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AMPLIACIÓN Y DECORAMIENTO DEL SERVICIO TAURINO EN LA CIUDAD DE

MACUSANI – PROVINCIA DE CARABAYA - PUNO

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MEMORIA DE CÁLCULO

DE LA AMPLIACIÓN Y DECORAMINETO DEL SERVICIO TAURINO EN LA

CIUDAD DE MACUSANI – PROVINCIA DE CARABAYA - PUNO

AGOSTO 2013



ÍNDICE

1 ASPECTOS GENERALES ................................................................................................ 4

2 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA - PROYECTO ...................................................... 4

3 PARAMETROS DEL ANÁLISISY DISEÑO ESTRUCTURAL ............................................ 7

3.1 Modelo Estructural ................................................................................................... 7

3.1.1 Geometría ................................................................................................................ 7

3.1.2 Materiales Utilizados ................................................................................................ 7

3.1.3 Estructuración y Principios de la Estructuración. ...................................................... 7

3.1.4 Configuración Estructural ......................................................................................... 8

4 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ............................... 11

4.1 Introducción ........................................................................................................... 11

4.2 Pre-dimensionamiento de Losas ............................................................................ 12

4.3 Pre-dimensionamiento de Vigas ............................................................................. 12

4.4 Pre-dimensionamiento de Columnas ...................................................................... 13

4.5 Pre-dimensionamiento de Placas ........................................................................... 13

4.6 Pre-dimensionamiento de cimentaciones ............................................................... 14

4.6.1 Zapatas .................................................................................................................. 14

4.6.2 Zapatas Conectadas y/o Zapatas con Vigas de Cimentación ................................. 14

4.7 Pre-dimensionamiento de Escaleras. ..................................................................... 15

5 CARGAS CONSIDERADAS ............................................................................................ 15

5.1.1 Carga Muerta (CM) ................................................................................................ 15

5.1.2 Carga Viva de Techo (CVT) .................................................................................... 16

5.1.3 Carga Viva (CVP) ................................................................................................... 16

5.1.4 Carga de Viento (CVi) ............................................................................................ 16

5.1.5 Carga de Nieve (CN) .............................................................................................. 18

5.1.6 Carga de Sismo (CS) ............................................................................................. 18

6 NORMAS TÉCNICAS Y REGLAMENTOS PARA DISEÑO ............................................. 23

7 REQUISITOS GENERALES DE RESISTENCIA PARA DISEÑO .................................... 24

7.1 Resistencia Requerida Según Norma E.060 - Elementos de Concreto Armado ..... 24

7.2 Resistencia Requerida Según Norma E.090 - Elementos Metálicos ....................... 24

8 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y SISMO RESISTENTE ...................................................... 25

8.1 Estructuración en ETABS ....................................................................................... 25

8.1.1 Modelo Tridimensional ........................................................................................... 25

8.1.2 Secciones de Elementos Estructurales .................................................................. 26

8.2 Análisis Estructural ................................................................................................. 26

8.3 Resultado de Reacciones en el Apoyo o Fuerza Axial ........................................... 26

8.4 Resultado de Área de Acero Longitudinal en cm2................................................... 26

8.5 Evaluación de los perfiles metálicos ....................................................................... 26



8.6 Periodos de Vibración Fundamental en la Edificación ............................................ 27

8.7 Verificación del Cortante Basal (Estático v/s Dinámico) ......................................... 27

9 CONCLUSIONES ........................................................................................................... 27

10 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 27



1 ASPECTOS GENERALES

El presente estudio consta del análisis y diseño estructural del corredor taurino del ampliamiento y

decoramiento del servicio taurino, ubicado en el distrito de Macusani, provincia de Carabaya,

departamento de Puno.

La propuesta Estructural planteada para el diseño de la infraestructura corresponde a un sistema

Dual tipo II de concreto armado, para el cual se ha considerado el proyecto arquitectónico

propuesto, y de acuerdo a ello se tiene los siguientes criterios estructurales:

La cimentación de refuerzo es superficial convencional y está formada por zapatas conectadas,

cimientos corridos y sobre cimientos, de diferentes dimensiones según la carga de diseño y el tipo

de suelo que se tiene.

Considerando los efectos de cargas de gravedad (peso propio - muertas y la sobrecargas) y las

cargas horizontales de sismos o de viento, se ha diseñado los aligerados, vigas, columnas, placas de

refuerzo y muros portante de arcilla con refuerzo de acero corrugado grado 60.

Se realizará el siguiente informe para un análisis sísmico espacial modal al Edificio completo.

2 DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA - PROYECTO

La obra esta destinado a corredor taurino, cuya distribución arquitectónica es la siguiente:

Corte del corredor taurino

(Fig. 1)



Planta del corredor taurino

(Fig. 2)



Vista tridimensional del corredor taurino

(Fig. 3)

AMPLIACIÓN Y DECORAMIENTO DEL SERVICIO TAURINO EN LA CIUDAD

DE MACUSANI – PROVINCIA DE CARABAYA - PUNO

Ing. Alex Roque Roque

3 PARAMETROS DEL ANÁLISISY DISEÑO ESTRUCTURAL

Después de la compatibilización con la arquitectura, se procedió a realizar el análisis estructural de la

estructura.

