MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS COLEGIO DULCE MARIA.docx

MEMORIA DE CÁLCULO MCE/MLTC/05-2010 ESTRUCTURAL “ MEJORAMIENTO MEJORAMIENTO DEL

SERVICIO DE EDUCACION

INICIAL EN LA I.E. “DULCE NOMBRE DE MARIA” EN

EL CENTRO POBLADO LA PEÑA, DISTRITO DE QUERECOTILLO, QUERECOTILLO, PROVINCIA DE SULLANA, DEPARTAMENTO DE PIURA” 

Proyecto: “ MEJORAMIENTO MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE EDUCACION INICIAL EN LA I.E. “DULCE NOMBRE DE MARIA” EN EL CENTRO POBLADO LA PEÑA, DISTRITO DE QUERECOTILLO, PROVINCIA DE SULLANA, DEPARTAMENTO DE PIURA ” 

Ubicación Ubicación : LA PEÑA - QUERECOTILLO-SULLANA-PIURA Objeto: Diseño Estructural

Fecha : 09 de Mayo de 2018 

INDICE 1.0 INTRODUCCION 2.0 PROPUESTA ARQUITECTONICA 3.0 INTERPRETACION ESTRUCTURAL 4.0 DISEÑO ESTRUCTURAL PRELIMINAR 5.0 PREDIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL 6.0 ESTRUCTURACION FINAL 7.0 CARGAS DE DISEÑO 8.0 COMBINACIONES DE CARGA 9.0 METRADO DE CARGAS 10.0 ANALISIS ESTRUCTURAL 11.0 DISEÑO ESTRUCTURAL 13.0.- OBSERVACIONES 14.0.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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Fecha : 09 de Mayo de 2018 

1.0 INTRODUCC ION El diseño planteado tiene como objetivo realizar cálculos estructurales de edificaciones de uno y dos niveles. Las arquitecturas y el estudio de suelos han sido proporcionados por el solicitante.  Así mismo se indica que para el diseño en general de los diferentes elementos de las estructuras indicadas han sido modeladas en un conocido software de cálculo estructural y sometidos bajo los requerimientos exigidos en la norma sismo resistente y de concreto armado que rige en nuestro país.

 2.0 P R OP UE S TA A R QUI TE CTONI C A Las estructuras objeto de la presente memoria de cálculo, será básicamente utilizada la geometría de los ejes que se definen por los diferentes ambientes que conforman la estructura planteada.

 3.0 INTE R PR E TA CION E S TR UC TUR A L El sistema estructural planteado para este proyecto es una Estructura con muros de albañilería, columnas y una losa aligerada de concreto armado que descansa en los muros y columnas del sistema estructural. En el sentido longitudinal será sistema aporticado y en la longitud más corta será sistema dual (muros de albañilería y pórticos)

4.0 DISE ÑO ESTR UCTURA L PR ELIMINAR El objetivo del diseño estructural es garantizar la seguridad de las personas que habitaran en la edificación durante su atención y la cual deberá soportar cargas sísmicas.

 5.0 P R E DIME NS IO NA MIE NTO DE L S IS TE MA E S TR UC TUR A L Después de haber fijado la forma, ubicación y distribución de los elementos estructurales, es necesario partir inicialmente de dimensiones que se acerquen lo más posible a las dimensiones finales requeridas por el diseño. Un buen pre dimensionamiento nos evitará sucesivos análisis, como de diseño, hasta que las dimensiones satisfagan los requerimientos de las normas de diseño.

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Existen muchos criterios para pre dimensionar los elementos estructurales, unos más empíricos que otros pero finalmente la experiencia y el buen criterio primaran en la elección de algunos criterios. Los criterios que asumiremos en adelante serán tratando de cumplir los requerimientos del Reglamento Nacional de Edificaciones en sus capitulo E.020, E0.30, E0.50, E0.60 y E.070. 

