PROYECTO MODULO SISTEMICO ADMINISTRACION · PDF fileambiente, conectados mayormente por vigas peraltadas de V (30x50) en todo su contorno. Los muros

Memoria de Cálculo de Estructuras Sistémico Inicial Administración 780 – 2014 Costa No Lluviosa

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MEMORIA DE CÁLCULO

ESTRUCTURAS

PROYECTO

MODULO SISTEMICO ADMINISTRACION 780 – 2014

COSTA NO LLUVIOSA

CONTENIDO

Pag.

1. INTRODUCCION ....................................................................................................... 2

1.1 Objetivo ............................................................................................................ 2

1.2 Alcance ............................................................................................................. 2

1.3 Características de la Estructura ....................................................................... 2

2. CRITERIOS DE DISEÑO .......................................................................................... 6

2.1 Hipótesis de Análisis ......................................................................................... 6

2.2 Normas Aplicables ............................................................................................ 6

2.3 Estudio de Mecánica de Suelos ........................................................................ 6

2.4 Parámetros de Diseño ...................................................................................... 7

2.5 Parámetros Sísmicos ........................................................................................ 7

2.6 Combinaciones de Carga .................................................................................. 9

3. ANÁLISIS SISMICO ................................................................................................ 10

3.1 Modelamiento Sísmico .................................................................................... 10

3.2 Fuerza Cortante en la Base ............................................................................ 12

3.3 Modos de Vibración ........................................................................................ 13

3.4 Desplazamiento y Distorsiones ....................................................................... 15

3.5 Diseño de Elementos Columnas y Vigas…………………………………………16

3.6 Diseño de Muros de Albañilería Confinada……………………………………….21

3.7 Diseño de la Cimentación…………………………………………………………..29

3.8 Conclusiones Finales .................................................................................... ..37


2

1. INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETIVO

La presente memoria de cálculo corresponde al análisis y modelamiento sísmico del

módulo Sistémico Administrativo 780 – 2014 Costa No Lluviosa, elaborado conforme

con la normatividad estructural vigente y en base a los planos arquitectónicos

propuestos.

1.2 ALCANCE

El proyecto estructural desarrollado se basó en proponer las medidas óptimas más

adecuadas para el buen desempeño del módulo Sistémico Administrativo 780 – 2014

Costa No Lluviosa, sometidas a cargas de gravedad y a solicitaciones sísmicas. Estas

edificaciones han sido modeladas según los parámetros indicados en las actuales

normas estructurales vigentes y teniendo en cuenta las hipótesis de análisis indicadas

en el Acápite N° 02 de la presente memoria correspondiente a los Criterios de Diseño.

1.3 CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA

Las edificaciones del módulo Administrativo 780 – 2014 Costa No Lluviosa son

estructuras de un (01) nivel que presentan un sistema estructural mixto conformado

por pórticos de concreto armado en la dirección longitudinal (Dirección X) y por muros

de albañilería confinada en su dirección transversal (Dirección Y). Los pórticos están

formados por columnas rectangulares de C (30x90) en los ejes centrales de los

ambientes y columnas Tipo L (25x45x50) en los extremos, los cuales además se

encuentran confinando a los muros portantes ubicados en las zonas laterales de cada

ambiente, conectados mayormente por vigas peraltadas de V (30x50) en todo su

contorno.

Los muros portantes son de albañilería confinada de 24 cm de espesor, presentando

una columna central de C (25x50) y C (25x40). Debido a la arquitectura, los tabiques

exteriores están formados por placas de concreto de 10 cm de espesor,

independizados de las columnas mediante juntas de 1” de espesor. En la zona interior

de los ambientes, los tabiques están formados por muros de albañilería de 13 cm de

espesor, confinados por columnetas y vigas soleras diseñados para resistir las cargas

ortogonales a su plano.

El techo de los ambientes principales, por cuestiones arquitectónicas, están formadas

por una losa a cuatro aguas, proyectándose una losa maciza de 15 cm de espesor con

vigas embutidas en él a fin de transmitir las cargas a las columnas principales y a los

muros de albañilería. Además, en las zonas laterales de la estructura, se ha

proyectado losas aligeradas plana de 20 cm de espesor, las cuales sirven de enlace a


3

las losas macizas ubicadas en los extremos. En la zona de los depósitos, la losa es del

tipo maciza de 15 cm de espesor.

Figura 01: Vista de la planta de cimentación proyectada del módulo Sistémico Inicial 780-2014 Costa No Lluviosa para resistencias del suelo 1.50<q< 2.0 kg/cm2.


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Figura 02: Vista de la planta típica del techo del módulo Sistémico Inicial Administrativo 780-2014 Costa No Lluviosa para todos los casos.


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2. CRITERIOS DE DISEÑO

2.1 HIPOTESIS DE ANALISIS

El análisis sísmico del módulo Sistémico Inicial de Administración 780 – 2014 Costa

No Lluviosa se realizó haciendo uso del programa ETABS. Los diversos módulos

fueron analizados con modelos tridimensionales, suponiendo losas infinitamente

rígidas frente a acciones en su plano. En el análisis de la estructura se supuso un

comportamiento lineal y elástico. Los elementos de concreto armado se representaron

con elementos lineales. Los muros de albañilería se modelaron con elementos tipo

shell, con rigideces de membrana y de flexión, aún cuando estas últimas son poco

significativas. Los modelos se analizaron considerando sólo los elementos

estructurales, sin embargo, los elementos no estructurales han sido ingresados en el

modelo como solicitaciones de carga debido a que aquellos no son importantes en la

contribución de la rigidez y resistencia de la edificación.