3.1 Modelo Estructural

3.1.1 Geometría

De acuerdo a las medidas indicadas en el plano de arquitectura, se procedió a construir un modelo

tridimensional con seis grados de libertad por nodo y tres coordenadas dinámicas por nivel,

tomando en cuenta deformaciones por flexión, fuerza cortante y carga axial.

Los apoyos se consideraron como empotramientos perfectos en la base.

3.1.2 Materiales Utilizados

Concreto

Zapatas : Concreto f’c= 210 Kg/cm2

Elementos Estructurales : Concreto f’c= 210 Kg/cm2

Cemento Portland Puzolánico : Tipo IP (42.50 kg)

Acero

Corrugado ASTM A615-Grado 60 : fy= 4200 Kg/cm²

Acero Estructural ASTM A36 : fy= 2530 Kg/cm² (soldadura E6011-perno A325)

Albañilería

Resistencia Característica : f’m= 45 Kg/cm²

Unidad de Albañilería : Tipo IV KING KONG INFES (9x13x24)

Mortero : 1:5 (Cemento: Arena)

Juntas (H: V) : 1.5 cm (juntas de mortero en ladrillo)

3.1.3 Estructuración y Principios de la Estructuración.

La estructuración es la parte de la ingeniería que consiste en crear, disponer y distribuir los

elementos estructurales de forma adecuada, es decir ubicarlos de tal manera que presente un

buen comportamiento frente a cargas de gravedad y/o sismo a partir de un diseño arquitectónico,




siendo este rectificado y en alguno de los casos modificado por el ingeniero estructural, distribuido

y ordenando las partes del todo.

Para la estructuración, se tomó en cuenta los siguientes criterios:

a) Simplicidad y Simetría

b) Resistencia y Ductilidad

c) Hiperestaticidad y Monolitismo

d) Uniformidad y Continuidad de la Estructura

e) Rigidez Lateral

f) Diafragma rígido

g) Elementos no Estructurales y

h) Cimentaciones

El sistema estructural sismo resistente está compuesto principalmente por pórticos de concreto

armado y muros portantes de albañilería confinada (sistema dual), la estructura fue estrucutrada

para soportar las cargas de gravedad y de sismo. Los muros en la edificación tienen un espesor de

27cm incluido el tarrajeo.

Los muros, columnas y vigas de concreto se localizaron en planta de tal manera de cumplir con los

requerimientos arquitectónicos y diseño sismo resistente. De esta manera se consiguió tener una

estructura con una adecuada rigidez en ambas direcciones.

Los pisos de niveles superiores están formados por losas aligeradas de 20cm.

Las losas se apoyan en vigas de concreto armado de anchos y peraltes típicos. Estas vigas a su vez

se apoyan en las placas o columnas de concreto armado.

Las columnas de concreto armado principales son de sección rectangular.

La cimentación está constituida por zapatas conectadas por vigas de conexión de concreto armado.

La buena estructuración permite resistir todos los efectos estático-dinámicos, como Peso propio,

sobrecargas, efectos de sismo y viento a las que estará sometida la edificación durante su vida útil.

3.1.4 Configuración Estructural

La Norma Técnica Peruana y el Reglamento Nacional de Edificaciones, señala que las estructuras

deben ser clasificadas como regulares o irregulares con el fin de determinar el procedimiento

adecuado de análisis y los valores apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica.

a. Estructuras Regulares. Son las que no tienen discontinuidades significativas horizontales o

verticales en su configuración resistente a cargas laterales.




b. Estructuras Irregulares. Se definen como estructuras irregulares aquellas que presentan una

o más de las características indicadas a continuación.

3.1.4.1 Irregularidades Estructurales En Altura

Irregularidades de Rigidez-Piso Blando

En cada dirección la suma de las áreas de las secciones transversales de los elementos

verticales resistentes al corte en un entrepiso, columnas y muros, es menor que 85 % de la

correspondiente suma para el entrepiso superior, o es menor que 90 % del promedio para los 3

pisos superiores. No es aplicable en sótanos. Para pisos de altura diferente multiplicar los

valores anteriores por (hi/hd) donde hd es altura diferente de piso y hi es la altura típica de

piso.

Irregularidad de Masa

Se considera que existe irregularidad de masa, cuando la masa de un piso es mayor que el

150% de la masa de un piso adyacente. No es aplicable en azoteas.

Irregularidad Geométrica Vertical

La dimensión en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la

correspondiente dimensión en un piso adyacente. No es aplicable en azoteas ni en sótanos.

𝐴𝑣𝑖 < 0.85𝐴𝑣𝑖+1

𝐴𝑣𝑖 < 0.30(𝐴𝑣𝑖+1 + 𝐴𝑣𝑖+2 + 𝐴𝑣𝑖+3)

𝑀𝑖 > 1.50𝑀𝑖+1




Discontinuidad en los Sistemas Resistentes

Desalineamiento de elementos verticales, tanto por un cambio de orientación, como por un

desplazamiento de magnitud mayor que la dimensión del elemento.

3.1.4.2 Irregularidades Estructurales en Planta

Irregularidad Torsional

Se considerará sólo en edificios con diafragmas rígidos en los que el desplazamiento promedio

de algún entrepiso exceda del 50% del máximo permisible indicado en la Tabla N°8 del Artículo

15 (15.1) NTE E.030. En cualquiera de las direcciones de análisis, el desplazamiento relativo

máximo entre dos pisos consecutivos, en un extremo del edificio, es mayor que 1,3 veces el

promedio de este desplazamiento relativo máximo con el desplazamiento relativo que

simultáneamente se obtiene en el extremo opuesto.

