Memoria Calculo Estructural

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

PROYECTO: VIVIENDA MULTIFAMILIAR PROGRAMA MIVIVIENDA MIVI VIENDA DS 030-2002 MTC EDIFICIO RESIDENCIAL "LAS MERCEDES" PROPIETARIO: LOS HERALDOS INVERSIONES UBICACION: JR. CUZCO Nº 423  –  459  459 DISTRITO: MAGDALENA DEL MAR DEPARTAMENTO: LIMA PROFESIONAL: ING. JUAN MANUEL LEVEAU GUERRA. CIP N° 74155

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

2013 1. DESCRIPCION El presente estudio corresponde a la memoria de cálculo Sismorresistente del proyecto Multifamiliar Edificio Residencial “Las Mercedes” ubicado en el Jr.

Cuzco N° 423 -459, distrito de Magdalena del Mar, departamento de Lima El tipo de estructura seleccionada es de Pórticos y muros de Concreto Armado. El proyecto Multifamiliar está destinado a departamentos, cuenta con un semisótano y 10 niveles con un área total construida de 4,025.55 m². Se está tomado como capacidad portante del terreno 3.00 Kg/cm², según el estudio de Mecánica de Suelos efectuado.

2. ALCANCE La solución estructural de dicha edificación, se basa en los criterios de seguridad y economía. Optándose por una solución donde podamos controlar el desplazamiento lateral debido a acciones sísmicas, esta estructura con pórticos y muros de concreto, por ello la importancia de evaluar y diseñar la estructura bajo acción de cargas dinámicas amplificadas para interacción suelo  –  edificio. El análisis estructural del edificio se realizó con el software ETABS V9.70 y para las fundaciones el software SAFE V12.1.

3. CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES El análisis y diseño estructural se realizó conforme se indica en las siguientes normas, contenidas en el Reglamento Nacional de Construcciones: 2

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 

 Norma Técnica de Edificación E- 020 “CARGAS”.



 Norma Técnica de Edificación E- 030 “DISEÑO SISMORRESISTENTE”



 Norma Técnica de Edificación E- 050 “SUELOS Y CIMENTACIONES”.



 Norma Técnica de Edificación E- 060 “CONCRETO ARMADO”.

4. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES 

Concreto Armado: es el concreto que tiene acero de refuerzo distribuido en el elemento para que pueda resistir los esfuerzos a los que se encuentre sometido. Las propiedades varían de acuerdo al tipo de concreto y acero,  para este edificio se utilizó: Resistencia a la compresión: f'c = 210kg/cm2 Módulo de Poisson: ν = 0.15 Módulo de Elasticidad: Ec =15,000 √f'c kg/cm2 =217,371kg/cm2



Acero de Refuerzo: debido a que el concreto tiene poca resistencia a la tracción se coloca acero en el concreto para que soporte estas tracciones, además contribuye a resistir la compresión y corte. El acero que se usa son  barras de acero corrugado de Grado 60. Las principales propiedades de estas barras son las siguientes: Límite de Fluencia: Fy = 4,200 kg/cm2 Módulo de Elasticidad: Es = 2'000,000 kg/cm2

5. CARGAS DE DISEÑO Las cargas para el diseño deberán cumplir con lo señalado en la norma E.020 y E.030 del RNE. 3

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Carga Muerta: Incluye el peso de pórticos, muros, techos y todas las cargas permanentes de equipos y materiales. 

Tabiquería

1350 kg/m3



Concreto

2400 kg/m3



Piso acabado

100 kg/m2

Carga Viva: Incluye las sobrecargas que van a ser aplicadas a las estructuras, estas sobrecargas se encuentran indicadas en los planos respectivos. 

S/C

200 kg/m2



S/C sobre techos

100 kg/m2 Carga de Sismo:

Las previsiones sísmicas se han considerado para la zona 3 del RNE-E.030

6. MÉTODO DE DISEÑO.Todos los elementos de concreto armado se diseñan mediante el método de “Diseño por Resistencia”, que consiste en aplicar factores de amplificación a las cargas de servicio, y factores de reducción de resistencia nominal a la sección del elemento. Los factores de amplificación de cargas están establecidos en el artículo 10.2 de la norma E.060. Son 5 combinaciones aplicables al presente diseño que dependen del tipo de carga actuante: Carga Viva (CV), Carga Muerta (CM) y Carga de Sismo (CS).

