1.informe Concreto Armado

 

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTU ARQUITECTURA RA ESCUELA FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“Trabajo

Curso

:

Grupo 

:

semestral de Concreto Armado I” 

CONCRETO ARMADO 1

Docente  : Ing. Roberto Gutiérrez Palomino. Alumnos :   Huayta

Caritas, Henry   Lazon Cáceres, David   Durand Mitma , Hubert   Contreras Huaman, Juan Carlo Carlos s

AYACUCHO – PERÚ 2019

 

Proyecto Colegio 1. 1.   INFORMACION BÁSICA La información básica para el análisis y diseño estructural del módulo proyectado se ha  basado en los siguientes estudios básicos y sus respectivos resultados.

 ZONIFICACION El Perú se divide en 4 zonas muy importantes que se basa en la distribución espacial de la sismicidad, observada que genera movimientos sísmicos y la atenuación de distancial epicentrales.

La ubicación de la zona del proyecto nos indica la utilización del valor:

Z = 0.35 (Zona3)  MECANICA DE SUELOS Los resultados obtenidos luego de los respectivos trabajos de campo y laboratorio, por  profesionales de la especialidad de geotécnica y de mecánica de suelos a ser usados en el diseño estructural, son las siguientes: •

La zona se encuentra con estratos en la superficie de material orgánico de aproximadamente 0.50 m de altura.  

 

•

La resistencia o capacidad portante a ser usada es de 1.20  kg/cm2.

 

 

La profundidad mínima de cimentación cimentac ión es la 1.60m para zapatas.

 

La densidad natural del estrato analizado es:

•

•

Ɣt =1504.0 kg/m3  

•

Los coeficientes de parámetros indicado en el estudio de mecánica de suelos

son: S=1.20, Tp = 0.60seg.  

•

Se ha atribuye que el suelo resistirá al peso de la estructura e structura sin problema

alguno para los 3 pisos requeridos.

TOPOGRAFIA Es utilizada como un servicio para los distintos sectores de obra como ser: excavadores, armadores, carpinteros, soldadores, etc. Resulta sencillo darse cuenta que la topografía es fundamental en la ejecución de la obra, debiéndose realizar con tres premisas fundamentales. •  Responsabilidad: porque la ejecución de la obra se realiza en base a las

referencias que topografía marca. Una marca mal realizada representa un trabajo  posterior sin sentido por no no estar ubicada en el lugar que corre corresponde. sponde. •  Velocidad: el retraso en las marcas representa el retraso en la obra, ya que nadie

 puede realizar su tarea si no sabe dónde dónde hacerla. •  Sencillez: marcas complicadas de comprender o de utilizar son motivo de

errores.

2. DISEÑO ARQUITECTONI ARQUITECTONICO CO El diseño arquitectónico del Hospital comprende: • 

Construcción de 06 módulos de 3 pisos.

• 

La junta de dilatación es de 0.05 cm

• 

Se toma en cuenta los ambientes requeridos para la atención de los pobladores

• 

Se define que el hospital es de tipo 2 por la cantidad de consultorios y especialidades en atención.

• 

Se coloca el elevador requerido para el cumplimiento de la función medica en emergencias.

• 

El modulo será protegido mediante veredas perimetral.

• 

Muros y tabiques de ladrillo corriente, debidamente tarrajeadas.

• 

Los ambientes llevarán piso de cerámico, que estarán sobre un falso piso, y contra zócalos de cerámico.

 

 

3.

ELEM EL EMENT ENTOS OS ES ESTR TRUC UCTU TURAL RALES ES CO N S ID ER A D O S  

Para el diseño de las estructuras, han intervenido los siguientes elementos estructurales: • 

Losas: aligeradas

• 

Vigas : principales

• 

Escaleras: 18cm x 20 cm

• 

Columnas de sección rectangular, recta ngular, sección s ección cu cuad adra rada da..

• 

Placas: Se requiere para el análisis dinamico en el etabs

• 

Zapatas: Tomado como referencia

• 

Muros de albañilería

• 

Cimentaciones superficiales: superfic iales: cimiento corrido, sobre sobre cimiento.

Para la estructuración de las columnas y vigas se buscó que la ubicación esté orientada al lado que ofrezca mayor rigidez posible. En el caso de las vigas se colocará buscando que repose sobre su menor dimensión. El espesor de la losa está en función de la separación entre los apoyos Las cimentacion cimentaciones, es, se diseñar diseñaron on de acuerdo acuerdo a la capacidad capacidad de soporte soporte del del te r r e n o de fundación (capacidad portante).

