Memoria de Calculo Centro Salud

 

Memoria Descriptiva y Memoria de Cálculo de Estructuras 1.  GENERALIDADES: 1.1.  DESCRIPCION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EMPLEADO El proyecto consiste en el diseño estructural para los módulos que se planean construir en el Proyecto “ Mejoramiento de la atención de los Servicios de Salud del Centro de Salud de Palma Real ”, los mismos que constan de dos y

tres niveles a base de pórticos, muros de concreto armado y muros portantes de ladrillo, con entrepiso de losa maciza (primer piso) y losa aligerada (segundo piso), cobertura a dos aguas en base de elementos metálicos y con cobertura de eternit tipo teja andina. La cimentación consiste de zapatas combinadas, en su gran mayoría, esto debido a que las cargas a las que estará expuesta la edificación así la relativa baja capacidad portante del terreno así lo requieren. El total de la edificación se dividió en dos partes con unas juntas sísmicas, por la elevación en planta que presenta, para que así se puedan evitar esfuerzos innecesarios de torsión torsión en puntos críticos de la edificación. El

requerimiento

por

pre

dimensionamiento

suponía

dimensiones

estructurales de vigas y columnas que en varios casos resultaron insuficientes debido a la elevada rigidez de unos elementos frente a los otros (vigas vs columnas), lo cual preveía formación de rotulas plásticas en las columnas, por ello, y para no elevar las dimensiones de los elementos, se incrementó el área de acero en los elementos verticales (columnas) y así cumplir con los requerimientos del parámetro columna fuerte  –   viga débil, y así tener un adecuado desarrollo de resistencia y ductilidad global. El diafragma rígido es una losa maciza de 17 cm de peralte y una losa aligerada de 25cm de espesor, los que responden a los esfuerzos propios de cargas aplicadas por su uso. La disposición en planta de las viguetas de los aligerados son paralelas tanto en el sentido “X” como en el sentido “Y”   (dependiendo del lado menor de cada módulo), debido a los requerimientos de ambientes y a la disposición de los ejes.

 

1.2. METODO DE DISEÑO Y REGLAMENTOS DE DISEÑO El método de diseño de elementos de concreto armado es por el estado límite de resistencia última y la comprobación se realizó mediante el método del Diseño por Desempeño.  



Reglamento Nacional de Edificaciones RNE-2009 o Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020 o Norma Técnica de Diseño Sismorresistente E.030 o Norma Técnica de Edificación de Concreto Armado E.060

 



Especificaciones del ACI 318-99

1.3.  SOFTWARE DE MODELACION El Software empleado para el modelamiento de los pórticos y muros de concreto armado es el ETABS V9.7.2, para el modelamiento de la escalera se empleó el software SAP 2000 V14.2.4, así como para el análisis de las zapatas y losas de entrepiso se empleó el software SAFE V12.2. El modelo idealiza el comportamiento de los elementos de la siguiente manera: Muros y Escalera: mediante elementos SHELL. Columnas y vigas: mediante elementos FRAME. Capases de resistir los esfuerzos de flexión, cortante y axial. Losas macizas con elementos SLAB. Zapatas: mediante elementos SLAB.

 

2.  PARAMETROS DE DISEÑO 2.1. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES EMPLEADOS Concreto Armado: Zapatas

:

Concreto f’c = 210 kg/cm2

Columnas

:

Concreto f’c = 210 kg/cm2

Placas

:

Concreto f’c = 210 kg/cm2

Vigas

:

Concreto f’c = 210 kg/cm2

Losas Macizas y aligeradas

:

Concreto f´c= 210 kg/cm2

Escaleras

:

Concreto f´c= 210 kg/cm2

Concreto Simple

:

2300 Kg/m3

Concreto Armado

:

2400 Kg/m3

Acero Corrugado Estructural

:

fy = 4200kg/cm2

Resistencia Característica

:

f’m = 35 kg / cm2.

Unidad de albañilería

:

0.10 X 0.14 X 0.24

Peso Específico:

Albañilería:

0.20 X 0.40 X 0.15 Mortero

:

(c:a) 1 : 5

Juntas

:

1.50 cms

Ladrillo Sólido

:

1800 Kg/m3

Ladrillo Hueco

:

1350 Kg/m3

Peso Específico

Propiedades del Suelo Capacidad admisible

: 1.55 kg / cm2. (Según Estudio de Suelos realizado

por el Ing. Sergio Ivan Liendo Vargas).