4

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL COMB1

1.4CM + 1.7CV

COMB2

1.25(CM + CV) + CS

COMB3

1.25(CM + CV) –  CS

COMB4

0.9CM + CS

COMB5

0.9CM  –  CS

Los factores de reducción de resistencia (Ф) se establecen en el artículo 10.3 de la norma E.060. Su valor depende del tipo de cargas actuantes sobre el elemento:

 N° Caso de carga

Ф

1

Flexión sin carga axial:

0.9

2

Flexión con carga axial de tracción

0.9

Flexión con carga axial de compresión y para flexión sin compresión 3 3.1 Elementos con refuerzo en espiral

0.75

7. ANÁLISIS SISMICO Este análisis se hace de acuerdo a la Norma de Diseño Sismo-Resistente E.030 dada por el RNE, en la cual nos define dos tipos de análisis a tomar en cuenta, dependiendo de las características de regularidad y altura del edificio, los cuales

5

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL son: análisis estático y análisis dinámico. Ambos se hacen para las dos direcciones  principales del edificio y de manera independiente, en este caso X e Y.

7.1. MODELO ESTRUCTURAL Para el análisis sísmico se utilizó el programa ETABS Non Linear versión 9.7.0, en el cual se realiza un análisis tridimensional completo de toda la estructura. Se tomó como base todas las disposiciones de la norma E.030. El modelo del edificio consta de siete pisos y un semisótano como se muestra a continuación:

6

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

Vista 3D del edificio

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

Modelo estructural ‐ Vista en planta: losas

A. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO De acuerdo a los requerimientos de la Norma E.030-2003 vigente se han considerado los siguientes parámetros para el diseño Sismorresistente:

•

Factor de Zona

Z = 0.4 (Zona 3)

•

Factor de Uso

U = 1.0 (Categoría A - Edificaciones Comunes)

•

Factor de Suelo S = 1.0

•

Periodo que define la Plataforma del Espectro Tp = 0.4

•

Factor de Reducción de Fuerza Sísmica Rx = ¾*7; Ry = ¾ *7 =5.25 8

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Para la superposición de los modos se empleó la fórmula de la Combinación Cuadrática Completa contemplando un 5% de amortiguamiento crítico.

7.2. ANALISIS DE DINAMICO Fuerza Cortante en el Análisis Dinámico calculado según el artículo 17.3 de la  Norma Técnica E.030-2003.

7.2.1. ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES Para el Análisis Dinámico de la Estructura se utiliza un Espectro de respuesta según la NTE - E.030, para comparar la fuerza cortante mínima en la base y compararlos con los resultados de un análisis estático. Todo esto para cada dirección de la Edificación en planta (X e Y)

7.2.2. MASAS PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO MODAL Y SÍSMICO Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran a nivel del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del  peso propio de las vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su 9

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL longitud. Luego el programa lleva la masa de los elementos estructurales hacia los nudos extremos. La carga sísmica total se ha calculado tomando el 100% de la Carga Muerta y el 25% de la carga viva tal como lo señala la norma E-030 de diseño Sismorresistente (Art. 16.3 NTE E.030).

A continuación se presentan los resultados del análisis sísmico:

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

Deformadas del Edificio

7.2.3. Modos y periodos resultantes A continuación se muestra los valores de períodos y porcentajes de masas efectivas resultantes del análisis para ambas direcciones y para cada modo de vibración: Mode

