02 Memoria de Calculo_vivienda

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL


“VIVIENDA DE 5 NIVELES”

PROPIETARIO : ESTHER SACAPUCA SANTOS

CALCULO Y DISEÑO : WILSON D. ÑAUPA TELLO

REVISION :


1.00 ANTECEDENTES

Con la finalidad de evaluar el desempeño Estructural de la infraestructura

proyectada, acorde con las normas vigentes de diseño sismo resistente (E.030-

2016), norma de concreto armado (E.060) y norma de albañilería (E.070), se

realizaron los modelos estructurales correspondiente utilizando el Software

(ETABS V.2015, SAFE V.2014) teniendo como resultado un comportamiento

adecuado según lo estipulado en las Normas vigentes antes mencionadas.

2.00 RESUMEN

El presente documento describe el análisis y el diseño de la edificación

destinada para viviendas.

Que consta de 5 niveles y acuerdo al diseño arquitectónico se distribuye de la

siguiente manera.

Dicha edificación se ha proyectado en base a un sistema Dual en la dirección X-

X, y sistema de muros estructurales en la dirección Y-Y.

Una ventaja que se presenta en este tipo de sistemas es que se logra controlar

adecuadamente las derivas de entrepiso, y las rigideces en ambas direcciones,

que conjuntamente (pórticos y placas de concreto armado) son muy resistentes

frente a cargas dinámicas tales como sismo.


3.00 CARÁCTERÍSTICAS DE LAS EDIFICACIONES 3.1 VIVIENDA MULTIFAMILIAR

Inicialmente se ha considerado un sistema dual, sin embargo; al momento de

verificar cortantes en la base y constatado con la norma de diseño sismo resiste

te Art. 3.2 Sistemas Estructurales, se ha concluido que de acuerdo al porcentaje

de cortante que actúa en los muros: en la dirección X-X (Dual), Y-Y (Muros

estructurales).

Quedando la configuración estructural de la siguiente manera:

VISTA EN PLANTA Y 3D DEL MODELO

4.00 PARAMETROS UTILIZADOS PARA EL ANÁLISIS4.1 Características de la Estructura:

CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA PARA EL ANALISIS

MATERIALESFUERZO DE

FLUENCIA Fy(kg/cm2)

M. ELASTICIDAD E(Kg/cm2) P. ESPECIFICO (Ton/m3)

ACERO (A615-G60) 4200 2000000 7.80

CONCRETO ARMADO F'C=210 KG/CM2 ----- 217370.651 2.40


4.2 Especificaciones de análisis y diseño:4.2.1 Cargas Permanentes (CM)Para el análisis por cargas de gravedad, se consideró el peso propio de la

estructura, y las sobrecargas mínimas reglamentarias especificadas en la

Norma E020.

Carga Muerta:Peso de Losa Aligerada. 0.300Tn/m2

Acabados de Piso y techo. 0.100Tn/m2

Tabiquería. 0.150Tn/m2

4.2.2 Cargas Variables (CV)Cargas Vivas Viviendas:Viviendas 0.200Tn/m2

Corredores y escaleras 0.200Tn/m2

Azoteas 0.100Tn/m2

4.2.3 Cargas Dinámicas (Q).

Carga de Sismo : Análisis Modal Espectral.

4.3 Características de los materiales: Resistencia a la Compresión de Vigas, columnas :

f ´ c=210Kg /cm2

Resistencia a la Compresión Cimentación :

f ´ c=210Kg /cm2

Resistencia a la Compresión en Escaleras :

f ´ c=210Kg /cm2

Resistencia a la Compresión en Columnas de tabiques y parapetos

: f ´ c=175Kg /cm2

Módulo de Elasticidad del Concreto :

fc=210 Kg /cm 2−Ec=2173706.51Tn/m 2. fc=175Kg /cm2−Ec=1984313.48Tn/m 2

Peso Unitario del Concreto : ¿2400.0Kg /m3 .

Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo : fy=4200 Kg /cm2 .


Resistencia de las unidades de mampostería: f ´ b=130 Kg /cm2 .

Prismas de mampostería Mortero PC – 1 : f ´ m=65Kg /cm2

Relación de Poisson del Concreto :µ=0.20

4.4 Parámetros Empleados para el Análisis Dinámico:La estructura fue analizado y diseñado usando los resultados de los análisis

dinámicos por combinación modal espectral según lo especificado en la norma

E-030-2016 en su numeral 4.6, para ello se utilizaron los siguientes parámetros:

4.4.1 FACTOR DE ZONA Z.

De acuerdo a la norma E-030-2016, se consideran para nuestro territorio

nacional cuatro zonas de los cuales el proyecto netamente queda ubicado en la

Zona 2 (Pillco Marca – Huánuco).

4.4.2 CATEGORIA DE EDIFICACIONES Y FACTOR DE USO U.

El factor de uso fue clasificado de acuerdo a la norma vigente, en su mayoría

como edificaciones esenciales C_U=1.0, Cuya falla no acarree peligros

adicionales de incendios o fugas de contaminantes.

4.4.3 FACTOR DE SUELO S.

Dicho parámetro fue clasificado a la norma y de acuerdo al EMS.