PR EDIMENSIONAMIENTO DE MUROS

Existen criterios prácticos para determinar el espesor de los muros que dan buenos resultados, y que con las fuerzas de las cargas puedan soportar sin causar daño. Los muros son elementos sometidos a flexión en sus dos sentidos de su plano, el peralte entonces deberá estar en función de la longitud y la carga. La norma de diseño E-070 y demás bibliografía consultada nos da unos requisitos que debe cumplir la sección, para asegurar el buen comportamiento estructural de un muro sismoresistente de albañilería, así como también para controlar la deflexión considerando como  parámetro base la densidad de muros en cada dirección de análisis.  Al someterlos a la teoría estructural obtenemos que para las dimensiones proporcionadas en la arquitectura, podemos elegir un espesor de 25 cm para los muros principales. Por lo tanto podemos dar como un avance que los elementos estructurales, cumplen estos requisitos, de esta forma se pre dimensionarán todos los demás muro o también de la siguiente manera t  



h 20

PR EDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Los criterios para pre dimensionar columnas, están basados en su comportamiento, flexocompresión, tratando de evaluar cual de los dos es el más crítico en el dimensionamiento.  Ac 

 P    * 0.9 *

 f  'C 

Donde α es el valor que corresponde a la columna si es esquinera , borde o central

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

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PR EDIMENSIONAMIENTO DE VIGA S

Existen criterios prácticos para determinar el peralte de vigas, que dan buenos resultados, con cargas vivas no excesivas. Las vigas son elementos sometidos a flexión, el peralte deberá estar entonces en función de la longitud y la carga. La norma de diseño E-060 y demás bibliografía consultada nos da unos requisitos que debe cumplir la sección, para asegurar el buen comportamiento estructural de una viga sismoresistente, así como también para controlar la deflexión.  Al someterlos a la teoría se procederá e cálculo de peralte Luz/10 o luz/12, su base Base = 0.3 H @ 0.5 H y como mínimo de ancho 25 cm. En sistemas sismorresitentes, además la norma E-060 recomienda un peralte mínimo de luz/16. Por lo tanto podemos dar como un avance que los elementos estructurales de la estructura, cumplen estos requisitos, de esta forma se pre dimensionarán todas las demás vigas. 

LOSAS

Transmiten las cargas por flexión y corte. Cumplen la función de diafragma rígido. Aportan un buen porcentaje (más de 40%) a la masa total de la estructura por lo que su aligeramiento es un factor importante a considerar. Pueden ser losas aligeradas en una y dos direcciones, macizas, nervadas, etc.  Aligerados en una dirección: La recomendación práctica para su dimensionamiento es el siguiente:

Luz (m) L < 4.0 m 4.0 m < L < 5.5 m 5.0 m < L < 6.0 m 6.0 m < L < 7.5 m

H (cm) 17 20 25 30

La Norma E-040 Concreto Armado indica que para sobrecargas menores a 300 kg/m2 y luces menores a 7.5 m., el peralte H puede ser: H > L/25

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6.0 E STR UCTUR AC ION FINAL La estructuración final cumple con todos los requisitos de continuidad, ductilidad, rigidez lateral, así mismo los elementos estructurales cumplen satisfactoriamente las secciones  propuestas para su posterior análisis estructural, en el proceso de análisis se ha ido mejorando el modelo a analizar. Para estructuras de Concreto Armado, el desarrollo del presente trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos:     

Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020 Norma Técnica de Diseño Sismorresistente E.030 Norma Técnica de Suelos y Cimentación E.050 Norma Técnica de Edificación de Concreto Armado E.060 Norma Técnica de Albañilería E.070

7.0 CAR GA S DE DISEÑO El análisis de los elementos estructurales se ha realizado con las siguientes cargas:   

Carga Permanente o Muerta (D), que incluye el peso propio de la estructura. Carga Viva (L), o carga no permanente que será de acuerdo al ambiente. Carga de Sismo (Q), que consiste en establecer las fuerzas horizontales que actuaran en la edificación, de acuerdo a los parámetros establecidos en las Normas Peruanas de Estructuras – Norma E-30.

8.0 COMBINAC IONES DE CA RG A Para Es tructuras de Concreto A rmado: La norma E-060 nos da no solo las combinaciones necesarias sino también los factores de amplificación (resistencia requerida por cargas últimas) estas son: 1.40 (D+E) + 1.70 L 1.25 (D+E) + 1.25 L ± CS 0.90 (D +E)± CS

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9.0 METRADO DE CAR GA S CAR GA MUER TA Para el diseño de este proyecto se adoptó lo establecido según la norma E-020 del RNE que nos proporciona los pesos unitarios para calcular la carga muerta: 

Concreto armado

2400 kg/m3

CARG A VIVA La carga de piso que se va a aplicar a un área determinada de una edificación depende de su pretendida utilización u ocupación. La norma E020 nos da cargas distribuidas a considerar en aulas (250 kg/m2), laboratorios (300 kg/m2), zonas de almacenaje (500 kg/m2) ,corredores y escaleras (400 kg/m2); tomando como mínimo la de azoteas (100 kg/m2) debido a que no es una estructura tipo edificación donde se congrega reunión de  personas.

