MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL ACO.doc

7/23/2019 MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL ACO.doc

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

“INSTALACION DE LOS SERVICIOS DE EDUCACION INICIAL EN LAINSTITUCION EDUCATIVA N 1303 DEL CENTRO POBLADO DE QUICHA

GRANDE, DISTRITO DE ACO, PROVINCIA DE CONCEPCION, REGION JUNIN”

1. Gene!"#$!$e%

O&'e(#)*+ El objetivo de esta memoria es realizar el DISEÑO ESTRUCTURAL de los

elementos estructurales componentes de la ediicaci!n pro"ectada con ines del mejoramiento

del servicio educativo de I#STALACIO# DE LOS SER$ICIOS DE EDUCACIO# I#ICIAL E# LA

I#STITUCIO# EDUCATI$A # %&'& DEL CE#TRO (O)LADO DE *UIC+A ,RA#DE-

DISTRITO DE ACO- (RO$I#CIA DE CO#CE(CIO#- RE,IO# .U#I# El tipo de construcci!n

comprende de (!rticos " placas de alba/iler0a coninada- divisiones interiores con tabi1ues de

Alba/iler0a2

Se 3a considerado un an4lisis de la estructura considerando las car5as recomendadas por el

Re5lamento #acional de Ediicaciones vi5ente2

Los par4metros 1ue intervienen en el dise/o estructural son la Resistencia al corte- la le6i!n "

la car5a a6ial en las columnas " placas de concreto armado- as0 como la combinaci!n de estas2

N*!(#)#$!$+ Se considera en el DISEÑO ESTRUCTURAL los an4lisis su5eridos en7

o R#E 8''9- Cap0tulo E'8' Car5as2

o R#E 8''9- Cap0tulo E'&' Dise/o Sismo Resistente2

o R#E 8''9- Cap0tulo E':' Concreto Armado2

o R#E 8''9- Cap0tulo E';' Alba/iler0a2

-. P*e$##en(* $e An/"#%#%

An/"#%#% E%((!"+ A nivel 5eneral- se veriic! el comportamiento din4mico de las

estructuras rente a car5as s0smicas mediante un an4lisis din4mico indicado en la #orma

correspondiente- con ese prop!sito se 5ener! un modelo matem4tico para el an4lisis

respectivo2 Este modelo ser4 realizado usando el pro5rama de c4lculo estructural SA(8'''

An/"#%#% $e $e%"!2!#en(*%+ Se veriic! los desplazamientos obtenidos en el pro5rama

SA(8''' $%8 con los permisibles de la #orma correspondiente2

L#(e% !! $e%"!2!#en(* L!(e!" $e En(e#%*. N*! E.030.M!(e#!" Pe$*#n!n(e 4 # 5 6e7 8

C*ne(* A!$* Acero <=>A"&!9#"e!?adera

0.00:'2'%'0.00;'2'%'

<!(*e% $e D#%e9* $e "*% e"een(*% e%((!"e%+ Entre los par4metros 1ue intervienen en

el DISEÑO ESTRUCTURAL se encuentran la resistencia al corte- le6i!n- car5a a6ial en vi5as-

columnas " muros de corte- se5@n la si5uiente tabla7

(ara le6i!n sin car5a a6ial B '29'

(ara le6i!n sin car5a a6ial de tracci!n B '29'

(ara le6i!n sin car5a a6ial de compresi!n " para compresi!n sin le6i!n B '2;

(ara le6i!n sin car5a a6ial de compresi!n " para compresi!n sin le6i!n

con reuerzo en espiral

B '2;'

(ara cortante con o sin torsi!n B '2

(ara aplastamiento en el concreto B '2;'

3. C#(e#* $e D#%e9* E%((!"

Se realiz! el an4lisis s0smico de la estructura ante la acci!n de un Sismo proporcionado por la

R#E E'&' " se veriic! 1ue las distorsiones no superen el valor de '2''; <distorsi!n m46ima

permitida por la #orma para estructuras de concreto armado- este valor en el sentido

lon5itudinal " transversal de cada m!dulo pro"ectado2

De acuerdo al estudio de suelos realizados- se determin! una tensi!n m46ima admisible para el

suelo de %2%%5Fcm82

Adem4s- se dise/! los dierentes elementos estructurales- como vi5as- columnas- 5radas- etc- a

in de resistir la acci!n de car5as combinadas especiicadas por la #orma de los elementos

estructurales m4s esorzados de concreto armado2

=. C!!(e%(#!% $e "! E%((!