Dichas características se utilizó para clasificar el perfil del suelo, dicho valor se

utilizó para el análisis estructural de todos los módulos del proyecto, teniendo en

cuenta la siguiente tabla.


Dichos parámetros mencionados se analizaron para cada dirección de

análisis, vale decir para cada sistema estructural.

5.00 COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO.Las combinaciones de carga para el diseño se realizarán empleando los

coeficientes de amplificación dados en la norma peruana E.060 vigente.

U=1.4CM+1.7CV U=1.25(CM+CV )±Cs U=0.9CM ±Cs

Combinación de carga de diseño para la dirección X.

COMBC1=1.4CM+1.7CV COMBC2=1.25(CM+CV )+Csx COMBC3=1.25(CM +CV )−Csx COMBC 4=0.9CM+Csx COMBC5=0.9CM−Csx ENVOL(X)=COMB1+COMB2+COMB3+COMB 4+COMB5

Combinación de carga de diseño para la dirección Y.

COMBC7=1.4CM+1.7CV COMBC 8=1.25(CM +CV )+Csy COMBC 9=1.25(CM +CV )−Csy COMBC10=0.9CM+Csy COMBC11=0.9CM−Csy ENVOL(Y )=COMB 7+COMB8+COMB 9+COMB10+COMB 11

6.00 ANALISIS ESTRUCTURAL El análisis estructural del presente proyecto se ha realizado mediante métodos

elásticos y lineales, apoyados por un análisis matricial efectuado por el programa

de análisis estructural ETABS V. 2015.

La edificación se idealizó como un ensamblaje de muros de concreto armado y

pórticos de concreto armado en cada una de las direcciones.

Se utilizó en las estructuras planteadas un modelo de masas concentradas

considerando 3 grados de libertad para cada entrepiso, la cual evalúa 2

componentes ortogonales de traslación horizontal y una componente de


rotación. Cabe indicar que el presente análisis es del tipo tridimensional por

combinación modal Espectral, considerándose el 100 % del espectro de

respuesta de pseudo-aceleración en cada dirección por separado definido por la

actual Norma Peruana (E-030-2016).

El análisis estructural de la estructura resistente, se la realizó íntegramente en

el programa ETABS versión 2015, Las formas de modo y frecuencias, factores

de participación modal y porcentajes de participación de masas son evaluados

por el programa y verificados previamente. Se consideró una distribución

espacial de masas y rigidez adecuada para el comportamiento dinámico de la

estructura analizada.

Para la determinación de los desplazamientos máximos se trabajó con el

espectro de diseño de la norma E030-2016, multiplicando los desplazamientos

máximos por el factor (1)*R=RoxIpxIa (Irregulares), verificándose estos valores

conforme a la norma vigente.

Por requerimientos de la norma E030-2016. La estructura debe estar sometida

por lo menos al 90 % de la fuerza estática basal para estructuras irregulares y el

80% de esta fuerza para estructuras regulares, siendo necesario escalar la

fuerza sísmica dinámica en caso de que esta fuera menor a la mínima.

La cimentación ha sido planteada en base a Zapatas Aisladas, Zapatas

Combinadas, que las mismas fueron analizados en el programa SAFE V 2014.

Se han verificado los esfuerzos por flexión producidos en la cimentación y los

esfuerzos por punzonamiento.

Entre las ventajas que ofrece emplear este sistema estructural está la

distribución uniforme de presiones sobre el terreno con la consecuente

distribución uniforme de los esfuerzos producidos en la misma, además, de

facilitar el proceso constructivo.

6.1 ANALISIS POR CARGAS DE GRAVEDADPara el análisis por cargas de gravedad, se consideró el peso propio de la

estructura, y las sobrecargas mínimas reglamentarias especificadas en la Norma

E020.

6.2 ANALISIS SISMICOSe realizó un esquema matemático (modelo matemático) que está conformado

por columnas, vigas, muros de concreto armado y losa aligerada (diafragma

rígido).


MODELO MATEMÁTICOA continuación se muestra el modelo matemático con sus respectivas secciones

de los elementos estructurales.

06.02.01 VIVIENDA MULTIFAMILIAREstá conformado por vigas 0.25x0.40, 0.30x0.50, 0.20X0.00 Columnas

rectangulares de 40X40, 30X40 muros de concreto armado de 0.15m de

espesor; las losas aligeradas son de 0.20m de espesor.

VISTAS EN 3D Y PORTICO A-A DEL MODELO


VISTA EN PLANTA DE LA LOSA ALIGERADA Y VISTA 3D DEL MODELO

VISTA DE MUROS DE CONCRETO ARMADO EN CADA DIRECCION

A) ESPECTRO UTILIZADO

Para los diferentes modelos matemático realizados se utilizó dos variantes

de espectros sísmicos uno para sistema Dual con un RX=7 y para muros de

estructurales se utilizó con un RY=6 según norma E.030-2016 Diseño

Sismorresistente. Por lo que se tuvo dos espectros para un edificio es decir


para cada dirección de análisis. A continuación se muestra los parámetros

utilizados en el análisis sísmico:

PSEUDO ACELERACION EN LA DIRECCION X-X (SEGÚN E.030-2016)

PSEUDO ACELERACION EN LA DIRECCION Y-Y (SEGÚN E.030-

2016)


B) MASAS ASIGNADAS

Para el análisis sísmico se asignó las cargas aplicadas a cada uno de los

modelos las cuales serán utilizadas para el análisis sísmico respectivos para

cada módulo, de acuerdo al tipo de estructura se consideró como

edificaciones comunes.

