Memoria de Cálculo Estructural Yauyos 5 Pisos.....

"MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA INFRAESTRUCTURA DEL PALACIO MUNICIPAL DE LA PROVINCIA YAUYOS - LIMA"

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL-PABELLON Proyecto: “MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA INFRAESTRUCTURA DEL PALACIO MUNICIPAL DE LA PROVINCIA DE YAUYOSLIMA”

ABRIL -2017

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1. INFORMACION GENERAL Ubicación de la edificación: Departamento : Junín Provincia : Huancayo. Distrito : Huancayo. 1.1. Del Proyecto Arquitectónico

El proyecto de Arquitectura considera la construcción de un edifico de 5 pisos con un sotano y azotea, el terreno donde se levantará el edificio tiene una forma irregular de 392.02 m2 de area, el edificio consta de:

TERCER PISO

SEGUNDO PISO

PRIMER PISO

SOTANO

ZONA

AMBIENTE ESCALERA CUARTO DE MAQUINAS ARCHIVO ESCALERA 2 MUROS Y TABIQUES ASCENSOR ESCALERA JEFATURA SEGURIDAD Y CONTROL SALA DE ESPERA OF. ATENCION AL CIUDADANO ARCHIVO REGISTRO CIVIL FEDATARIO SALA DE ESPERA-2 ESCALERA 2 ASCENSOR MUROS Y TABIQUES S.S.H.H PASADIZOS Y OTROS ESCALERA SALA DE USOS MULTIPLES HALL ESCALERA 2 SS.HH BALCON ASCENSOR MUROS Y TABIQUES ESCALERA ARCHIVO SALA DE REUNIONES ALCALDIA S.S.H.H - ALCALDIA SECRETARIA-ALCALDIA GERENCIA SALA DE ESPERA AREA TECNICA SECRETARIA OFICINA-SECRETARIA GENERAL

QUINTO PISO

CUARTO PISO

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HALL S.S.H.H ESCALERA 2 ASCENSOR PASADIZO BALCON DUCTO PASADIZOS Y OTROS ESCALERA SECRETARIA OF. SUB GERENCIA HABILITACION URBANAS SECRETARIA OF. SUB GERENCIA LICENCIA DE CONSTRUCCION SECRETARIA OF. GERENCIA DESARROLLO URBANO SECRETARIA OF. GERENCIA CATASTRO SECRETARIA OFICINA-SECRETARIA GENERAL SECRETARIA OFICINA-DE ESTUDIOS Y PROYECTOS SECRETARIA OFICINA-DE FISCALIZACION URBANA AREA TECNICA ARCHIVO OFICINA TECNICA PLANES URBANOS AREA TECNICA-ASESORIA SALA DE ESPERA HALL S.S.H.H ASCENSOR DUCTO PASADIZO MUROS Y TABIQUES ESCALERA SALA DE ESPERA ATENCION SECRETARIA OF. SUB GERENCIA DE COBRANZAS SECRETARIA OF. GERENCIA DE RENTAS SECRETARIA OF. SUB GERENCIA FISCALIZACION TRIBUTARIA SECRETARIA OF. SUB GERENCIA ADMINISTRACION TRIBUTARIA AREA TECNICA ARCHIVO SECRETARIA AREA TECNICA-ASESORIA ATENCION PASADIZO HALL S.S.H.H ASCENSOR DUCTO MUROS Y TABIQUES

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1.2. Metodología de diseño.

El diseño del edificio se realizará dentro del marco normativo del “Reglamento Nacional de Edificaciones” (RNE), el cual a su vez se subdivide en varios capítulos o normas. En la siguiente tabla se muestra las Normas a las cuales nos referiremos durante el análisis y diseño de los diferentes elementos estructurales que conforman el edificio. Norma E.020 cargas E.030 diseño sismorresistente E.050bSuelos y cimentaciones E.060 Concreto armado IS.010 Instalaciones sanitarias edificaciones

para

Factores de reducción de carga (ɸ) según la Norma E.060. Solicitación Factor de Reducción ( )

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Flexión 0.90 Tracción y flexo-Tracción 0.90 Cortante 0.85 Torsión 0.85 Cortante y torsión 0.85 Compresión y flexocompresión: 0.75 - Elementos con 0.70 espirales 0.70 - Elementos con estribos 0.85 Aplastamiento en el concreto 0.65 Zonas de anclaje del posttensado Concreto simple Por otro lado, en su sección 9.2 la Norma E.060 indica el procedimiento para calcular las resistencias requeridas (Ru), mediante combinaciones de carga y factores de amplificación que obedecen a la variabilidad en la medición de las cargas y la precisión de los métodos de análisis estructural. La resistencia requerida (Ru) deberá ser como mínimo el mayor valor de las siguientes combinaciones: U = 1.4 CM + 1.7 CV U = 1.25 (CM + CV) ± CS U = 0.9 CM ± CS U = 1.4 CM + 1.7 CV + 1.7 CE U = 1.4 CM + 1.7 CV + 1.4 CL Donde “CM” es carga muerta, “CV” es carga viva, “CS” es carga de sismo, “CE” es el empuje lateral de los suelos y “CL” es la carga debida a la presión de los líquidos. 1.3. Materiales empleados.