2.2 NORMAS APLICABLES

Para el diseño estructural del módulo sistémico se tomaron en cuenta las exigencias

del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), en sus normas estructurales:

Norma Técnica de Edificación E.020: Cargas

Norma Técnica de Edificación E.030: Diseño Sismorresistente

Norma Técnica de Edificación E.050: Cimentaciones

Norma Técnica de Edificación E.060: Concreto Armado

Norma Técnica de Edificación E.070: Albañilería

2.3 ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS

El diseño de la cimentación consideró diferentes capacidades del terreno de fundación,

a fin de uniformizar los diseños estructurales a desarrollar para cada condición del

suelo bajo las características establecidas en los prototipos Sistémicos. En ese

sentido, se ha proyectado la cimentación considerando que la capacidad portante de 1

kg/cm2 , se encuentra dentro el siguiente rango:

Capacidad Portante : 1.50 kg/cm2 ≤ q < 2.00 kg/cm2

En todos los casos, la profundidad de cimentación considerada es de 1.10 m (mín.),

considerándose la colocación de una subzapata o subcimiento que alcance la

profundidad de cimentación establecida por el Estudio de Mecánica de Suelos.


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2.4 PARAMETROS DE DISEÑO

Características de los Materiales

Para efectos de los análisis realizados a las edificaciones se han adoptado para los

elementos estructurales los valores indicados a continuación:

Concreto armado: f’c = 210 kg/cm2 (E = 217 370 kg/cm2)

Acero de refuerzo: fy = 4200 kg/cm2

Albañilería: f’m = 65 kg/cm2 (E = 32 500 kg/cm2)

Cargas de gravedad

Las cargas verticales se evaluaron conforme a la Norma de Estructuras E.020 Cargas.

Los pesos de los elementos no estructurales se estimaron a partir de sus dimensiones

reales con su correspondiente peso específico. A continuación se detallan las cargas

típicas (muertas y vivas) consideradas en el análisis:

Cargas Muertas (D):

Peso losa aligerada: 300 kg/m2 (h=20cm)

Peso losa maciza: 360 kg/m2 (h=15cm)

Peso de acabados: 100 kg/m2

Cargas Vivas (L):

Techo (plano): 100 kg/m2

Techo (Inclinado): 50 kg/m2

Para el cálculo del peso total de la edificación se uso el 100% de la carga muerta más

el 25% de la carga viva de techo según lo indicado en la Norma de Estructuras E.030

correspondiente a las edificaciones categoría A (edificaciones esenciales).

2.5 PARAMETROS SÍSMICOS

En análisis sísmico de las estructuras se realizó siguiendo los criterios de la Norma

E.030 Diseño Sismorresistente mediante el procedimiento de superposición modal

espectral. La respuesta máxima elástica esperada (r) de los diferentes modos de

vibración (i) se determinó mediante la suma del 0.25 ABS (suma de los valores

absolutos) y el 0.75 SRSS (raíz cuadrada de la suma de los cuadrados):

m

r

i

m

r

i rrr1

2

1

75.025.0


7

Los parámetros sísmicos considerados para el análisis de las edificaciones se

consideraron los valores más críticos a fin de uniformizar las condiciones de diseño

para los prototipos sistémicos:

Factor de zona Z = 0.40 (Zona 3)

Factor de uso e importancia U = 1.50 (Categoría A)

Factor de suelo S = 1.40 (Máximo considerado)

Periodo que define la plataforma Tp = 0.90 s (Máximo considerado)

Factor de amplificación sísmica C = 2.50

Factor de reducción R = 3 (albañilería confinada)

R = 8 (pórticos de concreto armado)


8

2.6 COMBINACIONES DE CARGA

La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en el

procedimiento de cargas factoradas conforme a la actual Norma de Estructuras E.060

Concreto Armado. Las combinaciones de carga analizadas fueron las siguientes:

U = 1.4 D + 1.7 L

U = 1.25 (D + L) ± Sx

U = 1.25 (D + L) ± Sy

U = 0.9 D ± Sx

U = 0.9 D ± Sy

Donde:

D : Cargas Muertas

L : Cargas Vivas

Sx , Sy : Cargas Sísmicas en las direcciones X e Y


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3. ANALISIS SISMICO

A continuación se presenta el análisis sísmico realizado a la edificación típica más

representativa del módulo Sistémico Inicial 780 – 2014 Costa No Lluviosa:

3.1 MODELAMIENTO SÍSMICO DEL MÓDULO SISTÉMICO INICIAL: ADMINIST.

El modelo estructural del módulo se muestra a continuación (Figuras 03 al 06), en el

cual se incluyeron los parámetros indicados en el capítulo anterior y se tomaron en

consideración las hipótesis de análisis indicadas en el Acápite 2.1.