𝐷𝑖 > 1.30𝐷𝑖+1




Esquinas Entrantes

La configuración en planta y el sistema resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes,

cuyas dimensiones en ambas direcciones, son mayores que el 20 % de la correspondiente

dimensión total en planta.

Discontinuidad del Diafragma

Diafragma con discontinuidades abruptas o variaciones en rigidez, incluyendo áreas abiertas

mayores a 50% del área bruta del diafragma.

4 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

4.1 Introducción

El Pre-dimensionamiento de los elementos estructurales comprende las características geométricas

para determinar la rigidez de estas, para que puedan cumplir su función prevista con un grado de

seguridad razonable y a un costo mínimo en condición de servicio.

𝐷 > 0.20𝐿




Se deberán conocer las características físico-mecánico; cargas verticales y horizontales para

determinar la respuesta ante efectos de sismo y área-inercia para el análisis estructural

respectivamente.

4.2 Pre-dimensionamiento de Losas

Las losas aligeradas, macizas y nervadas (unidireccionales y en dos direcciones) Constituyen la

estructura de los techos; los cuales en unión con las vigas conforman un diafragma, el mismo que

al interactuaron los pórticos que están compuestos por columnas y placas, permita una adecuada

distribución de las cargas laterales entre sí.

También se debe tener en cuenta que las viguetas estén en dirección de la menor luz del paño,

que las viguetas sean perpendiculares a la dirección de los tabiques y evitar en lo posible el uso de

vigas chatas.

Para pre-dimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en un sentido se siguió las

recomendaciones de la NTE E.060 Art. 9.6.2.1 en losas aligeradas continuas conformadas por

viguetas de 10 cm de ancho, bloques de ladrillo de 30 cm de ancho y losa superior de 5 cm, con

sobrecargas menores a 300 kg/m2 y luces menores de 7.50 m, podrá dejar de verificarse las

deflexiones cuando se cumpla que:

ℎ ≥𝐿

25

4.3 Pre-dimensionamiento de Vigas

El dimensionamiento de vigas permite controlar las deflexiones, fisuras y dar la rigidez al elemento.

La Norma E-060 Art. 9.6.2.1 señala, en vigas que forman pórticos, podrá dejar de verificarse las

deflexiones siempre en cuando cumpla con la condiciones.

Los valores dados en esta tabla se deben usar directamente en elementos de concreto de peso

normal (alrededor de 2300 Kg/m3) y refuerzo con fy igual a 420 MPa. Para otras condiciones, los

valores deben modificarse como sigue:




a) Para concreto liviano estructural con densidad dentro del rango de 1450 a 1900 Kg/m3, los

valores de la tabla deben multiplicarse por (1.65 – 0.0003 wc), pero no menos de 1.09.

b) Para fy distinto de 420 MPa, los valores de la tabla deben multiplicarse por (0.4 + fy / 700).

Se recomienda que el ancho de una viga, no deben ser menor que 0.25h ni de 25cm, en pórticos o

elementos estructurales que soporten fuerzas laterales de sismo (Art. 10.4.1.3 y 21.5.1.3: E-060).

Los peraltes máximos de viga principal está en relación a la sobrecarga que varía de L/12 a L/10 y

las vigas secundarias pueden tener un peralte menor que las principales, sin embargo por efectos

de sismo y arriostramiento es considerado 1/14 de luz libre.

4.4 Pre-dimensionamiento de Columnas

Las columnas al estar sometidas a efectos de flexo-compresión tienen que ser dimensionadas

considerando los dos efectos simultáneamente. Según la norma E.060, Art. 21.6.1.2 y 21.6.1.3, la

dimensión menor de la sección transversal, medida en cualquier dirección que pase por su

centroide geométrico, no debe ser menor de 25 cm, la relación entre la dimensión menor de la

sección transversal y la dimensión perpendicular no debe ser menor que 0.25*(h/b) expresado por.

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Tipo de Columna η (coeficiente) k

C1: Para primeros pisos Interior-central 0.30 1,10

C1: Para cuatro últimos pisos Interior-central 0.25 1,10

C2: Exterior de un pórtico interior principal 0.25 1,25

C3: Exterior de un pórtico interior secundario 0.25 1,25

C4: Exterior esquinas 0.20 1,50

4.5 Pre-dimensionamiento de Placas

La función principal es absorber las fuerzas laterales del sismo o del viento, aliviando a los pórticos

al tomar un mayor porcentaje del cortante sísmico, sin embargo, en edificios solamente con

pórticos sus deformaciones laterales son muy pronunciadas, lo que no es conveniente, por lo que

es ideal combinar placa-pórtico de acuerdo a la posibilidad arquitectónica, distribuyendo esfuerzos

y rigideces adecuadamente, permitiendo su control de flexibilidad del edificio.

Según la norma E-060, Art. 14.5.2.3 y 21.9.3.2. El espesor del alma de los muros de corte no debe

ser menor de 1/25 de la altura entre elementos de apoyo lateral ni menor de 15 cm, salvo para los

sistemas estructurales de muros de ductilidad limitada, para los cuales el espesor mínimo del alma

no deba ser menor de 10 cm. El Art. 21.9.3.4 la misma indica que el espesor mínimo para placas

exteriores que se conviertan en muro de contención en los sótanos, estas deben tener un espesor

mínimo de 20cm, verificado a las acciones perpendiculares a su plano.