Se5@n los planos de ar1uitectura- todos los m!dulos ueron planteados en un solo nivel- "

evaluado la zonas donde pueden ser colocados muros no es suiciente como para considerar el

dise/o como de alba/iler0a coninada- por tanto ambos ejes son considerados como aporticado2

C!!(e%(#!% $e "*% !(e#!"e%+

• <#e* 7 G"B H8'' 5Fcm8 A compresi!n

G"BH8'' 5Fcm8 A tracci!n

• C*ne(* A!$*%2 Cimentaci!n corrida7 Concreto Gc B %; 5Fcm8282 Japatas7 Concreto GcB %;5Fcm82&2 Concreto en columnas-

vi5as " losa ali5erada7 Concreto GcB8%'5Fcm8

H2 ?!dulo de Elasticidad E B8%;-&;'2: 5Fcm8

2 (eso espec0ico7a2 Simple7 8&'' 5Fm&b2 Armado7 8H'' 5Fm&2

• A"&!9#"e! C*n>#n!$!? en (!&#@e#!%2 Resistencia Caracter0stica GmB:5Fcm8282 Unidad de alba/iler0a 7 Ladrillo tipo % 3uecos <%'6%H68H>cm2&2 ?ortero7 %7 <C7A>2H2 .untas <vert " +oriz2>7 %2cm2 (eso espec0ico7

a2 Ladrillo s!lido B %'' 5Fm&b2 Ladrillo 3uecoB %&' 5Fm&

:2 ?!dulo de Elasticidad EB&8''' TonFm82

• P*#e$!$e% $e" %e"*

%2 Capacidad admisible en suelos B %2%% 5Fcm82 Se5@n estudio de suelos2

C*n%#$e!#*ne% !$##*n!"e% en "! e$#>#!#n+

El sistema estructural adoptado para la ediicaci!n es del tipo aporticado7 compuesto por

p!rticos en ambas direcciones- con losas ali5eradas unidireccionales e inclinadas- adem4s de la

cobertura con teja tipo andina2

;. Me(!$* $e C!!%

C!! Me(!+

Son car5as provenientes del peso de los materiales- dispositivos de servicio- e1uipos- tabi1ues-

" otros elementos 1ue orman parte de la ediicaci!n "Fo se consideran permanentes " 1ue

se5@n el Re5lamento #acional de Ediicaciones- #orma E2'8'2 Indica 1ue se5@n la cate5or0a de

ediicaci!n se debe adicional a la car5a muerta un cierto porcentaje como se muestra7

P PCM F PCV

K B ' (ara ediicaciones de las cate5or0as A " )K B 8 (ara ediicaciones de la cate5or0a CK B ' (ara Dep!sitos de AlmacenajeK B 8 (ara estructuras como TA#*UES- SILOS " SI?ILARES2

(ara el presente pro"ecto por tratarse de un centro educativo- cate5orizado como unaediicaci!n de cate5or0a A viene a ser7

P PCM ;0F PCV

o C!!% Me(!% 4D8+

• (eso (ropio7

(ara las losas ali5eradas de %;cm de espesor- con vi5uetas separadas a H'cm entre ejes

se 3a asumido un peso propio de 8'5Fm82

Adicionalmente a las car5as antes indicadas- se 3a incluido entre las car5as permanentes

el peso de acabados de piso " tec3o se5@n7

Acabados B 8' 5Fm8 por cm de espesor Todos los niveles

Malso (iso B 8' 5Fm8 por cm de espesor2 Todos los niveles

C!! )#)!+

Car5as 1ue provienen de los pesos no permanentes en la estructura- 1ue inclu"en a losocupantes- materiales- e1uipos- muebles " otros elementos m!viles estimados en la

estructura- " 1ue se5@n norma es como si5ue7

C!!% V#)!% 4L8+

Sobrecar5a de azotea B %'' 5Fm8

Sobrecar5a en aulas B 8' 5Fm8

Sobre car5a en corredores " escaleras B H''5Fm8

C!!% S%#!%+

An4lisis de car5as din4micas 1ue representan un evento s0smico " est4n re5lamentadas por la

norma E2'&' de dise/o sismo resistente2

o C!!% $e S#%* 4S8+

Se5@n Re5lamento #acional de Ediicaciones E'&' Dise/o Sismo Resistente2

C*&#n!#n $e !!%.