1.4. Materiales empleados. Para el diseño de la estructura se ha considerado concreto: Concreto f´c = 210 Kg/cm2. -Resistencia nominal a compresión = f’c=210 Kg./cm2 -Módulo de elasticidad = E = 217370.65 Kg./cm2 -Módulo de Poisson = v = 0.15 Concreto f´c = 175 Kg/cm2. -Resistencia nominal a compresión = f’c=175 Kg./cm2 -Módulo de elasticidad = E = 200000 Kg./cm2 -Módulo de Poisson = v = 0.15 Acero de Refuerzo. -Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia fy = 4200 kg/cm2. Albañilería, (su uso es de tabiquería). - Pilas: ladrillo corriente ton/m2 Módulo de elasticidad = E = 32500 Kg./cm2

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-

Módulo de Poisson = v = 0.25

2. ESTRUCTURACION La estructuración se realizó mediante muros estructurales en ambas direcciones, teniendo en consideración el aislamiento de elementos de la estructura para evitar aumentar la rigidez en cualquiera de las direcciones.

3. PREDIMENSIONAMIENTO. Luego de realizar la estructuración del edificio se procede a establecer las dimensiones de los elementos siguiendo los requerimientos del RNE, cabe resaltar que estas dimensiones son tentativas y están sujetas a comprobaciones posteriores, ya sea en el análisis sísmico o en el diseño en sí. 3.1. Predimensionamiento de losas aligeradas.

Para asignar un espesor inicial a las losas aligeradas, existen una serie de recomendaciones brindadas por diversos autores, a continuación se muestran los espesores típicos y luces máximas usadas en nuestro medio, aplicables a losas aligeradas en una dirección: h=l/25 = 4.50/25 =0.18m; se usará losa aligerado de espesor de 0.20m. 3.2. Predimensionamiento de losas macizas.

3.3. Predimensionamiento de vigas.

3.4. Predimensionamiento de columnas.

3.5. Predimensionamiento de placas o muros.

4. METRADO DE CARGAS. Para diseñar un elemento estructural necesitamos conocer y estimar la magnitud de las cargas de gravedad y de sismo que obrarán sobre éste. La Norma E.020 del Reglamento Nacional de Edificaciones nos brinda las condiciones a tener en cuenta para analizar y calcular las cargas de gravedad. 4.1. Condiciones generales

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La Norma E.020 en su sección 1.3 define dos tipos de carga de gravedad:





Carga muerta: Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que se propone sean permanentes. Carga viva: Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificación.

Por lo tanto, para calcular la carga muerta que actúa sobre un elemento necesitamos saber el peso propio del elemento y el peso de los elementos que soporta. En el Anexo 1 de la Norma E.020 se presenta una tabla con los pesos unitarios de diversos materiales y elementos. Para el propósito del presente trabajo utilizaremos los siguientes:

Pesos unitarios de materiales según la Norma .020. Peso unitario Materiale (kg/m3) s Albañilería de unidades 1,80 0 sólidas Albañilería de 1,35 unidades huecas 0 Concreto simple de grava 2,30 Concreto armado 0 Por otra parte, la Norma E.020 en su sección 3.2.1 especifica todos los 2,40 valores de carga viva repartida en los pisos, las cuales dependen del uso 0 de la edificación. En la siguiente tabla se muestran las cargas especificadas para el caso particular del edificio en estudio. Carga viva repartida Ocupación o uso (kg/m2) Corredores y escaleras en oficina 40 0 Oficinas Sala archivos 25 Azotea 0 50 Teniendo toda esta información se procede a analizar los casos particulares para cada tipo de elemento estructural. 0 10 Carga muerta en losas aligeradas y losas0 maciza - SUM

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Carga viva en losas en aligeradas y losas maciza – SUM

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5. ANALISIS ANTE SISMO - (ANALISIS SISMO RESISTENTE)