4. NORMATIVID NORMATIVIDAD AD ESTRUCTURAL Los criterios de diseño estructural a ser usados us ados se han obtenido del Reglamento Nacional de Edificaciones, dadas por las siguientes normas a ser aplicadas para el caso de diseño y análisis estructural:

 NORMA E 020 (DISEÑ (DISEÑO O DE DESCARG DESCARGA) A) La normatividad respecto a las cargas a ser usadas en el presente análisis y diseño estructural son los siguientes:

Cargas vivas: COLEGIO

: 400 kg/m2

Pasadizos

: 200 kg/m2

Techos

: 100 kg/m2 (para techos con inclinación mayor a 3°).

Tabiquería móvil

: 100 kg/m2 (altura completa).

 

Cargas muertas: Pisos

(e=0.05m)

: 100 kg/m2

Cielorrasos

(e=0.015m)

: 50 kg/m2

Muro ladrillo

: 1800 kg/m3

Concreto armado Pisos (e=0.05m)

: 2400 kg/m3 : 100 kg/m2

Cielorrasos

: 50 kg/m2

(e=0.015m)

1.1. NORMA E 030

La normatividad respecto a los parámetros sísmicos a ser usadas en el e l presente análisis y diseño estructural son los siguientes:

a)

Parámetros de sitio

La ubicación de la zona del proyecto nos indica la utilización del valor:

Z = 0.35 (Zona 3)

b)

Condiciones geotécnicas geotécnicas La información proporcionada en el estudio geotécnico y/o de mecánica m ecánica de suelos nos

 

indica la utilización de los siguientes valores:

S = 1.20 (Suelo flexible S3) Tp = 0.90 c)

Factor de amplificación amplifi cación sísmica Según la normativa vigente (año 2009) el factor de amplificación sísmica está dado por la siguiente formula:

d)

Categoría de la edificación Para un centro educativo la categoría según la norma es del tipo edificación esencial, por tanto el coeficiente de importancia de uso está dado por:

U = 1.5 (Edificación esencial) e)

Sistemas estructurales Para el presente diseño estructural se ha considerado los sistemas estructurales del tipo albañilería confinada. Se tomaran los siguientes coeficientes de reducción en e n los análisis:

Rx = 3.0 (albañilería confinada) Ry = 3.0 (albañilería confinada)

f)

Desplazamientos laterales laterales permisible.( Tomamos en cuenta para el analisis dinamico) Se deberá cumplir las siguientes restricciones indicadas según norma:

Para concreto:0.007(D concreto:0.007(Di / hei)  Para albañilería:0.005(Di/ hei) Según tabla 11 g)

Peso de la edificac edificación ión En cumplimiento a lo indicado en la normatividad, para edificaciones de categoría C, se calculará el peso de la edificación según según se detalla:

 

h)

Análisis dinámico Por ser la edificación del tipo convencional, se realizará el análisis dinámico mediante el procedimiento de combinación espectral, tomándose en cuenta las siguientes recomendaciones indicadas en la norma

 NORMA E0.60 La normatividad respecto a los parámetros de diseño de concreto armado a ser usadas en el presente análisis y diseño estructural son los siguientes: a) Rec Recubri ubrimie miento ntos s mí ni mo s.  

Concreto colocado contra el suelo y en contacto permanente:

6.0 cm

Concreto en contacto permanente con suelo e intemperie Ø≤ Ø≤  5/8”:

4.0 cm

Concreto en contacto permanente con suelo e intemperie Ø≥3/4”:  Ø≥3/4”:  

5.0 cm

Concreto no expuesto (losas, muros, viguetas) 1 11/16”≤Ø≤  11/16”≤Ø≤ 2 1/4”: 1/4”:  

4.0 cm

Concreto no expuesto (losas, muros, viguetas) Ø ≤ 1 3/8”: 3/8”:  

2.0 cm

Concreto no expuesto (vigas columnas):

4.0 cm

Concreto no expuesto (cascaras, losas plegadas):

2.0 cm

 

 

5. ANALISIS ESTRUCTURAL  

PREDIMENSIONAM PREDIMENS IONAMIENTO IENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ESTRUCTURALES..

El proceso de estructuración consiste en defirnir la ubicación y características de los diferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma que se logre dotar a la estructura de buena rigidez, además resulte fácil y conable reproducir el comportamiento real de la estructura. Mediante el predimensionamiento se brindará las dimensiones mínimas a las secciones de los elementos estructurales para que tengan una buena respuesta ante solicitaciones so licitaciones por carga de gravedad y de sismo.