 

2.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Pre-dimensionamiento de Vigas Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz. luz . El ancho es menos importante que el peralte, pudiendo variar entre 0.3 a 0.5 de la altura. La Norma Técnica Peruana para Edificación de concreto armado E.060 indica que las vigas deben tener un ancho mínimo de 25 cms, para el caso que éstas formen parte de pórticos o elementos sismo-resistentes de estructuras de concreto armado. Esta limitación no impide tener vigas de menor espesor (15 o 20 cm) si se trata de vigas que no forman pórticos.

Pre-dimensionamiento de Columnas Las columnas al ser sometidas a carga axial y momento flector, fueron dimensionadas considerando los dos efectos simultáneamente, tratando de evaluar cuál de los dos es el que gobierna en forma más influyente el dimensionamiento.  bD =

Tipo

C1

(para

los

Columna

primeros Pisos

N < 3 Pisos

Tipo C1 (para los 4

Columna

últimos pisos superiores

N > 4 pisos

Tipo C2 y C3

Columnas

 . ′ ′

 

Interior

P=

1.10

PG

n=

0.30

interior

P=

1.10

PG

n=

0.25

P=

1.25

PG

n=

0.25

P=

1.50

PG

n=

0.20

Extremas Tipo C4

Columnas

de

Esquina Considerándose adicionalmente el tipo de falla probable de la edificación con la formulación. Hn/D≥4

Siendo : Hn

:

Luz libre entre niveles de la edificación, y

D

:

Peralte de la columna.

 

  Verificándose dicho cumplimiento para todas las columnas de la edificación.

Pre-dimensionamiento de Losas: El peralte de las losas aligeradas se a dimensionado considerando los siguientes criterios:

H= 17 cm

Luces menores a 4 m

H= 20 cm

Luces comprendidas entre 4 y 5.5 m

H= 25 cm H= 30 cm

Luces comprendidas entre 5 y 6.5 m Luces comprendidas entre 6 y 7.5 m

Se debe entender que “H” expresa la altura o espesor total de la losa

aligerada y por tanto incluye los 5 cm de losa superior y el espesor del ladrillo de techo; los ladrillos serán 15 o 20 cm respectivamente. Se ha considerado el criterio de estructuración vertical para losas con luces relativamente semejantes de los paños, colocándose dobles viguetas perpendiculares al armado en la zona central del techo t echo (San Bartolomé, 1999). En el siguiente cuadro se muestra las dimensiones de los elementos viga y columna modificados ya ya por por los conceptos de

ductilidad, resistencia y

columna fuerte –  viga  viga débil, quedando de la siguiente manera:

 

2.3.  CARGAS DE DISEÑO Para la determinación de las cargas de diseño se han determinado en primera instancia las dimensiones de los elementos estructurales, a nivel de pre dimensionamiento, considerándose para ellas las cargas a continuación.

2.3.1.  CARGAS ESTATICAS El análisis de los elementos estructurales se ha realizado con las siguientes cargas de diseño:  



Cargas Permanentes

Para la tabiquería móvil se ha asumido un peso determinado estimado entre 210 kg/m2 y 350kg/m2. Adicionalmente a las cargas antes indicadas, se ha incluido entre las cargas permanentes el peso de acabados de piso y techo, estimado en 100 kg/m2.  



Cargas Vivas

Para las áreas de oficina y ambientes administrativos se ha asumido una carga viva de 250 kg/m2. Para zonas de circulación, pasadizos y escaleras se ha tomado una carga viva de 400 kg/cm2. Para salas de lectura y laboratorio se asumido una carga viva de 300 kg/cm2. Para la escalera se ha asumido carga viva de 400 kg/m2, siendo esta estructura modela como articulada a la edificación. La Sobrecarga Viva en la cobertura se ha tomado en valor de 25 Kg/m2 (cobertura metálica), 15 Kg/cm2 (cobertura eternit tipo teja andina) así como el efecto viento 35 Kg/m2 (Barlovento y Sotavento).

 

2.3.2.  SOLICITACIONES DINAMICAS Las solicitaciones dinámicas están determinadas por el espectro de pseudo-aceleraciones considerando los parámetros de sitio de la edificación, el sistema estructural empleado y la categoría de importancia de la edificación.

ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES

FACTOR DE ZONA ZONA 2

Z=

0.3

U=

1.5

S= Tp=

1.2 0.6

FACTOR DE USO CATEGORIA

A

FACTOR DE SUELO

TIPO S2

Seg.