Para la obtención de la fuerza lateral se ha tenido en consideración la Norma Técnica de Edificación E.030-2016 Diseño Sismo Resistente. Se efectuó el análisis dinámico, modelando al edificio tridimensionalmente, empleando el programa ETABS. De acuerdo a la Norma E.030, la aceleración se calculó con la expresión: Sa = ZUSC.g/R Donde: Z = 0.35 (edificio ubicado en la zona sísmica 3) U=1.3 (Categoría B) S=1.2 (edificio ubicado sobre intermedio, tipo S2, Con Tp = 0.6seg) Tp=0.6 seg = periodo donde termina la plataforma plana del espectro sísmico C=2.5 (Tp/T) ≤ 2.5 ; para Tp>T → C=2.5 Tx=hm/35 hm= altura total del edificio Rx = 6 muro estructural Ry = 6 muro estructural DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES (Norma E.030 2016 - Perú) FACTOR DE ZONA "Z" Zona 3

Factor de Zona "Z" 0.35

SISTEMA ESTRUCTURAL "R" Factor

Detalle

Sistema Estructural (Ro) Irregularidad en altura (Ia) Irregularidad en planta (Ip)

Muros Estructurales REGULAR Discontinuidad del Diafragma R=

CATEGORIA DE EDIFICACION "U" Categoría Importancia B Edificaciones Importantes

Factor "U" 1.30

PARAMETROS DEL SUELO "S" Tipo Descripción S2 Suelos Intermedios ZUCS/R =

Coeficiente de Reducción "R" 6 1 0.85 5.1

Tp(s) 0.60 0.2565

Tl(s) Factor "S" 2.00 1.15

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Gravedad "g" (m/s2)

Factor de Amplificación Sismica

Periodo

C 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.25 1.15 1.07 1.00 0.94 0.88 0.83 0.79 0.75 0.68 0.62 0.57 0.52 0.48 0.44 0.41 0.38 0.36 0.33

T 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00

9.81

Aceleración Espectral Sa 2.52 2.52 2.52 2.52 2.52 2.52 2.16 1.89 1.68 1.51 1.37 1.26 1.16 1.08 1.01 0.94 0.89 0.84 0.79 0.75 0.68 0.62 0.57 0.52 0.48 0.45 0.41 0.39 0.36 0.34

Aceleración a 0.2565 0.2565 0.2565 0.2565 0.2565 0.2565 0.2199 0.1924 0.1710 0.1539 0.1399 0.1282 0.1184 0.1099 0.1026 0.0962 0.0905 0.0855 0.0810 0.0769 0.0698 0.0636 0.0582 0.0534 0.0492 0.0455 0.0422 0.0393 0.0366 0.0342

Valores de T vs. Sa del espectro de diseño

Espectro de Pseudo-Aceleraciones 3.00 2.50

Sa

2.00 1.50 Series1

1.00 0.50 0.00 0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

Periodo T(s)

2.50

3.00

3.50

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PERIODOS FUNDAMENTALES Case

Mode

Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Period sec 0.537 0.337 0.251 0.168 0.134 0.126 0.111 0.097 0.09 0.084 0.069 0.068 0.065 0.065 0.063 0.057 0.049 0.048

UX 0.6348 0.0011 1.79E-05 0.071 0.0232 0.0766 0.0003 0.0022 0.0002 0.0036 1.13E-05 0.0052 0.0096 0.0354 2.17E-05 1.17E-05 0.0213 2.18E-05

UY 0.001 0.6384 0.0003 0.002 7.58E-06 0.0019 0.0002 0.0012 0.186 5.15E-07 0.0361 0.0023 0.0002 0.0022 0.0066 0.0008 0.001 0.0305

RZ 0.0005 0.0002 0.6241 0.0001 1.96E-05 0.0001 0.0001 0.0003 0.0068 0.0002 0.0006 0.1536 0.0001 0.0238 0.0004 0.0022 0.0006 0.0171

Sum RX 0.0007 0.4313 0.4487 0.4495 0.4495 0.4503 0.4507 0.4525 0.6806 0.6806 0.7625 0.7639 0.7643 0.7662 0.7796 0.7812 0.7822 0.8354

Sum RY

Sum RZ

0.4457 0.4463 0.4464 0.529 0.5686 0.6717 0.6723 0.6764 0.6766 0.6832 0.6832 0.6889 0.6998 0.7427 0.7427 0.7428 0.7856 0.7856

Los periodos fundamentales son aquellos que presentan mayor porcentaje de participación en cada dirección de la estructura. Se observa que para XX el periodo 0.537 s presenta un porcentaje de 63.48%, y para Y-Y el periodo 0.337 s presenta un porcentaje de 63.84 %, siendo los más importantes. A priori se puede ver que los periodos son coherentes con el sistema estructural por la presencia de placas.