Figura 03: Vista general del modelo estructural del módulo sistémico analizado. Los elementos no estructurales fueron ingresados como cargas permanentes.


10

Figura 04: Vista general del modelo estructural del módulo sistémico analizado. Nótese la disposición de sus elementos característicos (columnas y vigas).

Figura 05: Vista de la planta típica del módulo sistémico analizado.


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Figura 06: Vista en elevación del módulo sistémico analizado. En esta vista se muestra las columnas y vigas típicas consideradas en el diseño.

3.2 FUERZA CORTANTE EN LA BASE

De acuerdo a lo que establece la Norma E.030 Diseño Sismorresistente, la fuerza

cortante en la base obtenida del análisis dinámico no puede ser menor que el 80 % de

la fuerza cortante en la base obtenida del análisis estático para estructuras regulares,

ni menor que el 90% para estructuras irregulares.

En el cuadro siguiente se muestran las fuerzas cortantes obtenidas en el módulo

analizado bajo los análisis estático y dinámico:

CUADRO N° 01

Fuerzas Cortantes en la Base (Tn)

Story Load Loc P VX VY T MX MY

STORY1 EX Top 0 -26.46 0.00 115.47 0.00 -4.72

STORY1 EX Bottom 0 -27.54 0.00 119.77 0.00 -99.91

STORY1 EY Top 0 0.00 -70.58 -272.32 12.59 0.00

STORY1 EY Bottom 0 0.00 -73.46 -280.50 266.51 0.00

STORY1 SPEC1X Top 0 26.60 0.52 113.03 0.09 3.67

STORY1 SPEC1X Bottom 0 27.35 0.54 115.96 1.93 98.70

STORY1 SPEC1Y Top 0 1.60 48.31 336.96 8.53 0.63

STORY1 SPEC1Y Bottom 0 1.43 49.75 341.65 181.18 4.95

Según se puede apreciar en el cuadro anterior, los cortantes obtenidos mediante el

análisis dinámico (Vx = 27.60 Tn y Vy = 49.75 Tn), en la dirección Y debe aplicarse un

factor de corrección para que la fuerza sea mayor o igual al 90 % de la fuerza cortante


12

obtenida mediante el análisis estático (Vx = 27.54 Tn y Vy = 73.46 Tn), para poder

cumplir con lo especificado en la Norma E.030 Diseño Sismorresistente.

3.3 MODOS DE VIBRACIÓN

En cada dirección se consideran aquellos modos de vibración cuya suma de masas

efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura.

A continuación se muestran los periodos de los doce (12) modos de vibración y sus

respectivas masas de participación:

CUADRO N° 02

Periodos y Masas de Participación

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumRZ

1 0.134615 99.266 0.0022 0 99.266 0.0022 0.1088

2 0.050367 0.0628 38.097 0 99.3288 38.0993 60.0938

3 0.04341 0.0187 55.9021 0 99.3475 94.0013 90.5364

4 0.032556 0.0239 1.2965 0 99.3714 95.2978 90.9663

5 0.02903 0.018 2.237 0 99.3894 97.5348 92.3849

6 0.027539 0.0002 0.2461 0 99.3896 97.781 98.2264

7 0.025878 0.1179 0.0281 0 99.5074 97.8091 98.3551

8 0.024735 0.0458 0.8593 0 99.5532 98.6683 98.9928

9 0.022866 0.0704 0.1202 0 99.6236 98.7885 99.134

10 0.020475 0.0009 0.0009 0 99.6246 98.7894 99.1451

11 0.01918 0.0182 0.1404 0 99.6428 98.9298 99.418

12 0.016478 0.0623 0.0062 0 99.7051 98.936 99.4761

Como se puede mostrar en el Cuadro N° 02, la suma de las masas efectivas en los

tres (03) primeros modos de vibración son mayores al 90% de la masa total de la

estructura, cumpliendo con lo especificado en la Norma E.030.

A continuación se muestran los desplazamientos y rotaciones de los tres (03) primeros

modos de vibración (Figuras 07, 08 y 09).


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Figura 07: Vista del modelo en su primer modo de vibración (longitudinal) T=0.1346 seg.

Figura 08: Vista del modelo en su segundo modo de vibración (transversal) T=0.0504 seg.


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Figura 09: Vista del modelo en su tercer modo de vibración (rotacional) T=0.0434 seg.

3.4 DESPLAZAMIENTOS y DISTORSIONES

En el cuadro siguiente indica los desplazamientos y derivas de entrepisos de los

diafragmas de cada nivel. Estos valores fueron determinados multiplicando los

resultados obtenidos en el programa de análisis por 0.75 R, conforme se especifica en

la Norma E.030 Diseño Sismorresistente.

CUADRO N° 03

Desplazamientos máximos obtenidos

Dirección X

Nivel

Hi δ δ Δ Δ / Hi Deriva

(altura) (análisis) (corregido) (deriva.) (deriva

corregida) (E.030)

1 350 0.117 0.702 0.000334 0.002 0.0070

Dirección Y

Nivel

Hi δ δ Δ Δ / Hi Deriva

(altura) (análisis) (corregido) (deriva.) (deriva

corregida) (E.030)

1 350 0.031 0.0697 0.0000885 0.0002 0.0050


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3.5 DISEÑO DE ELEMENTOS DE COLUMNAS Y VIGAS

Figura 10: Vista de las areas de acero en el pórtico del eje delantero de las Aulas

Verificación de la Columna C1

Figura 11: Vista de la definición de la columna.