COEFICIENTE DE REDUCCION PORTICOS

R=

 

7

FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA

C= 2. 5

Tp T

ACELERACION ESPECTRAL

Sa=

Z

C ≥ 2.5

U

C S

g

R

ANALISIS ESPECTRAL

3.00 2.50 2.00

   C   r   o1.50    t   c   a    F1.00

Series1

0.50 0.00 1

11

21

31

41

51

61

71

2.3.3.  COMBINACIONES DE CARGAS Periodo T

81

91

 

La resistencia requerida (U) para cargas muertas (CM), vivas (CV) y de sismo (CS) deberá ser como mínimo: U = 1,4 CM + 1,7 CV U = 1,25 (CM + CV) ± CS U = 0,9 CM ± CS

3.  CALCULOS DE LAS SOLICITUDES La resistencia de diseño se ha tomado como la resistencia nominal (resistencia proporcionada considerando el acero realmente colocado) multiplicada por un factor Ø de reducción de resistencia. Este factor de reducción de resistencia se proporciona para tomar en cuenta inexactitudes en los cálculos y fluctuaciones en las resistencias del material, en el proceso constructivo y en las dimensiones.

Cada uno de estos factores puede estar dentro de los límites tolerables, pero combinados pueden producir menor capacidad en los elementos diseñados. Adicionalmente se ha considerado en su determinación la importancia relativa de la falla de los miembros respecto a toda la estructura, y el grado de advertencia del modo de falla. El factor de reducción de resistencia Ø se tomó del siguiente cuadro: 

Los elementos sometidos a flexión son las vigas, las losas aligeradas y llenas en coberturas y pisos (losas macizas, nervadas y/o aligerados en una o dos direcciones), las escaleras y en general todos aquellos que están sometidos a

 

cargas perpendiculares a su plano, las cuales ocasionan esfuerzos de flexión y cortante. Para asegurar que el acero colocado provea un momento resistente mayor al momento de agrietamiento, los códigos consideran una cuantía mínima. Para el caso de secciones rectangulares, se indica que el área mínima de refuerzo podrá calcularse con:

El refuerzo mínimo por contracción y temperatura que se coloca perpendicular al refuerzo por flexión en losas en una dirección, o que es el mínimo exigido para las dos direcciones de losas así armadas, debe cumplir con los siguientes límites:

Para los muros de concreto armado se considera

Para juntas espaciadas a 7m o menos

*Las mallas electro soldadas de alambre liso o corrugado no mayor que W31 y D31

 

Para juntas de espaciamiento mayor a 7m

 

DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES En el programa ETABS, al correr el análisis de la estructura se han cumplido las desplazamientos laterales que son menores que el desplazamiento permitido (0.007) de acuerdo con la Norma Técnica de Diseño Sismorresistente E.030 del RNE.

Vigas y Columnas: Muestra el diseño realizado en el programa ETABS

Se muestra la representación gráfica de los ambientes del primer módulo en el que se incluye los muros y las zapatas.

Se muestra la representación gráfica de los ambientes del primer módulo en el que se incluye los muros y las zapatas.

 

 

Se muestra la representación gráfica de los ambientes del segundo módulo en el que se incluye las zapatas.

Se muestra la representación gráfica de los ambientes del segundo módulo en el que se incluye las zapatas.

 

 

Se muestra el análisis a la cimentación del primer bloque en el que se está examinando las presiones ejercidas sobre el terreno.

Se muestra en el grafico que la mayor presión ejercida por la estructura es de 1.434 kg/cm2, que está por debajo de la capacidad portante del terreno, la misma que es 1.55 kg/cm2 (según estudio de suelos).

 

 

Se muestra el análisis a la cimentación del segundo bloque en el que se está examinando las presiones ejercidas sobre el terreno

Se muestra en el grafico que la mayor presión ejercida por la estructura es de 1.163 kg/cm2, que está por debajo de la capacidad portante del terreno, la misma que es 1.55 kg/cm2 (según estudio de suelos).

 

Las zapatas tienen un solado del concreto simple y poseen refuerzo armado como se indican en los planos de cimentaciones, con un concreto con resistencia de 210 kg/cm2.

Muros  Son de albañilería cuyos ladrillos son de arcilla Pandereta, con montero tipo P1 con juntas horizontales y verticales de espesor de 1.5 cm.

Losas Aligeradas y Macizas El proyecto contiene losas aligeradas con viguetas cuyo espeso total es de 20.0 cm. Y una losa de 5.0 cm,

el espaciamiento de de viguetas es de 40 cm. Las

dimensiones en planta de los plastoformos son de 20x30x300 cm. Cuenta también con unas losas macizas de 17 cm ubicadas en el primer piso. Las losas macizas también fueron diseñadas con el programa SAFE, del cual se tiene detalle a continuación:

Se muestra el análisis de la losa maciza.

 

Escaleras La escalera será de concreto armado, con apoyos en puntos claves para su mejor comportamiento estructural. A continuación se muestra el modelo del análisis que se generó en el programa SAP2000.