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CARG A SISMICA El análisis para fuerzas laterales de sismo fue realizado considerando los lineamientos y parámetros de la Norma de Diseño Sismorresistente vigente E-030.  Análisis Dinámico dirección X-X (Longitudinal)

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 Análisis Dinámico dirección Y-Y (Longitud más corta)

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10.0 ANA LISIS ES TRUCTUR AL ES TRUCTURA PRINCIPAL 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 apoyado como se aprecia en el modelo presentado.

B LOQUE PRINCIPAL:

Modelo Matemático - vista lateral isométrica El análisis se ha realizado para los casos de carga y combinaciones descritas anteriormente. Revisor del Diseño Estructural:

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11.0 DISE ÑO ES TRUCTUR AL  A nális is E s tructural Para cada elemento de todo el sistema estructural se diseñado de acuerdo al Reglamento de construcciones, para el diseño de vigas, columnas, espaciamiento de estribos, etc. Según los siguientes cuadros de calculo que se muestran a continuación.

B LOQUE 01:

Carga Muerta (Ton/m)

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Carga Viva (Ton/m) Resultados  Análisis Sísmico

Desplazamiento Elástico por carga sísmica X-X (m)

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Desplazamiento Elástico por carga sísmica Y-Y (m)

Evaluación de Desplazamientos Sísmicos

Story STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1

Load Case/Combo SX Max SX Max SY Max SY Max SX Max SX Max SY Max SY Max

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Item Max Drift X Max Drift Y Max Drift X Max Drift Y Max Drift X Max Drift Y Max Drift X Max Drift Y

TABLE: Story Drifts Desplazamient Drift o lateral 0.000440 0.002640 0.000008 0.000048 0.000186 0.000977 0.000059 0.000310 0.000986 0.005916 0.000037 0.000222 0.000035 0.000184 0.000121 0.000635

Diseño Estructural

Desplazamiento según Regla. < 0.007………. OK! < 0.007………. OK! < 0.005………. OK! < 0.005………. OK! < 0.007………. OK! < 0.007………. OK! < 0.005………. OK! < 0.005……….

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OK!

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Periodos y frecuencias

Case

Mode

Modal Modal Modal Modal Modal Modal

1 2 3 4 5 6

TABLE: Modal Periods and Frequencies Period Frequency Circular Frequency sec cyc/sec rad/sec 0.267 3.743 23.5159 0.088 11.404 71.6513 0.087 11.527 72.4238 0.075 13.25 83.2551 0.037 26.782 168.2762 0.03 33.437 210.0932

Eigenvalue rad²/sec² 552.9973 5133.9023 5245.2 6931.4171 28316.868 44139.1588

Diagrama de Momentos

Momentos flectores Envolbente

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DISEÑO DE ELEMENTOS

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Dis eño de columna COLUMNA C-2

Level

Element

STORY1

C37

Column Element Details (Flexural Details) Unique Name Section ID Combo ID Station Loc Length (cm) 43

C25X75

ENV

86

LLRF

Type

1

Sway Special

86

Section Properties h (cm) dc (cm) Cover (Torsion) (cm)

b (cm) 25

75

5.675

2.657

Ec (kgf/cm²)

f'c (kgf/cm²)

Material Properties Lt.Wt Factor (Unitless)

217370.65

210

1

f y (kgf/cm²)

f ys (kgf/cm²)

4218.42

4218.42

Design Code Parameters

Design Pu kgf

ΦT

ΦCTied

ΦCSpiral

ΦVns

ΦVs

ΦVjoint

0.9

0.65

0.75

0.75

0.6

0.85

Axial Force and Biaxial Moment Design For P u , Mu2 , Mu3 Design Mu2 Design Mu3 Minimum M2 Minimum M3 Rebar % kgf-cm kgf-cm kgf-cm kgf-cm %

22513.8

-51196.39

610216.66

NonSway Mns kgf-cm

51196.39

84967.09

Factored & Minimum Biaxial Moments Sway Ms Factored Mu Minimum Mmin kgf-cm kgf-cm kgf-cm

Capacity Ratio Unitless

1.07

0.233

Minimum Eccentricity cm

Major Bending(Mu3)

54152.53

552739.28

606891.81

84967.09

3.774

Minor Bending(Mu2)

9230.43

-17379.08

-8148.65

51196.39

2.274

Axial Force and Biaxial Moment Factors

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Cm Factor Unitless

δns Factor

δs Factor

Unitless

Unitless

K Factor Unitless

Effective Length cm

Major Bend(M3)