16

Figura 12: Combinación más desfavorable para la columna C1

.


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DEL DIAGRAMA C.4

rt = 0.01

As= 27 cm2

Usar: 4 f 5/8" + 8 f 3/4" As = 30.72 cm2

Verificaión de cuantias

r = 0.011 r > rmin 0.01 Si cumple Ok!


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Refuerzo transversal

Debe disponerse estribos cerrados de confinamiento en una longitud de:

90 cm.

Lo >= 48 cm. Lo = 90 cm.

50 cm.

La separación del refuerzo transversal no debe exceder la menor de:

30 cm.

s<= 11 cm. s = 10 cm.

10 cm.

Resistencia al cortante

El cortante de diseño sería Vu=41.84tn.

Cálculo del espaciamiento

s < 16.77 cm. s = 10 cm.

Para s=10cm. tn

fVn >= Vu

Vs (tn)29.87

s (cm)16.77

Se necesita refuerzo transversal de 3/8” mínimo. Se colocan [email protected], [email protected], Resto @ .20m. c/ext.

Si cumple Ok!

Ubicación Av (cm2)

C-1 10 50.10 59.03

5.23

Ubicación Vud (tn)Vu (tn)

actuante

Ubicación s (cm.) Vs (tn) fVn

resistente

Vc (tn)

d (cm.)C-1 1.42 84.00

Vu (tn)41.84

19.35C-1 41.84

FUERZAS Y ESFUERZOS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Diseño de Elemento Viga

Propiedades de los materiales

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

kg/cm2

Verificación de la deflexión.-

Se calcula para la sobrecarga

w s/c = 0.10 tn/m

L (cm) 371

δ = 0.08 mm

δ max = 7.73 mm (L/480) δ max > δ OK, si cumple

Se han diseñado las vigas de concreto armado, verificando las deflexiones, flexión y resistencia al corte, para este

diseño se han considerado:

fy =

1.25 fy =

f'c =

Es =

V-1 (0.30x0.50) – Ubicada en el eje B del primer piso presenta los siguientes resultados:

Ec =

4200

5,250

210

2.00E+06

217,371


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Diseño por corte.-

Fig. Diagrama de fuerzas cortantes

Fuerza cortante de diseño en vigas.

a (cm) L (cm) Ve (tn)

5.59 371 8.33

El cortante de diseño sería Vu=7.86tn.

No necesita refuerzo transversal

Se coloca el refuerzo de diseño

wu (tn/m)

0.84

Refuerzo mínimo por cortante

Debe colocarse un area mínima de refuerzo para cortante, Avmin donde Vu exceda de 0.5fVc

Av min = 0.2*√f'c b*s/fy

pero no debe ser menor que: 3.5 b*s/fy

El espaciamiento del refuerzo de cortante no debe exceder de 0.5d = 0.5(44) =22cm.

Debe disponerse estribos cerrados de confinamiento en una longitud igual a 2 veces el peralte:

zona de confinamiento = 2*50cm. = 100cm.

actuante

Vu (tn)

7.88

resistente

Vc (tn)

10.18

Se necesita refuerzo transversal de 3/8” mínimo. Se colocan [email protected], [email protected],Resto @ .25m. c/ext. De forma

similar se diseñaron las otras vigas.

fVc

8.65

0.5fVc

4.33

Ubicación

0.21

Avmin (cm2) Av (cm2)

1.42

s (cm)

10

V-01 8.33

datos

Vmax (tn)

Diseño

Si fVc/2 < Vu ≤ fVc => Necesita refuerzo transversal minimo

Si fVc < Vu ==>

Ve1 (tn)

7.60

Ve2 (tn)

0.73

Si Vu ≤ fVc/2 ==>

Ve2 cortante calculado por cargas de gravedad factoradas

Ve cortante de diseño para asegurar la falla por flexion

Ve1 = Mu / L en voladizos

Ve1 = 2 Mu / L en viga apoyada en ambos extremos

Ubicación

V-01

As (cm2)

5.94

Mu (t-m)

11.27

Mu (t-m)

1.25fy

14.09

Ve1 cortante calculado para el momento resistente


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3.6 DISEÑO DE MUROS DE ALBAÑILERIA CONFINADA

DENSIDAD DE MUROS :

Datos

Sobrecarga : 0.1 Ton /m2 250 Kg /m2

Sobrecarga Azotea : 0.10 Ton /m2 100.00 Kg /m2

Aligerado , e = 0.20 m 0.30 Ton /m2 300.00 Kg /m2

Losa Maciza e= 0.15 m 0.36 Ton /m2 360.00 Kg /m2

Acabados : 0.10 Ton /m2 100.00 Kg /m2

Viga Solera : Base 0.25 m 0.25 cm

Altura 0.50 m 50.00 cm

Peso Especifico del Concreto 2.40 Ton /m3 2400.00 kg /m3

Peso Especifico del Muro 1.90 Ton /m3 1900.00 kg /m3

f'm 65.00 kg/cm2 650.00 Ton/m2 850000.00 kg/m2

Ec 2170000.00 Ton/m2 217000.00 kg/cm2

Em 325000.00 Ton/m2

n 6.68

Z (Lima, Zona 3) 0.40

U Uso: Admin 1.50 Educación

S Factor de suelo 1.40

N N° de pisos 1.00


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Densidad de Muros en la Dirección "Y":