 Para cargas de gravedad  

  Estructuración  La vivienda multifamiliar está conformada predominantemente por elementos de concreto armado. Los muros estructurales y los pórticos de la edicación resisten las cargas sísmicas actuantes; de ahí está formado por un sistema estructural dual en la dirección XX (paralelo a las fachadas) y por un sistema de muros estructurales en la dirección YY (perpendicular a las fachadas), lo cual conlleva a que estairección sea la mas rígida. Las losas de piso consisten en : una losa aligerada unidireccional de 0.25 m de espesor en todos los niveles, la elección del sentido del aligerado fue priorizando la menor luz libre y la continuidad de los paños.

Propiedades de los materiales

Concreto: Resistencia a la compresión : f`c = 210 kg/cm2(del kg/cm2(d el 1er al 3er piso) Peso específico : 2400 kg/m3

Acero:   Acero de refuerzo grado 60 : fy = 4200 kg/cm2 Peso específico : 7850 kg/m3

Albañilería: Resistencia a la compresión : f 'm=45kg/ cm2

Otros : Módulo de elasticidad Em = 500f 'm .

 

  COLUMNAS

Las columnas deberán diseñarse para resistir las fuerzas axiales de todos los pisos y techos y el momento máximo debido a la carga actuante.  Al calcularse los eleme elementos ntos en las colum columnas nas debid debido oac cargas argas de g gravedad, ravedad, los extremos lejanos de las columnas construidos monolíticamente con la estructura podrán considerarse empotradas.

Pre dimensionamiento: Se calcula el área minina para la columna que soporta el volado de mayor área tributaria según se indica en el dibujo de ejes:

VIGAS

Los principios fundamentales del pre dimensionado de vigas lo comprenden:

 

  Las vigas se diseñan suponiendo que todos los esfuerzos de tracción los absorbe el acero, y los de compresión los absorbe el concreto. Depende de la geometría geometría de la estructura (fo (forma rma y ttamaño amaño generales), de los tipos de apoyo y de las l as cargas aplicadas sobre la estructura. Depende de los valores de la fuerza cortante y el momento flector y de las propiedades de la sección transversal.

Pre dimensionamiento: Se obtiene los peraltes mínimos para las vigas principales y “secundarias”, según lo exigido en la norma E-060:

LOSA ALIGERADA

 Aplicando la normatividad normatividad 9.6.2.1 de la E-06 E-060 0 para losas alig aligeradas eradas en una direc dirección ción se tiene:

Peralte losa = (h/20) = 4.02/20 =0.201 (para caso de losa simplemente apoyado). Altura asumida de losa = 0.20m.

 

  Escaleras

Las escaleras tiene la función de interconectar dos ambientes de diferentes niveles, en la estructura tenemos una escalera central rodeada de placas; de acuerdo a la norma A 0.10 capitulo VI y artículo 29 del RNE, nos establece para las escaleras que : la suma de 2 contrapasos (cp) mas 1 paso (p) debe estar entre 0.60 m y 0.64 m , con un mínimo de 0.25 m para pasos y un máximo de 0.18m para contrapasos, medido entre las proyecciones verticales de dos bordes continuos. También se recomienda que el ancho mínimo de la escalera sea de 0.90m , tomando todas estas consideraciones y según la arquitectura que tenemos se dene que los pasos serán de 0.28 m, los contrapasos de 0.18 m y los descansos de 1.20 m

 

P + 2 CP = 0.28 + 2 ( 0.18 ) = 0.64 cumpliendo así con los límites especificados y con la arquitectura presentada.

 

 

6.

Metrado de Cargas

El metrado de cargas consiste en estimar las cargas verticales actuantes sobre los distintos elementos estructurales que componen el edicio. En esta edicación se presentan dos tipos de cargas : estáticas y dinámicas , siendo las estáticas estáti cas , las cargas permanentes o muertas las cuales actúan durante la vida útil de la estructura; y las cargas vivas o sobrecargas son cargas gravitacionales de carácter móvil que pueden actuar en diferentes tiempos en los ambientes de la estructura; las cargas dinámicas son aquellas cargas cuya magnitud, dirección y sentido varían rápidamente con el tiempo , por lo que originan esfuerzos y desplazamientos sobre la estructura. La norma de cargas E.020 establece las cargas estáticas mínimas que se aplicaran sobre los elementos estructurales. estructurales.