Se 3a considerado la si5uiente combinaci!n de car5as- a in de 5enerar los ma"ores

momentos lectores- se5@n la @ltima normativa peruana E2':' " E2'&'7

%2HC?N%2;C$

%28<?NC$>N%2'CS

%28<C?NC$>P%2'CS

'29C?N%2'CS

'29C?P%2'CS

. C*n%#$e!#*ne% S%#!%

Las consideraciones adoptadas para poder realizar un an4lisis din4mico de la ediicaci!n son

tomadas mediante movimientos de superposici!n espectrales decir- basado en la utilizaci!n de

periodos naturales " modos de vibraci!n 1ue podr4n determinarse por un procedimiento de

an4lisis 1ue considere apropiadamente las caracter0sticas de ri5idez " la distribuci!n de las

masas de la estructura2 Entre los par4metros de sitio usados " establecidos por las #ormas de

Estructuras tenemos7

.1. *n#>#!#n 48

La zoniicaci!n propuesta se basa en la distribuci!n espacial de la sismicidad observada-las caracter0sticas esenciales de los movimientos s0smicos- la atenuaci!n de estos con la

distancia- " la inormaci!n 5eotQcnica obtenida de estudios cient0icos2

De acuerdo a lo anterior la #orma E'&' Dise/o Sismo Resistente asi5na un actor J a

cada una de las & zonas del territorio nacional2 Este actor representa la aceleraci!n

m46ima del terreno con una probabilidad de %' de ser e6cedida en ' a/os2

(ara el presente estudio- la zona en la 1ue est4 ubicado el pro"ecto corresponde a la zona

8 " su actor de zona J ser4 '2&2

ONA <ACTOR48

'2H'2&'2%

.-. P!/e(*% $e" Se"* 4S8

(ara los eectos de este estudio- los periles de suelo se clasiican tomando en cuenta sus

propiedades mec4nicas- el espesor del estrato- el periodo undamental de vibraci!n " lavelocidad de propa5aci!n de las ondas de corte2

Se5@n el estudio de Suelos realizados por el especialista en la materia- determino 1ue el

suelo es del tipo suelo le6ible <S&>- el par4metro Tp asociado con este tipo de suelo es de

'29's- " el actor de ampliicaci!n del suelo se considera SB %2H2

TIPO DESCRIPCIN T 4%e.8 SS%S8

Roca o suelo mu" r05idosSuelos intermedios

Suelos le6ibles o con estratos de 5ran espesor Condiciones e6cepcionales

'2H'2:

'29<=>

%2'%28

%2H<=><=> Los valores de Tp " S para este caso ser4n establecidos por el especialista- pero en nin5@n caso ser4n

menores 1ue los especiicados para el peril tipo S&

.3. <!(* $e !"#>#!#n S%#! 4C8

De acuerdo a las caracter0sticas de sitio- se deine al actor de ampliicaci!n s0smica <C>

por la si5uiente e6presi!n7

C -.; K 4T5T8 C -.;

Este coeiciente se interpreta como el actor de ampliicaci!n de la respuesta estructuralrespecto a la aceleraci!n en el suelo2

Donde Tp est4 relacionado al par4metro de suelo- " T es el periodo undamental de la

estructura2 <TpB'29'se5>2

T es el periodoundamental- 1ue para cada direcci!n se estimar4 con la si5uiente

Donde7

CT B & para ediicios cu"os elementos resistentes en la direcci!n considerada

sea @nicamente p!rticos

CT B H para ediicios de concreto armado cu"os elementos sismorresistentes

sean p!rticos " las cajas de ascensores " escaleras2

CT B :' para estructuras de mamposter0a " para todos los ediicios de concreto

armado cu"os elementos sismorresistentes sean undamentalmente

muros de corte2

(ara el presente pro"ecto7 CT B &

.=. C!(e*! $e "!% e$#>#!#*ne% 4U8

Cada estructura debe ser clasiicada de acuerdo a la cate5or0a de uso de la ediicaci!n-

debido a 1ue la estructura pro"ectada es una ediicaci!n importante- pues su uso es para

servicio educativo- la norma establece un actor de importancia UB%2- 1ue es el 1ue se

tomar4 para este an4lisis2

702.6*5.2

9.0*5.2

Tomaremos

.;. C*e>##en(e $e Re$#n $e <e2! S%#! 4R8

El coeiciente de reducci!n de uerza s0smica est4 en unci!n de los materiales usados " el

sistema de estructuraci!n sismo resistente predominante en ambas direcciones por lo tanto

su RB2 Eje lon5itudinal " transversal2 Adem4s de ser una estructura irre5ular2

SISTEMA ESTRUCTURAL *e>##en(e $e e$#n R!! e%((!% e"!e%

Ae*(orticos ductiles con uniones resistentes amomentosO(!% e%((!% $e !e* Arriostres E6centricos Arriostres en cruz