Ac = bd =PServicio

η×f′c Pservicio = k × Pg ⟹ {

Pg = Pu × At × NPu = Pd + Pl




Por otro lado E-030 indica que la fuerza cortante mínima en la base del edificio en la dirección de

estudio no podrá ser menor del (80 o 90) %*V de estructuras regulares e irregulares

respectivamente del análisis estático, es decir que el esfuerzo de corte al 80 o 90% de la fuerza

cortante sísmica de diseño del análisis estático deben ser resistidos únicamente por el concreto.

Si: =0.85 (factor de reducción a corte), finalmente en el diseño de muros de corte o placas se

realiza, que la resistencia axial de diseño satisfaga Pu ≤ *Pn.

∅Pn = ∅ ⟨0.55f′c ∗ Ag [1 − (khc

32t)

2

]⟩

Si: =0.70 (factor de resistencia axial), hc es la distancia vertical entre apoyos y el valor k (factor

de longitud efectiva o restricción) es:

Para elementos arriostrados o sin desplazamiento lateral (Restringidos contra la rotación en

uno o ambos extremos k=0.80 y no restringidos contra la rotación en ambos extremos

k=1.00).

Para elementos no arriostrados o con desplazamiento lateral k=2.00.

4.6 Pre-dimensionamiento de cimentaciones

4.6.1 Zapatas

Son elementos de apoyo de la infraestructura. La norma E.060 Art. 15.7, defina la altura de las

zapatas, medida sobre el refuerzo inferior no debe ser menor de 30 cm para zapatas apoyadas

sobre el suelo, ni menor de 40 cm en el caso de zapatas apoyadas sobre pilotes. El peralte de la

zapata deberá ser compatible con los requerimientos de anclaje de las armaduras de las columnas,

pedestales y muros que se apoyen en la zapata.

4.6.2 Zapatas Conectadas y/o Zapatas con Vigas de Cimentación

Son los tipos de zapatas, que mejor trabaja a excentricidades y al mismo tiempo controla

asentamientos diferenciales. La norma E.060 Art. 21.12.3.2 define que actúan como acoples

horizontales entre zapatas o cabezales de pilotes, diseñarse de tal manera que la menor dimensión

transversal sea igual o mayor que el espacio libre entre columnas conectadas dividido por 20, pero

no necesita ser mayor a 40 cm. Además debe proporcionar estribos cerrados con un espaciamiento

que no exceda al menor de la menor dimensión de sección transversal, 30 cm ni de 16 db.

𝑉𝑢 ≤ ∅𝑉𝑐 ⇛ 𝑡 ∗ 𝐿 =0.90𝑉

∅ ∗ 0.53 ∗ √𝑓′𝑐⇛ 𝐿 =

0.90[𝑍𝑈𝐶𝑆 ∗ 𝑃𝑒𝑠𝑜]

[∅ ∗ 0.53√𝑓′𝑐 ∗ 𝑡]𝑅




4.7 Pre-dimensionamiento de Escaleras.

Las escaleras en la edificación se comportan como losas macizas en una dirección por lo cual

tenemos la siguiente ecuación.

ℎ ≥ 𝐿/20

5 CARGAS CONSIDERADAS

Para determinar las cargas permanentes y sobrecargas se hará referencia a la NTE E.020

5.1.1 Carga Muerta (CM)

Conformado por el peso propio de los elementos de la estructura, estos calculados directamente

por el software, y otras cargas permanentes que han sido determinados por un metrado de cargas.

PESOS UNITARIOS DE MATERIALES DE CONSTRUCCION

Albañilería

Adobe 1600.00 kg/m3

Unidades de arcilla cocida solidas 1800.00 kg/m3

Unidades de arcilla cocida huecas 1350.00 kg/m3

Concreto

Concreto simple 2300.00 kg/m3

Concreto armado 2400.00 kg/m3

Enlucido y revoques

Mortero de cemento 2000.00 kg/m3

Mortero de cal y cemento 1850.00 kg/m3

Mortero de cal 1700.00 kg/m3

Yeso 1000.00 kg/m3

Metales

Acero 7850.00 kg/m3

Aluminio 2750.00 kg/m3

Hierro dulce 7850.00 kg/m3

Cobertura metálica Aluzinc 10 kg/m2

Maderas

Grupo A* 1100.00 kg/m3

Grupo B* 1000.00 kg/m3

Grupo C* 900.00 kg/m3

*RNE: E-010, Agrupamiento de madera para uso estructural

Otros

Vidrios 2500.00 kg/m3

Losa Aligerada e=0.20m 300 kg/m2

Piso terminado e=0.05m 100 kg/m2

Cielo raso diferente al mortero de concreto 20 kg/m2




5.1.2 Carga Viva de Techo (CVT)

Se ha considerado carga viva de techo según la NTP E.020 – Cargas - Artículo 7.1.

Para coberturas livianas = 30 kgf/m2 (planchas onduladas o plegadas, calaminas, fibrocemento,

material plástico, etc.)