Primero vamos a definir los pesos unitarios: Concreto armado  Albañilería  Albañile ría (pandereta)  Albañilería  Albañil ería (macizo)

:2400 kg/m3 :1350 kg/m3 :1800 kg/m3

Luego los pesos de carga muerta expresados en unidad de superficie :  Aligerado ( 1 dirección) dirección) h = 20 cm

:300 kg/m2

Tabiquería (pandereta) e = 15 cm

:203 kg/m2

 Acabado e = 5 cm

:100 kg/m2

Luego los pesos de carga viva o sobrecarga expresados en unidad de superficie: COLEGIO

: 400 kg/m2

Corredores y escaleras

: 400 kg/m2

 Azotea

: 200 kg/m2

 

 

ETABS. Para realizar el análisis por cargas de gravedad y cargas dinámicas, se utilizó el programa ETABS, para modelar la estructura, a continuación se muestran algunos datos que se tomaron para el modelaje. Los valores ingresados fueron en unidades de toneladas y metros. El módulo Las alturas de los niveles a ejes fueron de 3 m.

 

1.2. CONSIDERACION CONSIDERACIONES ES PARA EL ANALISIS ANALISIS ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL

En concordancia con lo especificado en la norma ACI y lo indicad indicado o en el Reglamento Nacional de Edificaciones (Normas E-060, E-030, E-070, E-020), el presente proyecto estará basado en el método de diseño por resistencia. El diseño por resistencia presenta la ventaja que los factores de seguridad de los elementos analizados puede ser determinado. El código ACI así como el Reglamento Nacional de Edificaciones, introducen introducen los factores de seguridad seguridad en el diseño a través de la amplificación de cargas de servicio y la reducción de la resistencia resistenc ia teórica del elemento analizado. Las cargas de servicio se estima haciendo uso de los códigos, reglamentos o normas y el análisis estructural se hace bajo la hipótesis hipótesis de un comportamiento elástico de la estructura. El código del ACI y el Reglamento Nacional de Edificaciones, clasifican las cargas en: permanentes, sobrecarga, sismos, viento, empuje del suelo, proponiendo expresiones para calcular la carga última de diseño. Las expresiones que permiten determinar la carga última se denominan combinaciones de cargas, de acuerdo a las solicitaciones solicitaciones que actúan sobre un elemento, se propone un juego

de

combinaciones. Se evaluará cada una de ellas y se desarrollará el diseño haciendo uso de las solicitaciones más críticas. Simultáneamente a la amplificación de las cargas de servicio, el código propone la reducción de la resistencia teórica de los elementos de concreto armado como un medio para incrementar el factor de seguridad del diseño. La resistencia teórica o nominal de una pieza es la determinada haciendo uso de los principios presentados en el Reglamento Nacional de Edificaciones y el código del ACI. La naturaleza mismas del concreto armado y fundamentalmente su procedimiento constructivo generan que la resistencia calculada teóricamente, no sea igual a la verificada en la realidad. Posteriormente al diseño de la estructura, las normas nor mas citadas proponen una verificación de las condiciones de servicio de los elementos: control de fisuras y control de deflexiones., siendo quizá necesario, el replanteo del diseño original planteado. Para el análisis estructural se hará uso del ETABS, por tanto se definirán los siguientes parámetros:

 

  3.3.1. GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA

La geometría de la estructura se define mediante los ejes X, Y, Z tal como se muestra en las figura

 

 

3.3.2. PROPIEDAD DE D E LOS MATERIALES

Se definirán las propiedad para el concreto estructural y el ladrillo tipo IV que intervienen en el análisis: análisis: Las propiedades de los materiales se basaran a lo especificado en el Reglamento Nacional de Edificaciones. (ver ítem 2.3 y 2.4 del presente documento)

Para concreto estructural f’c=210 kg/cm2 las unidades (Tn/m)  (Tn/m)  

 

Para ladrillo tipo IV: las unidades (Tn/m)

3.3.3. DEFINICION DE LAS SECCIONES

Las secciones consideradas en el análisis a partir del pre dimensionamiento realizado son los siguientes: 3.3.4. DEFINI DEFINICION CION Y ASIGNACION DE CARGAS

1) CARGAS ACTUANTES Las cargas consideradas en el diseño son:  Carga muerta (CM)  Carga  Carga

viva (CV) por sismo s ismo (CS)

 

2) COMBINACION DE CARGAS Las combinaciones de cargas a ser consideradas según norma para el diseño son: COMB1: 1.4CM + 1.7CV COMB2: 1.25CM + 1.25CV + CSx COMB3: 1.25CM + 1.25CV + CSy COMB4: 0.9CM + CSx COMB5: 0.9CM + CSy COMB6: COMB1, COMB2, COMB3, COMB4, COMB5 (envolvente) 3) METRADO DE CARGAS El programa ETABS ET ABS calcula el peso propio de viga vigas, s, columnas por tanto estas se incluyen en el análisis automáticamente. Se usa el sistema de losa aligerada en el sentido más corto, mediante el programa ETABS se asignara directamente en la losa aligerada las cargas muertas por cobertura (50 kg/m2) y tarrajeos (30 kg/m2) y sobrecargas según el tipo de ambiente considerado para centros educativos (techo inclinado (100 = kg/m2). Los muros que aportan al sistema estructural son incluidos automáticamente por el programa ETABS. Los muros que no aportan estructuralmente son calculados en incluidos como caga lineal en cada elemento viga o losa donde se apoye.