C*ne(* A!$*(orticosDualDe muro estructurales

?uros de ductivilidad limitada

=A"&!9#"e! A!$! * *n>#n!$! 3M!$e! 4P* e%>e2*% !$#%#&"e%8 :

.. De%"!2!#en(*% L!(e!"e% Pe#%#&"e%

Se reiere al m46imo desplazamiento relativo de entrepiso- calculado se5@n un an4lisis

lineal el4stico con las solicitaciones s0smicas reducidas por el coeiciente R en ambas

direcciones2

L#(e% !! $e%"!2!#en(* L!(e!" $e En(e#%*. N*! E.030.M!(e#!" Pe$*#n!n(e 4 # 5 6e7 8

C*ne(* A!$* Acero <=>A"&!9#"e!?adera

0.00:'2'%'0.00;'2'%'

.:. E%e(* $e Ae"e!#*ne%.

(ara poder calcular la aceleraci!n espectral para cada una de las direcciones analizadas

se utiliza un espectro inel4stico de pseudoPaceleraciones deinido por7

Sa B JUCS 6 5 R

Donde7

J B '2& <Jona8 .un0n>

U B %2' <cate5or0a A7 Ediicaci!n Escencial>

S B %2H <Tp B '29 suelos le6ible>

R B <P> " <P>

5 B 92% <aceleraci!n de la 5ravedad mFs8>

C B 82 6 <Tp F T>V C W 82

:. An/"#%#% E%((!" $e "! E$#>#!#n P*e(!$!

De acuerdo a los procedimientos se/alados " tomando en cuenta las caracter0sticas de los

materiales " car5as 1ue act@an sobre la estructura e inlu"en en el comportamiento de la misma

ante las solicitaciones s0smicas- se muestra a continuaci!n el an4lisis realizado para la

obtenci!n de los dise/os7

:.1. M*$e"* E%((!" A$*(!$*

El comportamiento din4mico de las estructuras se determina mediante la 5eneraci!n

de modelos matem4ticos 1ue consideren la contribuci!n de los elementos

estructurales tales como vi5as- columnas " muros en la determinaci!n de la ri5idez

lateral de cada nivel de la estructura2 Las uerzas de los sismos son del tipo inercial "

proporcional a su peso- por lo 1ue es necesario precisar la cantidad " distribuci!n de

las masas en la estructura2 Toda la estructura 3a sido analizada con losas supuestas

como ininitamente r05idas rente a las acciones en su plano2 Los apo"os 3an sido

considerado como empotrados al suelo2 Las car5as verticales se evaluaron conorme

a la #orma E'8' Car5as2 Se5@n las consideraciones anteriores- se modela cada una

de las estructuras2

In(*$#n G/>#! $e C!!% !" SAP-000 V1-+

Debido a 1ue el pro5rama SA(8''' 3ace la distribuci!n autom4tica de las car5as de

losas a vi5as- se introdujeron las car5as por metro lineal sobre las vi5as- puesto 1ue

en las ediicaciones planteadas son de un nivel " con losa ali5erada inclinada2 Se

muestra la aectaci!n de las car5as se5@n cada m!dulo analizado2

:.-. An/"#%#% M*$!" $e "! E%((!