Para techos Curvos = 50 kgf/m2

Para techos con jardines de uso común = 400 kg/m2

Para techos con jardines = 100 kg/m2

5.1.3 Carga Viva (CVP)

Centros de Educación

Aulas 250 kg/m2

Talleres 350 kg/m2

Auditorios gimnasios, etc. lugares de asambleas

Laboratorios 300 kg/m2

Corredores y escaleras 400 kg/m2

Bibliotecas

Salas de lectura 300 kg/m2

Salas de almacenaje con estantes fijos no apilables 750 kg/m2

lugares de asambleas

Con asientos fijos 300 kg/m2

Con asientos movibles 400 kg/m2

Salones de baile, restaurantes, museos, gimnasios y vestíbulos de

teatros y cines. 400 kg/m2

Graderíos y tribunas 500 kg/m2

Oficinas

Oficinas de administración 250 kg/m2

5.1.4 Carga de Viento (CVi)

La naturaleza de las variables para que funcione un modelo apropiado de ocurrencia de viento

extremo es proporcionado por las distribuciones probabilísticas de los valores altos.

La selección de un intervalo medio de recurrencia (IMR) con la cual hay asociada una cierta

velocidad básica del viento, depende de la función del edificio y las consecuencias de su falla.

En el presente estudio se utilizó un IMR de 50 años y se tomó en cuenta el mapa eólico que se

muestra en la figura donde se muestran las isostáticas que permiten establecer las velocidad

máxima esperada en diversos puntos del territorio peruano en un periodo de 50 años.




Las cargas de viento sobre la estructura por área se partirán de la situación de flujo típico en un

techo a dos aguas, donde el viento está soplando sobre una de las caras de la estructura.

Acción del viento en una edificación a dos aguas

En el caso de la estructura a diseñar esta presenta cerramiento en sus caras, por lo tanto se

considerará carga de viento en el techo y demás cerramientosl.

Mapa Eólico del Perú

PIURA:

70km/h




5.1.5 Carga de Nieve (CN)

La estructura y todos los elementos de techo que estén expuestos a la acción de carga de nieve

serán diseñados para resistir las cargas producidas por la posible acumulación de la nieve en el

techo. La sobrecarga de nieve en una superficie cubierta es el peso de la nieve que, en las

condiciones climatológicas más desfavorables, puede acumularse sobre ella. La carga de nieve

debe considerarse como carga viva. No será necesario incluir en el diseño el efecto simultáneo de

viento y carga de nieve.

(100Kg/m3 (Densidad)*0.30 (Altura nieve)*0.80 (Fact. Corrección) E-020 Art. 11.3

Sobre carga de Nieve = 24 Kg/m2

5.1.6 Carga de Sismo (CS)

Para determinar la carga por sismo se procederá según la NTP E.030

5.1.6.1 Zonificación

El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la Figura. La

zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las

características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia

epicentral, así como en información geotectónica.

A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla.

Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno

con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.

FACTOR DE ZONA

ZONA Z

3 0.40

2 0.30

1 0.15

5.1.6.2 Factor de Uso

FACTOR DE USO

CATEGORIA DE LA EDIFICACION U

A = Edificaciones Esenciales 1.50

B = Edificaciones Importantes 1.30

C = Edificaciones Comunes 1.00

D = Edificaciones Menores (*)

(*); En estas edificaciones, a criterio del especialista, se podrá omitir el análisis por fuerzas

sísmicas, pero deberá proveerse de la resistencia y rigidez adecuada para acciones laterales.




5.1.6.3 Factor del Tipo de Suelo (Si)

PARAMETROS DEL SUELO

TIPO DESCRIPCION: Tp (seg.) S

S1 Roca o suelo muy rígido 0.40 1.00

S2 Suelos intermedios 0.60 1.20

S3 Suelos flexibles o con estrato de gran espesor 0.90 1.40

S4 Condiciones excepcionales (*) (*)

(*): Los valores de "Tp y S" para este caso serán establecidos por el especialista, pero en ningún

caso serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.

5.1.6.4 Sistema Estructural y Factor de Reducción (R)

SISTEMA ESTRUCTURAL R

Acero

Pórticos dúctiles con uniones resistentes a momentos 9.50

Otras estructuras de Acero

Arriostres excéntricas 6.50

Arriostres en cruz 6.00

Concreto Armado

Pórticos (1) 8.00

Dual (2) 7.00

De muros estructurales (3) 6.00

Muros de ductilidad limitada (4) 4.00

Albañilería Armada o Confinada (5) 3.00

Madera (por esfuerzos admisibles) 7.00

5.1.6.5 Período Fundamental (T)

El período fundamental para cada dirección se estimará con la siguiente expresión:

T =hn

CT

CARACTERISTICAS DETERMINANTE DE PERIODO FUNDAMENTAL DE EDIFICIO

DESCRIPCIO DEL EDIFICIO: CT

Edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean únicamente pórticos 35

Edificios de cº aº cuyos elementos sismoresistentes sean pórticos, cajas de ascensores y

escaleras 45

Eº de mampostería y de cº aº cuyos elementos sismoresistentes sean fundam. Muros de

corte (placa) 60

También podrá usarse un procedimiento de análisis dinámico que considere las características

de rigidez y distribución de masas en la estructura. Como una forma sencilla de este

procedimiento puede usarse la siguiente expresión:

T = 2π√(∑ Pi × Di

2ni=1

g. ∑ Fi × Dini=1

)




5.1.6.6 Fuerza Cortante en la Base (V)

La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la dirección considerada, se

determinará por la siguiente expresión:

𝑉 =𝑍𝑈𝐶𝑆

𝑅𝑃

Debiendo considerarse un valor mínimo de:(C/R) ≥0.125

5.1.6.7 Distribución de la Fuerza Sísmica en Altura

Si el período fundamental T, es mayor que 0.70s, una parte de la fuerza cortante V, denominada

Fa, deberá aplicarse como fuerza concentrada en la parte superior de la estructura. Esta fuerza Fa

se determinará mediante la expresión:

Si: T {> 0.70 𝑠𝑒𝑔. 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠: 𝐹𝑎 = 0.070 ∙ 𝑇 ∙ 𝑉 ≤ 0.15 ∙ 𝑉

≤ 0.70seg. entonces: Fa = 0(nulo)

El resto de la fuerza cortante, es decir (V – Fa) se distribuirá a cada nivel, incluyendo el último, con

la siguiente expresión:

Fi =Pi ∙ hi

∑ Pi ∙ hini=1

(V − Fa)

5.1.6.8 Efectos De Torsión

Se supondrá que la fuerza en cada nivel (Fi) actúa en el centro de masas del nivel respectivo y

debe considerarse además el efecto de excentricidades accidentales como se indica a continuación.

Para cada dirección de análisis, la excentricidad accidental en cada nivel (e i), se considerará como

0,05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la de la acción de las fuerzas.

En cada nivel además de la fuerza actuante, se aplicará el momento accidental denominado Mt i

que se calcula como:

𝑴𝒕𝒊 = ±𝑭𝒊 ∙ 𝒆𝒊 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 {

𝑀𝑡𝑖 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑠𝑜𝑟 𝑖 𝐹𝑖 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑖𝑒𝑖 = 𝐸𝑥𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑖

5.1.6.9 Fuerzas Sísmicas Verticales

La fuerza sísmica vertical se considerará como una fracción del peso. Para las zonas 3 y 2 esta

fracción será de 2/3 Z. Para la zona 1 no será necesario considerar este efecto.

5.1.6.10 Análisis por combinación modal espectral

Usando el Análisis Dinámico Según la Norma NTE E.030 Diseño Sismo resistente del Reglamento

Nacional de Edificaciones.

El análisis dinámico de las edificaciones podrá realizarse mediante procedimientos de combinación

espectral o por medio de análisis tiempo-historia.

Para edificaciones convencionales podrá usarse el procedimiento de combinación espectral; y para

edificaciones especiales deberá usarse un análisis tiempo-historia.




5.1.6.10.1 Modos de Vibración

Los periodos naturales y modos de vibración podrán determinarse por un procedimiento de análisis

que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la

estructura.

5.1.6.10.2 Aceleración Espectral

Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un espectro inelástico de

pseudo-aceleraciones definido por:

𝑺𝒂 =𝒁𝑼𝑪𝑺

𝑹∙ 𝒈 ; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 {

𝑆𝑎 = 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑔 = 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑

Para el análisis en la dirección vertical podrá usarse un espectro con valores iguales a los 2/3 del

espectro empleado para las direcciones horizontales.

5.1.6.10.3 Criterios de Combinación

La respuesta máxima elástica esperada (r) correspondiente al efecto conjunto de los diferentes

modos de vibración empleados (ri) podrá determinarse usando la siguiente expresión.

𝒓 = 𝟎. 𝟐𝟓 ∙ ∑|𝒓𝒊| + 𝟎. 𝟕𝟓 ∙ √∑ 𝒓𝒊𝟐

𝒎

𝒊=𝟏

𝒎

𝒊=𝟏

La NTE E.030 señala que al realizar el análisis sísmico empleando el método de superposición

espectral se debe considerar como criterio de superposición el ponderado entre la suma de

absolutos y la media cuadrática según se indica en la siguiente ecuación:

Alternativamente se puede utilizar como criterio de superposición la Combinación Cuadrática

Completa (CQC). En el presente análisis se utilizó este último criterio.

En cada dirección se considerarán aquellos modos de vibración cuya suma de masas efectivas sea

por lo menos el 90% de la masa de la estructura, pero deberá tomarse en cuenta por lo menos los

tres primeros modos predominantes en la dirección de análisis.

5.1.6.10.4 Peso de la Edificación

El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la Edificación un porcentaje

de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente manera:

PORCENTAJE DE INFLUENCIA DEL PESO DE LA EDIFICACION

DESCRIPCION DE CATEGORIAS: %CVi

a) Edificaciones de categorías A y B 50% CV

b) Edificaciones de categoría C 25% CV

c) Depósitos (80% del peso total que es posible almacenar) 80% P. total-almacenado

d) Azoteas y techos en general 25% CV

e) Estructuras de tanques, silos y estructuras similares 100% CV que contiene




5.1.6.10.5 Aceleraciones Espectrales en ambas Direcciones

Tal como lo indica la Norma E.030, los parámetros para definir el espectro inelástico de pseudo-

aceleraciones son los siguientes:

Z = 0.30 Zona 2

U = 1.30 Edificaciones Importantes Categoría : B

S = 1.20 Perfil Tipo S2 : Suelos intermedios

Tp = 0.60 s

g = 9.81 kg·m/s2 Aceleración de la gravedad

Clasificación de la Estructura: Regular NTE E.030 Art. 11

Regular

Rx = 8 0.0585

Ry = 8 0.0585

C Sa/g Sa C Sa/g Sa

0.00 2.50 0.146 1.435 0.00 2.50 0.146 1.435

0.10 2.50 0.146 1.435 0.10 2.50 0.146 1.435

0.20 2.50 0.146 1.435 0.20 2.50 0.146 1.435

0.30 2.50 0.146 1.435 0.30 2.50 0.146 1.435

0.40 2.50 0.146 1.435 0.40 2.50 0.146 1.435

0.50 2.50 0.146 1.435 0.50 2.50 0.146 1.435

0.60 2.50 0.146 1.435 0.60 2.50 0.146 1.435

0.70 2.14 0.125 1.230 0.70 2.14 0.125 1.230

0.80 1.88 0.110 1.076 0.80 1.88 0.110 1.076

0.90 1.67 0.098 0.956 0.90 1.67 0.098 0.956

1.00 1.50 0.088 0.861 1.00 1.50 0.088 0.861

1.50 1.00 0.059 0.574 1.50 1.00 0.059 0.574

2.00 0.75 0.044 0.430 2.00 0.75 0.044 0.430

2.50 0.60 0.035 0.344 2.50 0.60 0.035 0.344

3.00 0.50 0.029 0.287 3.00 0.50 0.029 0.287

3.50 0.43 0.025 0.246 3.50 0.43 0.025 0.246

4.00 0.38 0.022 0.215 4.00 0.38 0.022 0.215

4.50 0.33 0.020 0.191 4.50 0.33 0.020 0.191

5.00 0.30 0.018 0.172 5.00 0.30 0.018 0.172

5.50 0.27 0.016 0.157 5.50 0.27 0.016 0.157

6.00 0.25 0.015 0.143 6.00 0.25 0.015 0.143

6.50 0.23 0.014 0.132 6.50 0.23 0.014 0.132

7.00 0.21 0.013 0.123 7.00 0.21 0.013 0.123

7.50 0.20 0.012 0.115 7.50 0.20 0.012 0.115

8.00 0.19 0.011 0.108 8.00 0.19 0.011 0.108

8.50 0.18 0.010 0.101 8.50 0.18 0.010 0.101

9.00 0.17 0.010 0.096 9.00 0.17 0.010 0.096

9.50 0.16 0.009 0.091 9.50 0.16 0.009 0.091

10.00 0.15 0.009 0.086 10.00 0.15 0.009 0.086

T (s)Dirección X-X (Rx = 8)

T (s)Dirección Y-Y (Ry = 8)

CORREDOR TAURINO

Concreto Armado - Pórticos

Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas de los pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060

Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, estos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción

sísmica total de acuerdo con su rigidez.

Concreto Armado - Pórticos

Por lo menos el 80% del cortante en la base actúa sobre las columnas de los pórticos que cumplan los requisitos de la NTE E.060

Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, estos deberán diseñarse para resistir una fracción de la acción

sísmica total de acuerdo con su rigidez.

Espectro Pseudo Aceleración X-X

(Rx = 8)

Espectro Pseudo Aceleración Y-Y

(Ry = 8)




6 NORMAS TÉCNICAS Y REGLAMENTOS PARA DISEÑO

Las siguientes normas fueron utilizadas:

1. Norma técnica de edificaciones E - 020 Cargas. (2006)

2. Norma técnica de edificaciones E - 030 Diseño Sismo Resistente. (2006)

3. Norma técnica de edificaciones E – 050 Suelos y Cimentaciones. (2006)

4. Norma técnica de edificaciones E – 060 Concreto Armado. (2009)

5. Norma técnica de edificaciones E – 070 Albañilería. (2006)

6. Norma técnica de edificaciones E – 090 Estructuras Metálicas. (2006)

7. Norma Americana ACI: 318-11 de Concreto Armado. (2011)

8. Manual de AISC LRFD: 13 Edición 2005 Estructuras Metálicas. (2005)

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

Sa

T (s)

Espectro Pseudo Aceleración X-X

(Rx = 8)

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

Sa

T (s)

Espectro Pseudo Aceleración Y-Y

(Ry = 8)




7 REQUISITOS GENERALES DE RESISTENCIA PARA DISEÑO

7.1 Resistencia Requerida Según Norma E.060 - Elementos de Concreto Armado

𝐶𝐶1 = 1.4𝐶𝑀 + 1.7𝐶𝑉

𝐶𝐶2 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 + 1.25𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶3 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 − 1.25𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶4 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 + 1.25𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶5 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 − 1.25𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶6 = 0.90𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶7 = 0.90𝐶𝑀 − 1.25𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶8 = 0.90𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶9 = 0.90𝐶𝑀 − 1.25𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶10 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 + 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶11 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 − 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶12 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 + 𝐶𝑆𝑌

𝐶𝐶13 = 1.25𝐶𝑀 + 1.25𝐶𝑉 − 𝐶𝑆𝑌

𝐶𝐶14 = 0.90𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶15 = 0.90𝐶𝑀 − 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶16 = 0.90𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑌

𝐶𝐶17 = 0.90𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑌

𝐶𝐶18 = 1.4𝐶𝑀 + 1.7𝐶𝑉 + 𝐶𝐸

𝐶𝐶19 = 0.9𝐶𝑀 + 1.7 𝐶𝐸

7.2 Resistencia Requerida Según Norma E.090 - Elementos Metálicos

𝐶𝑆1 = 1.4𝐶𝑀

𝐶𝑆2 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑉𝑇

𝐶𝑆3 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑁

𝐶𝑆4 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑉𝑇 + 0.5𝐶𝑉𝑃

𝐶𝑆5 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑉𝑇 + 0.8𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝑆6 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑉𝑇 + 0.8𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝑆7 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑁 + 0.5𝐶𝑉𝑃