Muro L(M) Espesor (m)Area de

Muro (m2)H (m) Area Tributaria P.Espcf. Peso Muro (Ton)

Y1 1.83 0.24 0.44 3.50 3.40 1.90 2.91

Y2 2.15 0.24 0.52 3.50 3.95 1.90 3.43

Y3 8.25 0.24 1.98 3.50 30.52 1.90 13.17

Y4 8.25 0.24 1.98 3.50 30.52 1.90 13.17

Y5 6.67 0.24 1.60 3.50 12.30 1.90 10.65

∑ Lt 6.51 m2 ∑ de Pesos: 43.32

Por fórmula de la Norma E070:

Z*U*S*N

56

∑ Lt

Area Total

Z*U*S*N

56

Según fórmula se obtiene: 0.06 ≥ 0.02 Conforme!!

Area de la Planta Típica

Area de Corte de los Muros Reforzados

= 0.06

≥

= 0.02

VERIFICACION DE ESFUERZO AXIAL MAXIMO

Muros en la Dirección "Y":

Densidad de Muros en la Dirección "Y": Piso Típico Servicio

Muro L(M) Peso Losa (Ton) Peso Acab. (Ton) Peso Solera (Ton)Sobrecarga

(Ton/m2)P.Viva(Ton) P.D (Ton) P.L (Ton)

P.D + P.L

(Ton)Y1 1.83 1.09 0.34 0.55 0.05 0.17 5.01 0.17 5.18

Y2 2.15 1.26 0.40 0.65 0.05 0.20 5.88 0.20 6.08

Y3 8.25 9.77 3.05 2.48 0.05 1.53 29.01 1.53 30.54

Y4 8.25 9.77 3.05 2.48 0.05 1.53 29.01 1.53 30.54

Y5 6.67 3.94 1.23 2.00 0.05 0.62

25.82 8.07 8.14 4.03 68.91 72.33

Piso Típico

Densidad de Muros en la Dirección "Y": Esfuerzo de Compresión 0.2*f'm*(1-(h/35e)^2) 0.15*f'm

Muro L(M) Espesor (m) σ (Ton/m2) (Ton/m2) (Ton/m2)

Y1 1.83 0.24 11.55 107.43 97.50

Y2 2.15 0.24 11.50 107.43 97.50

Y3 8.25 0.24 15.14 107.43 97.50

Y4 8.25 0.24 15.14 107.43 97.50

Y5 6.67 0.24 11.51 107.43 97.50

Límites de Norma E070

conforme

Esfuerzo Máximo σ máx.

conforme

conforme

conforme

conforme


22

Calculo de C : Cálculo de la cortante V:

Tp = 1.00

T = 0.05 V = ZUCS * PC = 2.50 R

V = 75.63 Ton

Distribución en Altura del Corte Basal V :

Piso Peso Hi PesoxHi % Fi (Ton) Vi (Ton)

4-Azotea 0.00 0.00 0.00% 0.00 0.00

3 0.00 0.00 0.00% 0.00 0.00

2 0.00 0.00 0.00% 0.00 0.00

1 108.04 3.50 378.13 100.00% 75.63 75.63

∑ PesosxHi 378.13

V = 75,625.19 kg

ANÁLISIS DE SISMO :

PESO DE LA EDIFICACION - METRADO DE CARGAS

Pesos :

1° PISO

P. Losa = 25.82 Ton

P. Vigas = 8.14 Ton

P.Columnas =(no in muros). 7.06 ton

P. Muros = 45.13 Ton

P. Acabados = 13.47 Ton

s/c = 6.73 Ton

C.M. = 106.35 Ton

C.L. = 1.68 Ton

P.T1 = 108.04 Ton

Parametros Sísmicos :

Z= Factor de uso de la zona Z= 0.40 ZONA 3

U = Factor de uso de importancia U= 1.50 EDUCACION

S = Factor del suelo S= 1.40 SUELO TIPO 3

N = Número de pisos N= 1.00 1 Pisos

C= Coeficiente sismico C= 2.50

R = Factor de ductibilidad R= 3.00 Albanileria - Sismo Severo


23

Figura 13: Valores del cortante muro Y1



24




25


Figura 18: Valores del momento por sismo en Y en muro Y5


26

R= 6 E-070

Primer Piso R= 3 5.1.8-5.1.9

MURO L(cm) t(cm) h(cm) Vtotal(ton) MFc(ton-m) Ve(ton) MFc(ton-m) n´m(ton/m2)