1

1.005478

1

1

370

Minor Bend(M2)

0.367952

1

1

1

86

Shear Design for Vu2, Vu3 Design Vu Design Pu Design Mu kgf kgf kgf-cm

Rebar Av /s cm² /cm

ΦVc

ΦVs

ΦVn

kgf

kgf

kgf

Major Shear(V2)

0.0401

7041.27

3667.88

606891.81

0

7041.27

7041.27

Minor Shear(V3)

0.0079

385.84

3667.88

20445.43

0

385.84

385.84

Factored Vu kgf

Design Forces Factored Pu kgf

Factored Mu kgf-cm

Capacity Vp kgf

Major Shear(V2)

7041.27

3667.88

-529781.96

0

Minor Shear(V3)

385.84

3667.88

-8148.65

0

Capacity Shear (Part 1 of 2) Long.Rebar As(Bot) Long.Rebar As(Top) % %

Shear Vp kgf

Cap.Moment MposBot kgf-cm

Major Shear(V2)

0

1.07

1.07

3199030.33

Minor Shear(V3)

0

1.07

1.07

947256.39

Cap.Moment MnegTop kgf-cm

Capacity Shear (Part 2 of 2) Cap.Moment MnegBot kgf-cm

Cap.Moment MposTop kgf-cm

3199030.33

3199030.33

3199030.33

947256.39

947256.39

947256.39

Shr Reduc Factor Unitless

Design Basis Strength f ys Strength f cs kgf/cm² kgf/cm²

1

4218.42

210

Concrete Shear Capacity Conc.Area Acu Design Vu cm² kgf

Area Ag cm² 1875

Tensn.Rein Ast cm²

Major Shear(V2)

7041.27

1733.1

10

Minor Shear(V3)

385.84

1449.4

10

Shear Rebar Design

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Stress v kgf/cm²

Conc.Cpcty vc kgf/cm²

Uppr.Limit vmax kgf/cm²

Φvc kgf/cm²

Φvmax kgf/cm²

RebarArea Av /s cm² /cm

Major Shear(V2)

4.06

7.79

30.74

4.68

18.44

0.0401

Minor Shear(V3)

0.27

7.79

30.74

4.68

18.44

0.0079

Cimentación Revisor del Diseño Estructural:

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Zapatas-diseño como zapata aislada

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13.0.- OBSERVACIONES 

La memoria de cálculo estructural ha sido a petición del jefe de proyecto, el cual ha  proporcionado la arquitectura y Estudio de Suelos aprobada por la profesional responsable.



El diseño estructural ha sido elaborado de acuerdo a la información (estudio de suelos y arquitectura) alcanzado en fotocopia y archivo digital (planos), los cuales fueron devuelto al proyectista.



La presente

memoria de cálculo es válida solo para este proyecto titulado

“MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE EDUCACION INICIAL EN LA I.E. “DULCE NOMBRE DE MARIA” EN EL CENTRO POBLADO LA PEÑA, DISTRITO DE QUERECOTILLO, PROVINCIA DE SULLANA, DEPARTAMENTO DE PIUR  A”  

Cualquier modificación que se haga al proyecto debe ser informada al suscrito, caso contrario este, no se hace responsable de los daños materiales o económicos que ocurran.



El presente documento no deberá reproducirse sin autorización escrita (Guía Peruana de INDECOPI: GP 004:1993).

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14.0.- CONCLUSIONES Y R E COME NDACIONE S 

La presente memoria de cálculo es el resumen de diseño de los elementos estructurales que han sido plasmados en los planos de estructuras.



El diseño estructural está en función a los parámetros de los estudios de suelos, por lo tanto cualquier mal resultado o falla en dicho estudio no hace responsable al cálculo estructural.



El diseño estructural ha sido elaborado para la condición más desfavorable en lo que refiere a parte sísmica, por lo tanto se debe reforzar los elementos estructurales tal como se ha indicado en el diseño alcanzado.

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El diseño de la subestructura (cimentaciones) está calculada para soportar cargas de las placas y columnas, por lo tanto se debe tener cuidado en los trabajos que se realicen.

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Se deben respetar todas las indicaciones y recomendaciones que se indican en el estudio de suelos, en especial las profundidades de cimentación.

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Se alcanza la siguiente memoria de cálculo en físico que consta de 24 páginas firmadas, para que sea revisada y aprobada por el profesional correspondiente.

Revisor del Diseño Estructural:

Diseño Estructural

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