5.1.

Análisis estático.

Según el Artículo 17 la Norma E.030, el Análisis Estático es un método que representa las fuerzas sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel de la edificación. 5.2.

Cortante en la base

Peso de la estructura = En X-X

ZUCS/R =

En Y-Y

UCS/R =

CORTANT E DINAMIC O 0.2565*1995.43*0.90=511.8 509.93 2 0.2565*1995.43*0.90=511.8 510.20 2

FACTOR DE AMPLIFICACIO N 1.003 1.003

0.0005 0.0007 0.6248 0.6249 0.6249 0.625 0.625 0.6253 0.6321 0.6323 0.633 0.7866 0.7867 0.8105 0.811 0.8132 0.8138 0.8308

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5.3.

Análisis dinámico

El análisis dinámico es un procedimiento más completo para analizar sísmicamente una estructura. La Norma E.030 en su inciso 14.1, indica que cualquier estructura puede ser diseñada usando los resultados del análisis dinámico. 5.1.1 Control de desplazamiento.

Para calcular los desplazamientos laterales, según lo estipula la Norma E.030 en su inciso 16.4, se multiplican por 0.75R los desplazamientos obtenidos como respuesta máxima elástica del análisis dinámico. Esto se hace para estimar los efectos de la incursión en el rango inelástico de la estructura durante un sismo severo. Desplazamiento en XX Story P5 P4 P3 P2 P1

Load Case/Combo DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max

Item Diaph D1 X Diaph D1 X Diaph D1 X Diaph D1 X Diaph D1 X

Max Drift 0.005893 0.006602 0.006829 0.006249 0.004423

Avg Drift 0.005862 0.006576 0.0068 0.00622 0.004024

Ratio 1.005 1.004 1.004 1.005 1.099

DESPLAZAMIENTO EN Y-Y Story P5 P4 P3 P2 P1

Load Case/Combo DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max DRIFTTT Max

Item Diaph D1 Y Diaph D1 Y Diaph D1 Y Diaph D1 Y Diaph D1 Y

Max Drift 0.003333 0.003549 0.003223 0.002838 0.002337

Avg Drift 0.002926 0.003066 0.002849 0.002487 0.001841

Ratio 1.139 1.158 1.131 1.141 1.269

6. DISEÑO DE LOSA ALIGERADA.

Las losas aligeradas se diseñan por vigueta, normalmente en un paño se selecciona la vigueta más crítica y su diseño se aplica a las demás viguetas del paño con el objetivo de lograr uniformidad en la distribución de refuerzo. Salvo casos excepcionales, los techos no reciben solicitaciones sísmicas considerables, por lo que según el método de diseño LRFD estipulado en la Norma E.060, la combinación más crítica será 1.4CM+1.7CV. Para el análisis estructural se asumirá una viga sometida a flexión pura, con las cargas distribuidas y puntuales provenientes del metrado de cargas. Si se

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tiene paños contiguos donde se prevé que el refuerzo sea continuo, el modelo será el de una viga continua de varios tramos. Se analizan las fuerzas cortantes y momentos máximos obtenidos. 6.1.

Diseño por flexión

Las viguetas se deberían diseñar como vigas T, comprobando que el bloque de compresión permanezca en el espesor de la losa (5 cm), pero prácticamente esta condición siempre se cumple. Es por esto que para los momentos positivos se asumirá una sección rectangular con 40 cm de ancho, y para los momentos negativos una sección con 10 cm de ancho. A manera de ejemplo se diseñará la vigueta más larga del piso típico 3, la cual ya fue analizada en el Capítulo 4 de Metrado de Cargas y presenta cambio de peralte. Para los tramos con 20 cm de peralte se tiene: Las cargas puntuales de los tabiques son: (ver figura metrado de cargas)

CM = 200 kg/m y CV = 160 kg/m y 100 kg/m P1=202kg, .

Diagrama de momento flectores.

Paño de mayores esfuerzos

Paño invertido

As+ bw (cm) b (cm) d (cm) Mu (kg-m) Ku=Mu/bd2 (%)

DISEÑO POR FLEXION AsAs+ 10 10 10 40 10 40 17 17 17 855 990.48 1725 7.40 34.27 14.92

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ƿ As calculado=ƿbd(cm

2)

0.22%

1.04%

0.40%

1.50

1.77

2.72

0.41

0.41

0.41

2.70

2.70

2.70

As 2 min=0.24%bwd(cm )

As max=1.59%bd(cm

2)

Refuerzo escogido As colocado (cm2) As colocado /As calculado

As colocado /As max a