptaremos h=0.25 m

b = 4.65 / 20 = 0.23 m adoptaremos b=0.25m

Adoptamos las VS de 0.25x0.25 m

VIGAS DEL 1ER AL 2do NIVEL

Vigas principales

Carga muerta (WD):

Peso Propio de losa aligerada : 300.00 Kg/m2



WD = : 500.00 Kg/m2

Carga viva (WL):

Sobrecarga en aulas (E020) : 250.00 Kg/m2

WL = : 250.00 Kg/m2

Wu = 1.4WD + 1.7WL = 1125.00 Kg/m2 = 0.1125 Kg/cm2

Ln = 5.50m

B = 4.13m

h = 5.50 / (4/(0.1125)^0.5) = 0.47 m

b = 4.13 / 20 = 0.21 m Adoptaremos b=40 cm debido a las dimensiones de la columna.

Adoptamos las VP de 0.40x 0.45 m



Vigas secundarias

Carga muerta (WD):



WD = : 200.00 Kg/m2

Carga viva (WL):

Sobrecarga en aulas (E020) : 250.00 Kg/m2

WL = : 250.00 Kg/m2

Wu = 1.4WD + 1.7WL = 705 Kg/m2 = 0.0705 Kg/cm2

Ln = 3.72 m

B = 4.65 m

h = 3.72 / (4/0.0705) = 0.25 m

b = 4.65 / 20 = 0.23 m

Adoptamos las VS de 0.25 x 0.25 m

4. MODELO ESTRUCTURAL

El modelo empleado para vigas y columnas 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.



fig.6. Modelo estructural en SAP2000 con empotramiento en la base

5. METRADO DE CARGAS SSMICAS

3er piso TECHO Cantidad a L H Peso



Descripcin und Tn/m3 Tn/m2 m m m Tn

Carga muerta

Losa maciza 1.00 2.40 7.22 23.40 0.13 52.71

Columnas 14.00 2.40 0.40 0.40 3.75 20.16

4.00 2.40 0.40 0.40 3.20 4.92

Vigas principales, eje y

VPT1 7 2.40 0.40 4.97 0.40 13.36

VPT2 7 2.40 0.40 4.21 0.40 11.32

Vigas secundarias, eje x

VST1 35 2.40 0.25 3.65 0.25 19.16

Acabados 1.00 0.10 8.47 26.20 - 22.19

WD = 143.82

Carga viva (Techo inclinado) 1.00 0.050 8.47 26.20 WL = 11.09

PESO SSMICO TECHO = WD + 0.25 WL = 146.59

PISO 2 Cantidad a L H Peso


Carga muerta

Losa aligerada 1.00 0.30 7.05 22.2 0.20 46.95

Columnas 18.00 2.40 0.40 0.40 2.70 18.66


VP1 4.00 2.40 0.40 2.55 0.45 4.41

VP2 4.00 2.40 0.40 4.05 0.45 7.00

VP3 3.00 2.40 0.40 7.00 0.45 9.07


VS1 18.00 2.40 0.25 3.65 0.25 9.86

Acabados 1.00 0.10 7.05 23.40 16.50

Tabiquera 1.00 0.10 7.05 23.40 16.50

WD = 128.95

Carga viva (Aulas) 1.00 0.25 5.55 23.40

32.47

Carga viva (Pasadizo) 1.00 0.40 1.50 25.00 15.00

WL = 47.47

PESO SSMICO 2 = WD + 0.25 WL = 140.82

PISO 1 Cantidad a L H Peso




Carga muerta

Losa aligerada 1.00 0.30 7.05 22.2 0.20 46.95

Columnas 18.00 2.40 0.40 0.40 3.20 22.12


VP1 4.00 2.40 0.40 2.55 0.45 4.41

VP2 4.00 2.40 0.40 4.05 0.45 7.00

VP3 3.00 2.40 0.40 7.00 0.45 9.07


VS1 18.00 2.40 0.25 3.65 0.25 9.86

Acabados 1.00 0.10 7.05 23.40 16.50

Tabiquera 1.00 0.10 7.05 23.40 16.50

WD = 132.41

Carga viva (Aulas) 1.00 0.25 5.55 23.40

32.47

Carga viva (Pasadizo) 1.00 0.40 1.50 25.00 15.00

WL = 47.47

PESO SSMICO 1 = WD + 0.25 WL = 144.28

Resumen de cargas ssmicas

Piso Peso Total (Tn) Altura h (m)

3 146.59 3.45

2 140.82 2.70

1 144.28 3.20

Peso PT = 431.69 hn = 9.35

DISTRIBUCIN DE CARGAS

Ahora, determinamos la distribucin de las cargas para ambas direcciones, siguiendo lo indicado

en la Norma E030 para el anlisis ssmico esttico.

SISMO X = SISMO Y

a) Perodo fundamental

b) Fuerza cortante en la base:

(

)



Segn la norma E030 se debe cumplir que:

c) Distribucin de la fuerza ssmica por la altura:

Para T 0.7s, tenemos la siguiente frmula:

PISO Pi hi Pi x hi Pi x hi / (Pi x hi) Fi (Tn) Vi (Tn)

1 144.28 3.20 461.70 0.173 12.60 72.85 2 140.82 5.9 830.84 0.312 22.73 60.25 3 146.59 9.35 1370.62 0.515 37.52 37.52 431.69 2663.16 72.85

Parmetros Valores Descripcin

Z 0.3 Ucayali se encuentra en la zona 2, de la zonificacin ssmica.

U 1.5 Los Centros Educativos se encuentran en la categora de Edificaciones esenciales.

S 1.2 La estructura se encuentra ubicada en un suelo clasificado como intermedio.

Rx = Ry 8.00 Estructura con prticos

Tp 0.6 Factor que depende de "S"

hn 9.35 Altura total de la edificacin (m)

Ct 35 Coeficiente para estimar el periodo fundamental

T = hn/Ct 0.27 Periodo fundamental de la estructura, sin fuerza adicional

C calculado 5.55 Coeficiente de amplificacin ssmica

C asumido 2.50 Coeficiente de amplificacin ssmica

P (Tn) 431.69 Peso total de la edificacin

V (Tn) 72.85 Fuerza cortante en la base de la estructura

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