 

 

Definición de la losa en un sentido en ETABS:

18

 

3.3.5. MODELAMIENTO PARA EL ANALISIS ANALISIS

1)

ANALISIS DINAMICO El método dinámico indicado por la N NTE-E.030 TE-E.030 a ser usado en el presente análisis es el de superposición espectral. El espectro de aceleraciones queda definido en función de la zona de suelo y la categoría y sistema estructural de la edificación. La NTE-E.030 establece dos criterios de superposición, el primero en función de la suma sum a de los valores absolutos a bsolutos y la media cuadrática completa de valores (CQC). En general resulta siempre más sencillo emplear el procedimiento dinámico. Bastará con usar el espectro de aceleraciones apropiado y elegir entre los dos criterios de superposición. Generalmente los programas de computación más difundidos tienen como alternativa de superposición la CQC, en tal caso se emplea con 5%

de

amortiguamiento.

2)

DEFINICION DEFINI CION DEL ESPECTRO ESPECTR O DE RESPUESTAS Un espectro de respuesta es la máxima respuesta de un sistema exitado en su base por una función aceleración-tiempo. Esta función se expresa en términos de la frecuencia natural de la estructura y el amortiguamiento del sistema. El espectro de Respuesta según la

NTE-E.030 para el

diseño Inelástico utilizando el

Coeficiente Sísmico Inelástico (ZUSC/R) que vamos a emplear para el análisis, es suministrado con el programa de cómputo ETABS, siendo necesario definirlo de acuerdo a los cuadros detallados más adelante. Dotar a las estructuras de una resistencia a fuerzas laterales tan elevada como de régimen elástico, es en mucho caso imposible e injustificable dada dada la

baja

probabilidad de que las fuerzas máximas se presenten durante su vida útil de una estructura (10% de la probabilidad de excedencia en 50 años de exposición). Todos los códigos de diseño reconocen este hecho y permiten reducir la resistencia lateral de las estructuras a una fracción de la máxima solicitación elástica, a cambio de garantizar un un comportamiento comportam iento post-elástico post-elástic o adecuado. La NTE-E0.30 establece de coeficientes de reducción R, según el tipo de Estructura.  

Para el presente proyecto se opta en el sentido X-X el sistema de albañilería confinada: R=3.0

 

Para el sentido Y-Y el sistema optado es el del tipo de albañilería confinada: R=3.0

19

 

20

 

3)

METODO DE ANALISIS ANALISIS La edificación se idealiza como un ensamblaje de vigas, columnas con techos rígidos. La integración de las fuerzas internas del elemento finito en cuanto a fuerzas y momentos, está completamente automatizado, de tal manera que produce el equilibrio completo para las fuerzas fuer zas aplicadas a las estructuras. Las formulaciones de columnas, viga y muros incluyen efectos de flexión, carga axial y deformaciones por corte. Las formas de modos y frecuencia, factores de participación modal y porcentajes de participación de masas son evaluados por el programa. Se considera una distribución de masas y rigideces adecuadas para el comportamiento dinámico. Se utiliza en el programa un modelo de masas

concentradas

en

cada

nudo

considerando 03 grados de libertad en cada uno de ellos. La cual evalúa 02 componentes ortogonales de traslación horizontal y una componente de rotación.

a)

Modelamiento 1ER MODO M ODO DE VIBRACION T=0.303 T=0.303

21

 

b)

Momentos por COM6 (ENVOLVENTE

22

 

  Cortantes por COM6 (ENVOLVENTE)

c)

4)

DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS SEGÚN NORMA E-030  Aplicando la normatividad tenemos para cada eje de análisis:  

PARA EL EJE X-X: El valor de reducción es de R=3.0 Tenemos: (Δi/Li) . R . 3/4 ≤ 0.005 Por tanto todos los valores (Δi/Li) deberán ser menores que 0.00222. Del análisis realizado mediante el ETABS tenemos:

 

CONCRETO ARMADO I