Y1 182.5 24 350 2.41 5.68 1.2 2.8 81.0

Y2 215 24 350 3.06 7.72 1.5 3.9 81.0

Y3 825 24 350 25.55 95.06 12.8 47.5 81.0

Y4 825 24 350 22.28 86.42 11.1 43.2 81.0

Y5 667 24 350 20.66 72.25 10.3 36.1 81.0

73.96

Direccion Y-Y

Sismo Severo

Sismo Moderado

Primer Piso 1/3<α<1

MURO α=Ve*L/Me αfinal Pg=PD+0.25PL 0.55Vm

Y1 0.77 0.77 5.01 8.944 CONFORME

Y2 0.85 0.85 6.08 11.544 CONFORME

Y3 2.22 1.00 15.48 50.473 CONFORME

Y4 2.13 1.00 19.34 50.961 CONFORME

Y5 1.91 1.00 13.62 40.947 CONFORME

ΣVm=

Vm

Control de Fisuracion

Ve<=0.55Vm

74.45Direccion Y-Y

Vm=0.55(n´m)(α)(t)(L)+0.23Pg

16.26

20.99

91.77

92.66

296.13

Primer Piso (Vm1/Ve1) Vu Mu

MURO 0.55Vm 2<(Vm1/Ve1)<3 (Vm1/Ve1)Final Vu=Ve(Vm1/Ve1) Mu=Me(Vm1/Ve1)

Y1 8.944 CONFORME CONFORME 13.50 3.00 3.62 8.52





VE (Ton)

73.96

ΣVm>VEVe<=0.55Vm

Direccion Y-Y

Ningún muro se agrieta V<0.55 Vm


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DISEÑO DE LOS MUROS NO AGRIETADOS POR CORTE

1) Pg = PD + 0.25 PL = carga de gravedad acumulada

2) Vu = Fuerza cortante ante sismo severo

3) Mu = momento flector ante sismo severo

4) L = longitud total del muro (m), incluyendo columnas de confinamiento

5) Lm = longitud del paño mayor o ½ L, lo que sea mayor (m). En muros de 1 paño: Lm = L

6) Nc = número de columnas de confinamiento en el muro en análisis

7 F = Mu / L = fuerza axial producida por “Mu” en una columna extrema (ton)

8) Pc = Pg / Nc = carga axial producida por “Pg” en una columna (ton)

9) Pt = carga tributaria proveniente del muro transversal a la columna en análisis, puede

emplearse: Pt = (Lt Pg / L) del muro transversal (ton).

10) T = F - Pc – Pt= tracción en columna: extrema: (ton)

11) C = Pc + F = compresión en columna:extrema: (ton)

12)As=T/(ф fy)=area de acero vertical requerida (cm2, min 4ф 8mm), usar ф=0.9

13) As=Area de acero vertical colocada

14) d = factor de confinamiento: d = 0.8 para columnas sin muros transversales

d = 1.0 para columnas con muros transversales

15) An = As + (C / f - As fy) / (0.85 d f´c) = área del núcleo de concreto (cm2), usar f = 0.7

16) Dimensiones de la columna a emplear (cm x cm)

17) Ac = área de concreto de la columna definitiva (cm2)

18) An = área del núcleo de la columna definitiva (cm2)

19 As mín = 0.1 f´c Ac / fy = área de acero vertical mínima (cm2), o 4 f 8 mm

Notas: - Estribaje mínimo: [] f ¼", 1 @ 5, 4 @ 10, r @ 25 cm

Nomenclatura, Fórmulas y Secuencia del Diseño de Vigas Soleras:

20) Ts = ½ Vm Lm / L = tracción en la solera (ton)

21) As = Ts / (f fy) = área de acero horizontal requerida (cm2), usar f = 0.9

22) Acero longitudinal a utilizar


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DISEÑO DE MURO SIN AGRIETAR Y-Y

MURO Y5

COLUMNA C6 C5

UBICACIÓN EXTREMA CENTRAL

1) Pg 30.54 30.54

2) Vu 20.66 20.66

3) Mu 72.25 72.25

4) L = 6.67 6.67

5) Lm = 3.34 3.34

6) Nc = 3.00 3.00

7 F = Mu / L 10.83 10.83

8) Pc = 10.18 10.18

9) Pt = 0.00 0.00

10) T = 0.65

11) C = 21.01

12)As= 0.17

13) As(usar)= 6 ф 3/4"

14) d = 0.8

15) An = 246.3298625

16) Usar 25x50 25x40

17) Ac = 1250 1000

18) An = 714 544

19 As mín = 4 ф 8 mm 4 ф 8 mm

Notas: - Estribaje mínimo: [] f ¼", 1 @ 5, 4 @ 10, r @ 25 cm

Se usara ф 3/8", [email protected],10@10 [email protected]

Nomenclatura, Fórmulas y Secuencia del Diseño de Vigas Soleras:

20) Ts = 5.17 5.17

21) As = 1.37 1.37

22) Usar 4ф 5/8" 4ф 5/8"

se necesita

cuantia minima


29

3.7 DISEÑO DE LA CIMENTACION

La viga de Cimentación absorbe parte del momento que llega a la zapata, conservadoramente se asume que a la zapata llega la mitad del momento.