Para esta parte se consideró el aporte del 25% de las masas provenientes

de la sobrecarga, el 100% para las cargas permanente debido al tipo de

estructura a considerarse categoría C. A continuación se muestran los

cuadros donde se asignan los factores de carga descritos anteriormente.

Dónde:CM : Carga muerta

LIVE : Carga Viva

DEAD : Peso Propio

CVE : Carga viva de Entrepiso

C) RESULTADOS DE ANALISISa. Periodos y Masas Participantes

Para obtener los resultados del análisis sísmico de los distintos módulos

realizados, se consideró un análisis hasta alcanzar un valor superior al 90%

de las masas participantes en ambas direcciones, para así poder alcanzar

las exigencias del reglamento E030-2016, el periodo fundamental de cada

del modelo.

A continuación se muestran el cuadro correspondiente a las masas

participantes:


Modal Participating Mass RatiosCase Mode Period (sec) Sum UX Sum UYModal 1 0.540 0.09 68.93Modal 2 0.476 5.03 73.44Modal 3 0.460 77.72 73.51Modal 4 0.146 77.79 87.75Modal 5 0.139 88.76 88.26Modal 6 0.135 91.04 89.01Modal 7 0.072 96.03 89.01Modal 8 0.068 96.06 94.68Modal 9 0.067 96.14 95.57Modal 10 0.048 98.84 95.57Modal 11 0.044 98.84 98.77Modal 12 0.037 99.85 98.77Modal 13 0.035 99.85 99.82Modal 14 0.015 99.96 99.84Modal 15 0.012 99.98 99.91

Periodos y Masas participantes que superan los 90% en cada dirección.

b. Distorsión MáximaLa distorsión máxima permitida por RNE en la Norma E0.30-2016. Diseño

Sismorresistente en su artículo 5.2. Brinda un límite para el desplazamiento

lateral de entre piso de Di/hei = 0.007 para estructuras de concreto. Para

determinar cuál de los dos resultados es el más crítico para el diseño de

este proyecto se consideró a ambos casos de análisis según sea el caso del

módulo analizado, y se verificó que cumpla las distorsiones según el caso

de análisis.


A continuación se muestra los resultados de las distorsiones máximas en el

modelo analizado.

DESPLAZAMIENTO MAXIMO POR SISMO X-X

DERIVAS Y DESPLAZAMIENTOS DE ENTREPISO

Nota.- Para realizar las comparaciones con los resultados del programa se

hace directamente ya que se creó un combo SISMO (XX, YY) =R los

resultados mostrados como deriva máxima no exceden el valor de 0.007.


7.00 ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIMENTACIÓN.

La cimentación de las estructuras planteadas ha sido dimensionada de

acuerdo a las cargas verticales a las que se encuentra sometida de tal

manera que se pueda obtener una presión de contacto contra el terreno casi

uniforme en toda la cimentación. Para minimizar los asentamientos

diferenciales y para absorber los momentos de volteo producidos por las

fuerzas sísmicas se han planteado Zapatas Aisladas y zapatas

Combinadas.

El análisis y diseño estructural de la cimentación ha sido realizado el

programa SAFE.

VERIFICACION DE PRESION DEL SUELO


VERIFICACION DE LA DEFORMACION

DISTRIBUCION FINAL DE LA CIMENTACION


BIBLIOGRAFÍA

1. Normas Peruanas de Estructuras. Normas Técnicas para Suelos y

Cimentaciones E050 , Normas Técnicas para Concreto Armado E060 ,

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3. Dr. Jorge Alva Hurtado, Dr. Hugo Scaletti Farina, Ingº. Julio Rivera Feijóo,

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Concreto Armado en Edificaciones, ACI, Segunda Edición 1993.

4. Dr. Luis Miguel Bozzo Rotondo, Dr. Horia Alejandro Barbat Barbat: Diseño

Sismorresistente de Estructuras, Instituto de la Construcción y Gerencia,

Edición 2001 - 2002.

5. Ing. Angel San Bartolomé, Análisis de Edificios, Pontificia Universidad

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6. Ing. Roberto Morales Morales : Diseño en Concreto Armado, Instituto de la

Construcción y Gerencia, Edición 2001 - 2002.

7. Ponencias II Congreso Nacional de Estructuras y Construcción, ACI Perú,

Diciembre del 2000.

8. Ponencias XIII Congreso Nacional de Ingeniería Civil, XIII CONEIC 2001

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9. Juan Ortega García: Concreto Armado I y II, Cuarta Edición, Setiembre

1993. Lima - Perú.

10. Wilson E. – Habibullac: The ETABS 9.7.4.

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