M!%!% $e "! e%((!+ Se5@n los lineamientos de la #orma de Dise/o Sismo

Resistente E'&'- 1ue orma parte del R#E- " considerando las car5as mostradas

anteriormente- se realiz! el an4lisis de la estructura total2 (ara eectos de este

an4lisis el peso de la estructura consider! el %'' de la car5a muerta "

@nicamente el ' de la car5a viva- por tratarse de una ediicaci!n esencial tipo

T!&"! $e e#*$*% $e "! E%((!+ El pro5rama SA(8''' calcula las

recuencias naturales " los modos de vibraci!n de las estructuras2 En el an4lisis

tridimensional se 3a empleado la superposici!n de los primeros modos de

vibraci!n por ser los m4s representativos de la estructura2

:.3. An/"#%#% D#n/#*

(ara ediicaciones convencionales- se realiza el an4lisis din4mico por medio de

combinaciones espectrales- mostradas anteriormente dadas por la #orma E2'&'2 De

acuerdo a ello- a los par4metros de sitio- " las caracter0sticas de la ediicaci!n- se

muestran a continuaci!n las se/ales s0smicas empleadas en el (ro5rama SA(8'''-para considerar las car5as s0smicas en las direcciones P e P 2

:.=. De%"!2!#en(* D#%(*%#*ne%

El m46imo desplazamiento relativo de entrepiso calculado se5@n el an4lisis lineal

el4stico con las solicitaciones s0smicas reducidas por el coeiciente R- no deber4

e6ceder la racci!n de la altura de entrepiso se5@n el tipo de material predominante2

As0 se tiene 1ue para estructuras de concreto armado el l0mite '2''; en ambas

direcciones2

ESTRUCTURACIN DEL PROECTO

MODULO 01+ AULAS ADMINISTRACION

FIGURA N° 01: MODELO TRIDIMENSIONAL DE LA ESTRUCTURA

DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

La estructura se distribu"e en columnas " vi5as en concreto armado- or5anizada en columnas

con secci!n transversal rectan5ular tipo T- L " rectan5ular i5ual a 8'cm " vi5as de

86H'cm- 8 6 '- etc2 Los muros de alba/iler0a coninada son de 8cm2 de espesor2

A continuaci!n se presentan las secciones de al5unas columnas " vi5as modeladas7

FIGURA N° 04 : SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

FIGURA N° 05 : EN BASE A LA ARQUITECTURA Y PREDIMENSIONAMIENTO SE MODELA LA

ESTRUCTURA CON SUS RESPECTIVAS SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS ELEMENTOS COMO

VIGAS, COLUMNAS, LOSAS Y RAMPA.

ESPECTRO DE SISMO?ALBAILERIA CON<INADA EJE LONGITUDINAL

ESPECTRO DE SISMO? APORTICADO EJE TTRANSVERSAL

DIAGRAMA DE MOMENTOS <LECTORES

CUANTIA DE ACERO EN CADA EJE.

MODULO 0-+ SALA DE USOS MULTIPLES

FIGURA N° 01: MODELO TRIDIMENSIONAL DE LA ESTRUCTURA

DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

La estructura se distribu"e en columnas " vi5as en concreto armado- or5anizada en columnas

con secci!n transversal rectan5ular tipo T- L " rectan5ular i5ual a 8'cm " vi5as de

86H'cm- 8 6 '- etc2 Los muros de alba/iler0a coninada son de 8cm2 de espesor2 A continuaci!n se presentan las secciones de al5unas columnas " vi5as modeladas7

FIGURA N° 05 : EN BASE A LA ARQUITECTURA Y PREDIMENSIONAMIENTO SE MODELA LA

ESTRUCTURA CON SUS RESPECTIVAS SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS ELEMENTOS COMO

VIGAS, COLUMNAS, LOSAS Y RAMPA.

DIAGRAMA DE MOMENTOS <LECTORES

CUANTIA DE ACERO EN CADA EJE.

. An/"#%#% $e C#en(!#n

h 0.250.25

±=σ V

En las zapatas 1ue son conectadas con vi5as de cimentaci!n- las vi5as de cimentaci!nabsorber4 la e6centricidad- por lo tanto las zapatas se dise/an sin tomar en cuenta losmomentos2

Lon5itud de desarrollo en compresi!n7

d fy b

0755.0

• '2'H8; " As

• 8' cm

Lon5itud por ad3erencia7

• '2'': d b "• 8' cm

La altura de la zapata ser4 i5ual al ma"or valor de la lon5itud de desarrollo oad3erencia mas 9 cm de recubrimiento2

. CONCLUSIONES

En concordancia con lo e6puesto previamenteV de los an4lisis de los elementos estructurales

pro"ectados7 cimentaci!nV columnasV murosV vi5as " estructuras de madera- se conclu"e 1ue

estos tienen la capacidad para soportar las car5as pro"ectadas- de acuerdo al R2#2E2

<Re5lamento #acional de Ediicaciones> " sus #ormas E2''V E2'&'V E2':'V E2';'V E2'8'2

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