Figura 19: Valor del momento por sismo en la dirección X en columna C1

Figura 20: Carga axial debida a cargas muertas en columna C1


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Figura 210: Carga axial debida a cargas Vivas en columna C1

ZAPATA Z-1

A.- PARAMETROS DE DISEÑO

CARGAS ACTUANTES

PD 6.55 Tn a 30 cm f'c 210 Kg/cm2

PL 0.25 Tn b 90 cm fy 4200 Kg/cm2

PSX 0.14 Tn ΦCOL 3/4 "

PSY 0.84 Tn

MDX 0.08 Tn.m

MLX 0.01 Tn.m

MSX 11.85 Tn.m

MSY 0.38 Tn.m

CONDICIONES DEL TERRENO

q 1.53 Kg/cm2

γ 1800 Kg/m3

S/C 250 Kg/m2

H 1.20 m

hP 10 cm

hT 50 cm

B.- DIMENSIONAMIENTO

1.- CALCULO DEL PERALTE (hZ)

Inicialmente, el peralte de la zapata debe cumplir la longitud de desarrollo del acero

de la columna en compresión (longitud crítica).

Como:

Ld = 44.17 cm

Ld = 32.00 cm

Luego: Ld = 44.17 cm

Ld = 50 cm

hZ = 60 cm

2.- CALCULO DE LA CAPACIDAD PORTANTE NETA (qn)

qn = 1.25 Kg/cm2

3.- DIMENSIONAMIENTO DE LA ZAPATA

Item 1 2 3

L 2.00 2.25 2.50 m L = 2.00 m

B 1.50 1.75 2.00 m B = 1.50 m

Area 3.00 3.94 5.00 m2

DISEÑO DE ZAPATA CONECTADA

DIMENSIONES DE COLUMNA CONCRETO DE ZAPATA

L_d = 0.08 d_b f_y/√(〖f′〗_C )

L_d ≥ 0.004 d_b f_y

4.- CHEQUEO DE LAS PRESIONES EN EL SUELO

● Cálculo de las Cargas actuantes (condiciones de servicio)

Como: P = 6.80 Tn

M = 0.09 Tn.m

● Chequeo de las presiones en el suelo

Como:

q'1 = 0.24 Kg/cm2 ≤ qn CUMPLE

q'2 = 0.22 Kg/cm2 ≤ qn CUMPLE

5.- VERIFICACION POR SISMO

● Cálculo de la Capacidad Portante Neta (Incluyendo Sismo)

Por sismo, la capacidad portante del suelo se amplifica a 1.3 (Norma E.050).

qnS = 1.71 Kg/cm2

● Cálculo de las Cargas actuantes (incluyendo sismo)

En el sentido longitudinal, para fines de verificación, conservadoramente se considera

que la zapata toma el 30% del momento sísmico que absorbe la viga de cimentación.

Los efectos del sismo se toman en condiciones de servicio.

PX' = 6.91 Tn

MX' = 2.93 Tn.m

● Chequeo de la Excentricidad (e)

eX ≤ 0.33 m ( eX ≤ L/6 )

eX = 0.42 m Zona en tracción

● Chequeo de las presiones

q'1X = 0.53 Kg/cm2 ≤ qnS CUMPLE

q'2X = 0.00 Kg/cm2 ≤ qnS CUMPLE

● En el sentido transversal

En el sentido transversal, la zapata toma el 100% del momento sísmico.

Los efectos del sismo se toman en condiciones de servicio.

PY' = 7.47 Tn e ≤ 0.25 m ( eY ≤ L/6 )

MY' = 0.39 Tn.m e = 0.05 m OK

Chequeo de las presiones

q'1 = 0.29 Kg/cm2 ≤ qnS CUMPLE

q'2 = 0.21 Kg/cm2 ≤ qnS CUMPLE

P =P_D+P_L

𝑞_1,2 = 𝑃/𝐵𝐿 ± 6𝑀/(𝐵𝐿^2 )

C.- DISEÑO DE LA ZAPATA

1.- REACCION AMPLIFICADA DEL SUELO (qU)

● Cálculo de las Cargas Últimas Factorizadas

Para el diseño de la zapata, se han considerado las cargas últimas factorizadas para la

máxima combinación posible según lo indicado en la Norma E.060 Concreto Armado.

Los efectos provenientes del sismo son tomados por la viga de cimentación.

Como:

PU = 9.60 Tn

MU = 0.13 Tn.m

● Cálculo de la reacción amplificada

qU1 = 0.33 Kg/cm2

qU2 = 0.31 Kg/cm2

2.- VERIFICACION DEL CORTE POR FLEXION

● Cálculo del peralte efectivo (d)

d = 50 cm

● Cálculo de la Fuerza Cortante Última (VU)

Por flexión, la sección crítica se ubica a la

distancia d de la cara de la columna.

Como: Xc = 0.35 m

q'U = 0.33 Kg/cm2

Luego: VU = 1,734 Kg

● Resistencia del Concreto al Corte por Flexión (ΦVC)

Como:

ΦVC = 48,963 Kg ≥ VU CUMPLE

P_U =〖1.4 P〗_D+1.7 P_L

〖∅V〗_C = 0.53 ∅ √(〖f′〗_C ) B d

3.- VERIFICACION DEL CORTE POR PUNZONAMIENTO

● Cálculo de la Fuerza Cortante Última (VU)

Por punzonamiento, la sección crítica se ubica

a la distancia d/2 de la cara de la columna.