𝐶𝑆8 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑁 + 0.8𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝑆9 = 1.2𝐶𝑀 + 1.6𝐶𝑁 + 0.8𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝑆10 = 1.2𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑋 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑉𝑇

𝐶𝑆11 = 1.2𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑋 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑁

𝐶𝑆12 = 1.2𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑌 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑉𝑇

𝐶𝑆13 = 1.2𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑌 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.5𝐶𝑁

𝐶𝑆14 = 1.2𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑋 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.2𝐶𝑁

𝐶𝑆15 = 1.2𝐶𝑀 − 𝐶𝑆𝑋 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.2𝐶𝑁

𝐶𝑆16 = 1.2𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑌 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.2𝐶𝑁

𝐶𝑆17 = 1.2𝐶𝑀 − 𝐶𝑆𝑌 + 0.5𝐶𝑉𝑃 + 0.2𝐶𝑁

𝐶𝐶18 = 0.90𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶19 = 0.90𝐶𝑀 − 1.3𝐶𝑉𝑖𝑋

𝐶𝐶20 = 0.90𝐶𝑀 + 1.3𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶21 = 0.90𝐶𝑀 − 1.3𝐶𝑉𝑖𝑌

𝐶𝐶22 = 0.90𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶23 = 0.90𝐶𝑀 − 𝐶𝑆𝑋

𝐶𝐶24 = 0.90𝐶𝑀 + 𝐶𝑆𝑌

𝐶𝐶25 = 0.90𝐶𝑀 − 𝐶𝑆𝑌




Donde

𝐶𝑀 Carga muerta debida al peso propio de los elementos

y los efectos permanentes sobre la estructura.

𝐶𝑉𝑃 Carga Viva debida al mobiliario y ocupantes

𝐶𝑉𝑇 Carga Viva en techos y azoteas

𝐶𝑁 Carga de nieve

𝐶𝑉 Carga Viva según la NTE E.060 (𝐶𝑉 = 𝐶𝑉𝑃 + 𝐶𝑉𝑇 + 𝐶𝑁)

𝐶𝐸 Carga por empuje lateral de los suelos

𝐶𝑉𝑖𝑋𝐶𝑉𝑖𝑌 Carga por Viento en las direcciones X e Y respectivamente

𝐶𝑆𝑋𝐶𝑆𝑌 Carga por Sismo las direcciones X e Y respectivamente

8 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y SISMO RESISTENTE

El modelo matemático para la estructura principal consiste en un sistema tridimensional de

elementos verticales y horizontales (elementos en flexo-compresión), que tienen como condiciones

de borde un sistema articulado, empotrado y/o móvil, según sea el modelo presentado.

8.1 Estructuración en ETABS

La estructuración final cumple con todos los requisitos de Simetría, continuidad, ductilidad, rigidez

lateral, etc. así mismo los elementos no 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, la versión usada del software es

8.1.1 Modelo Tridimensional

Se empleó un modelo tridimensional con tres coordenadas dinámicas por nivel, tomando en cuenta

deformaciones por flexión, fuerza cortante y carga axial. Los apoyos se consideraron como

empotramientos perfectos en el 1er piso.




Se muestra el modelo tridimensional del módulo de corredor

8.1.2 Secciones de Elementos Estructurales

8.2 Análisis Estructural

8.3 Resultado de Reacciones en el Apoyo o Fuerza Axial

8.4 Resultado de Área de Acero Longitudinal en cm2

8.5 Evaluación de los perfiles metálicos




8.6 Periodos de Vibración Fundamental en la Edificación

8.7 Verificación del Cortante Basal (Estático v/s Dinámico)

9 CONCLUSIONES

Luego de verificar los elementos estructurales, se concluye en que la estructura soportara

las solicitaciones a las cuales será sometida.

10 BIBLIOGRAFIA

9. Análisis sísmico de Edificios – Dr. Javier Piqué del Pozo, Dr. Hugo Scaletti Farina

10. Dinamica de Suelos – 1er Edición 2002- Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado

11. Cimentaciones superficiales: Diseños de zapatas – 2da Edición - Olmos Martínez, Pedro J.

12. Diseño en Concreto Armado -1er Edición 2011- Roberto Morales Morales

13. Diseño de estructuras de concreto armado 2da Edición - Teodoro E. Harmsen y J. Paola Mayorca

14. Diseño en Concreto Armado - 2 edición 2010- Gianfranco Ottazi Pasino

15. Estructuración y Diseño de Edificios de Concreto Armado 2da Edición – Antonio Blanco Blasco

16. Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-11)

17. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Design Handbook Volume 2 Columns, ACI 340.2R-90

18. SAP2000 User’s Guide. Computers and Structures. Berkeley, California.USA

19. ETABS User’s Guide. Computers and Structures. Berkeley, California.USA

20. AISC - LRFD. Load and Resistance Factor Design.

21. Manual of Steel Construction – Sixth Edition

22. Diseño de Estructuras de acero con LRFD, William T. Segui, Segunda Edición

23. Diseño de Estructuras de acero método LRFD, Jack C. McCormac, Segunda Edición

24. Diseño Estructural en acero, Luis F. Zapata Baglietto, 7ma Edición, Lima - Perú 1997