Period

UX

UY

1

0.8527

54.21

0.1282

2

0.5115

0.003

62.876

3

0.2755

11.84

0.553

4

0.1937

14.68

0.0456

5

0.1095

0.008

20.338

6

0.0874

4.901

0.0477

7

0.0783

0.036

0.0011

8

0.0697

2.746

0.0939

9

0.0623

0.06

0.0007

10

0.0577

0.292

0.0006

11

0.0543

2.323

0.0223

12

0.0514

0.07

0.0145

11

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 13

0.0500

0.012

6.7312

14

0.0437

0.035

0.0011

15

0.0390

1.705

0.003

16

0.0386

5E‐04

1.0026

17

0.0375

0.002

0.0392

18

0.0344

0.522

0.0077

19

0.0327

0.998

0.0098

20

0.0321

5E‐04

2.8341

21

0.0305

0.998

0.0064

22

0.0276

0.037

23

0.0272

1.078

0.0001

24

0.0248

0.039

0.8299

25

0.0242

0.815

0.0019

26

0.0236

0.044

1.1779

27

0.0212

0.556

0.0156

28

0.0193

0.007

0.9837

29

0.0177

0.714

0.0069

30

0.0162

0.015

0.915

31

0.0132

0.243

0.0666

32

0.0129

0.049

0.3938

33

0.0085

0.491

0.0002

0.04

Como se puede observar, los modos significativos para el análisis en la dirección X son los modos 1, 3 y 4, cuya suma de porcentajes de masa efectiva es 80.73%, mientras que en la dirección Y, los modos significativos son los modos 2 y 5, con los cuales se obtiene 83.214% de masa efectiva. El período fundamental de la estructura en la dirección X queda definido por el modo 1 y en la dirección Y por el modo 2, con estos períodos se calculó la fuerza cortante en la base del edificio en el análisis estático.

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

7.2.4. FUERZA CORTANTE MÍNIMA EN LA BASE La Norma E.030, en el artículo 18.2, inciso d), señala que para el análisis de estructuras regulares, se deberá considerar que la fuerza cortante en la base del edificio, no deberá ser menor que el 80% del valor calculado según el Artículo 17 (17.3). V dinámico > 80% V estático 13

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Vx Din.

=

259.62

Vx Est.

=

275.28

Vx Din. / Vx Est.

=

0.94

Cociente. Mínin.

=

0.8

Factor (Fx)

=

1.00

=

423.01

=

458.94

Vy Din. / Vy Est.

=

0.92

Cociente. Mínin.

=

0.8

=

1.00

Vy Din. Vy Est..

Factor (Fy)

7.2.5. DESPLAZAMIENTOS LATERALES El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado según el Artículo 16 (16.4), no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se indica en la Tabla N° 8.

Obtenidos los resultados en cuanto a los desplazamientos del análisis lineal y elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas (se utilizo un coeficiente de reducción sísmica R=5.25 en la dirección "X"  y R=5.25 en la dirección "Y”) se  procede al cálculo de los desplazamientos laterales inelásticos multiplicando por

0.75*R como lo indica la norma E.030 en su artículo 16.4). 14

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL •

•

Derivas en X: Story

Item

Load

DriftX*.75*R

< 0.007

OBSERVACION

11 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

10 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

9 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

8 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

7 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

6 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

5 PISO

Max Drift X

SX

0.005

< 0.007

OK

4 PISO

Max Drift X

SX

0.004

< 0.007

OK

3 PISO

Max Drift X

SX

0.004

< 0.007

OK

2 PISO

Max Drift X

SX

0.003

< 0.007

OK

1 PISO

Max Drift X

SX

0.002

< 0.007

OK

Load

DriftY*.75*R

< 0.007

OBSERVACION

Derivas en Y: Story

Item

11 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

10 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

9 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

8 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

7 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

6 PISO

Max Drift Y

SY

0.003

< 0.007

OK

5 PISO

Max Drift Y

SY

0.002

< 0.007

OK

4 PISO

Max Drift Y

SY

0.002

< 0.007

OK

3 PISO

Max Drift Y

SY

0.002

< 0.007

OK

2 PISO

Max Drift Y

SY

0.002

< 0.007

OK

1 PISO

Max Drift Y

SY

0.001

< 0.007

OK

En la dirección “X” la distorsión angular que se obtuvo fue menor al 0.007 permitido por

la Norma E-030 para estructuras de concreto armado. En la dirección “Y” la distorsión angular que se obtuvo fue menor al 0.007 permitido por

la Norma E-030 para estructuras de concreto armado 15

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 7.2.6. JUNTA DE SEPARACION SISMICA (s) Para evitar el choque del edificio con los edificios adyacentes, se separó una distancia “s”. La N.T.E E.030 señala que “s” debe ser como mínimo: − 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes. − 3 cm. − s = 3 + 0.004 (h - 500)

Donde “h” es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta   el nivel donde se evaluará “s”, en nuestro caso, este nivel será el de la azotea. “h” está en centímetros y “s” se calcula en centímetros.

Al no conocer el desplazamiento de los bloques adyacentes, se calculó la distancia “s” aplicando el tercer criteri o, que es el más desfavorable, obteniendo un valor de “s” igual a 13.01 cm.

Finalmente, el valor de la junta de acuerdo con la norma E.030 será no mayor a los 2/3 del desplazamiento real calculado ni menor a s/2, por lo tanto: Desplazamiento máximo = 11.64cm Entonces 2/3x11.64 = 7.76 cm Luego: s/2 = 13.01/2 = 6.50 cm La junta de separación será de 7.76cm ≈ 8cm.

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