Como: X'1 = 0.6 m

X'2 = 1.4 m

q'U1 = 0.32 Kg/cm2

q'U2 = 0.31 Kg/cm2

Luego: VU = 6,013 Kg

● Resistencia del Concreto al Corte por

Punzonamiento (ΦVC)

Como:

Donde: α = 40 CENTRAL

β = 1

p = 440 cm

ΦVC = 439,002 Kg

ΦVC = 478,911 Kg

ΦVC = 298,088 Kg

Luego: ΦVC = 298,088 Kg ≥ VU CUMPLE

4.- DISEÑO DEL ACERO DE REFUERZO

● Cálculo del Momento Último (MX)

Como: Xf = 0.85 m

Yf = 0.30 m

q'UX = 0.32 Kg/cm2

Luego: MUX = 1.78 Tn.m

MUY = 0.29 Tn.m

● Cálculo del Acero Mínimo (ASmin)

Como:

ASmin = 9.00 cm2/m

〖∅V〗_C = 0.27 ∅ (2+4/β) √(〖f′〗_C ) p d

〖∅V〗_C = 0.27 ∅ ((α d)/p+2) √(〖f′〗_C ) p d

〖∅V〗_C = 1.1 ∅ √(〖f′〗_C ) p d

A_Smin = 0.0018 B d

● Cálculo del Acero Longitudinal (ASX)

Como: MUX = 1.78 Tn.m

B = 150 cm

d = 50 cm

ASX = 0.94 cm2

ASX = 0.63 cm2/m ≥ ASmin No cumple, usar Asmin

ASX = 9.00 cm2/m

Φ 5/8" 0.20 cm

● Cálculo del Acero Transversal (ASY)

Como: MUY = 0.29 Tn.m

B = 200 cm

d = 50 cm

ASX = 0.15 cm2

ASX = 0.08 cm2/m ≥ ASmin No cumple, usar Asmin

ASX = 9.00 cm2/m

Φ 5/8" 0.20 cm

5.- VERIFICACION DE LA CONEXIÓN COLUMNA - ZAPATA

● Resistencia del Concreto al Aplastamiento (ΦPN)

Como:

Donde: A'Z : Area de influencia de la zapataAC : Area de la columna

Luego: Δ = 2.89

ΦPN = 674.73 Tn ≥ PU CUMPLE

Como Δ > 2, usar 2

〖∅P〗_N = 0.85 ∅ 〖f′〗_C √(〖(A^′〗_Z/A_C)) A_C

; ∆ =√(〖(A^′〗_Z/A_C)) ≤ 2

D.- DISEÑO DE LA VIGA DE CIMENTACION

1.- DIMENSIONAMIENTO

● La viga debe ser lo suficientemente rígida para poder absorber los momentos a las que

se encuentra sometida (peralte del orden de L/8).

● Cálculo del Peralte de la Viga (hv)

Como: b = 25 cm

L = 305 cm

hV = 38.13 cm

Usar: hV = 60 cm

● Cálculo del Peralte efectivo (d)

d = 53 cm

2.- DISEÑO DEL ACERO DE REFUERZO

● Para el diseño, se considera que la viga de cimentación toma el 85% del momento sísmico

proveniente de la columna en su dirección longitudinal (Momento crítico).

Asimismo, tanto el peso propio de la viga como el del tabique ubicado a lo largo de éste,

es resistido directamente por el terreno de fundación en donde se apoya este elemento.

● Cálculo del Acero Mínimo (ASmin)

Como:

ASmin = 3.20 cm2

● Cálculo del Acero de Refuerzo (AS)

Como: MS = 10.07 Tn.m

b = 25 cm

d = 53 cm

ASX = 5.27 cm2 ≥ ASmin CUMPLE

ASX = 5.27 cm2

Φ 3 5/8" Superior

Φ 3 5/8" Inferior

● Por consideraciones de montaje y a fin de absorber esfuerzos que se puedan presentar por

asentamientos diferenciales, se colocarán estribos mínimos a todo lo largo del elemento.

Estribos: Φ 3/8" : [email protected]; [email protected]; [email protected] c/e

A_Smin = 0.7 √(〖f′〗_C )/fy b d

Memoria de Cálculo de Estructuras Sistémico Inicial 780 – 2014 Costa No Lluviosa

31

3.8 CONCLUSIONES FINALES

De acuerdo a los resultados mostrados respecto a los máximos desplazamientos relativos de entrepiso, así como el diseño de los diferentes tipos de elementos estructurales como, vigas, columnas, muros de albañilería confinada , cimentación, se concluye que la estructura del Módulo Sistémico Administrativo 780 – 2014 Costa No Lluviosa cumple con todos los requisitos mínimos exigidos por la Norma E.030 Diseño Sismorresistente, E.060,E.050 y demás normas del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Documents

PROYECTO MODULO SISTEMICO ADMINISTRACION · PDF fileambiente, conectados mayormente por vigas peraltadas de V (30x50) en todo su contorno. Los muros