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Analsis Sismo Resistente Mod

Oct 17, 2015

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  • MUNICIPALIDAD DISTRITAL

    DE CHURUBAMBACONSTRUCCION DEL CENTRO EDUCATIVO

    MICAELA BASTIDAS CHURUBAMBA - HUANUCO

    Proyecto :

    Propietario : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHURUBAMBA

    Alcalde : MIGUEL AMOS VERGARA RETIS

    I INTRODUCCIN

    II CARACTERSTICAS DEL EDIFICIO

    ANLISIS ESTRUCTURAL DEL MODULO II Y III

    El siguiente diseo y anlisis se hace siguiendo las normas ssmicas y de diseo de concreto armado, empleando el espectro segn la

    Norma Tcnica de Edificaciones Diseo Sismo resistente E.030 . El Diseo de los elementos se realizara de acuerdo a especiaciones

    AS, pero con los factores de mayoracion indicadas en la Norma Tcnica de Edificacin Concreto Armado E.060

    El edificio en estudio est destinado a uso educativo, presenta una arquitectura muy simple, la estructuracin es tpico distribucion

    simple de sistema mixto.

    Para el anlisis y diseo de la superestructura usaremos el Etabs y para la subestructura, el safe, programas del CSI.

    la estructura que se plantea esta destinada a uso escolar (Aulas), donde el modulo a analisar es de 02 pisos.

    Donde el primer y segundo piso son de uso aulas, los entre piso son de losa aligerada de 20 cm y el techo losa aligerada de 20cm

    inclinada con un angulo de 23, muros portantes a cada 2 ejes. no estructurales descansa sobre las vigas secundarias y viga de

    borde.

    la estructura a analizar ser a considerar en el sentido x-x como Concreto Armado y en el sentido Y-Y de Albailera, sin

    irregularidades excesivas que superen el reglamento.

    el suelo de fundacion posee problemas de acentamientos diferencial tal como lo indica el estudio de suelos, poe ende se planteo el

    uso de vigas de cimentacion para el siguiente modelo

    RECONSTRUCCION , MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA Y EQUIPAMIENTO DE LA

    INSTITUCION EDUCATIVA MICAELA BASTIDAS LAS PALMERAS

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 1

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    1.- Bloque Aulas - Planta

    C1: COLUMNA L

    C2: COLUMNA T

    C3: 23X25

    Vvar:: 27x55a30

    NIVEL BASE: CIMENTACION

    El esquema estructural y las caractersticas geomtricas del Bloque:

    NIVEL 3 - Techo inclinado (Aligerado)

    NIVEL 1 , Aulas

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 2

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    2.- Bloque Aulas - elevacin

    C1: COLUMNA L

    C2: COLUMNA T

    C3: 23X25

    Vvar:: 27x55a30

    C1: COLUMNA L

    C2: COLUMNA T

    C3: 23X25

    Vvar:: 27x55a30

    Ejes: 11-11, 9-9, 7-7, 5-5

    Ejes: 10-10, 8-8, 6-6

    El esquema estructural y las caractersticas geomtricas de la elevacin del Bloque, con una elevacin de entre piso de 3.4m

    (primer piso) 3.2 (pisos tipicos) (segn la arquitectura).

    La cobertura liviana esta compuesta de Tijerales y cobertura de calamina la cuales era representado como carga puntual, para la

    simplificacion se considerar las vigas tmpanos inclinadas como vigas horizontales, tal como se muestra:

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 3

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    3.- Bloque Modulo Aulas - 3D

    Ejes: A-A y E-E

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 4

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    III CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

    1 Propiedades del Concreto 210 kg/cm2 (CONC210)

    - Masa por unidad de Volumen (Ton/m2

    ) :

    - Peso por unidad de Volumen (Ton/m2

    ) :

    - Modulo de Elasticidad (E) (Ton/m2

    ) :

    - Modulo de Poisson

    - Resistencia a la Compresin (fc) (Ton/m2

    ) :

    - Fluencia del Acero Principal (fy) (Ton/m2

    ) :

    - Fluencia del Acero del estribo (fys) (Ton/m2

    ) :

    2 Propiedades de la Albailera fb=65 kg/cm2 (ALB)

    - Masa por unidad de Volumen (Ton/m2

    ) :

    - Peso por unidad de Volumen (Ton/m2

    ) :

    - Modulo de Elasticidad (E) (Ton/m2

    ) :

    - Modulo de Poisson

    - Resistencia a la Compresin (fb) (Ton/m2

    ) :

    2.40

    2173700

    0.20

    42000

    650

    0.25

    325000

    1.80

    0.1835

    De acuerdo a las caractersticas del edificio descritas anteriormente es que se modelo los materiales utilizados con las propiedades

    siguientes:

    0.2446

    2100

    42000

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 5

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    IV CARACTERSTICAS DE LAS SECCIONES

    V METRADO DE CARGAS

    1.- Metrado de Carga por unidad de rea

    a) Primer Nivel

    Viga Cim.27x80 cm 27 80 Concreto f'c =210 kg/cm2

    Viga27x55a30 cm 27 55a30 Concreto f'c =210 kg/cm2

    Del esquema visto en II se tiene las propiedades de las secciones

    Muro Portante e= 23 cm 23 Albailera fb =65 kg/cm2

    ELEMENTO

    Viga27x55 cm 27 55 Concreto f'c =210 kg/cm2

    Columna23x35 cm

    Columna C2 Concreto f'c =210 kg/cm2

    23 35 Concreto f'c =210 kg/cm2

    13 30

    Columna C1 Concreto f'c =210 kg/cm2

    ElementoSeccin (cm)

    Material Smbolob h t

    Acabados

    SS.HH.

    Carga Viva

    e

    Losa Aligerada e= 20 cm 20 Concreto f'c =210 kg/cm2

    Viga27x40 cm 27 40 Concreto f'c =210 kg/cm2

    Concreto f'c =210 kg/cm2Viga13x30 cm

    Las cargas a metrar son solo aquellas que afectaran a la losa tales como: acabados, tabiquera, sobre carga, entre otros.

    CARGA

    Peso Propio (losa, Viga, Columna) P.P

    kg/m

    kg/m

    Carga Muerta

    OBSERVACIONES

    250 kg/m

    100

    pasadizo y corredores 400

    Metrado por el software

    0.27

    0.47

    0.27

    0.47

    0.27

    0.27

    0.47

    0.47

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 6

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    b) Segundo Nivel

    ELEMENTO CARGA OBSERVACIONES

    Esquema Cargas Muerta-DEAD (tn/m2)

    Primer Nivel

    Carga Muerta

    Acabados 100 kg/m

    Peso Propio (losa, Viga, Columna) P.P Metrado por el software

    Carga Viva

    Techo Inclinado 23 200 kg/m

    Primer Nivel

    Primer Nivel

    Esquema Cargas Muerta-DEAD (tn/m2)

    Esquema Cargas viva-LIVE (tn/m2)

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 7

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    2 Metrado de Carga por unidad de longitud

    a) Todos los prticos

    Parapeto 1.2 0.15 1800 0.32

    Esquema Cargas muerta-DEAD (tn/m2)

    Ejes: A-A

    CARGA MUERTA

    muro en ventana alta 1.7 0.15 1800 0.46

    muro en ventana normal 1.2 0.15 1800 0.32

    Cargas para las vigas alturaespesor o

    ancho

    Peso

    especifico

    (Kg/m3)

    Carga x metro2

    (Kg/m2)

    (tn/m)

    Esquema Cargas viva-LIVE (tn/m2)

    Primer Nivel

    las cargas metar son aquellas son los muros que estn directamente apoyado sobre las vigas.

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    3.- Metrado de Cargas Dinmicas

    Carga Muerta

    Carga Viva

    Carga Viva en techo

    Nota : Se considera una excentricidad accidental de 5%

    4.- Metrado de Rigidez

    Ejes: Viga de Borde

    Ejes: E-E

    ELEMENTO

    0.5

    El metrado de cargas ser realizado por el software correspondiente teniendo como consideracin diafragmas rgidos y las

    incidencias de cargas muertas y vivas segn reglamento

    Metrado por FACTOR

    Software 1

    Software

    Software 0.25

    La rigidez ser obtenida por el software a partir de la geometra y dimensiones de los elementos como son las columnas y

    placas.

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 9

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    VI TCNICA DE MODELAJE

    La tcnica de modelaje utilizada en este diseo es de mayor aceptacin entre los profesionales dedicados al anlisis y diseo

    estructural, y permite estudiar los desplazamientos y las fuerzas en cualquier ubicacin y seccin de la estructura.

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 10

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    Tcnica de los Elementos Finitos

    Se modelo la cimentacin como flexible y se adjunto al modelo para que permita su exportacin de resultados.

    En la interseccin ortogonal de los elementos tipo frame (vigas y columnas), se considero la rigidez que se origina, es por

    eso se considero la restriccin tipo End Offsets.

    A los nudos contenidos en la losa de un cierto nivel, se les aplic una restriccin tipo diafragma rgido.

    Se considero que los elementos utilizados para el anlisis de la estructura, considera su propio peso para el computo de las

    fuerzas y masas.

    Los estados de carga considerados son el estado de carga muerta, viva, damero formados, sismo en la direccin X y sismo

    en la direccin Y.

    El nivel de restriccin en los apoyos que se considero es del tipo empotrado.

    Esta tcnica modela los muros en forma espacial mediante una malla de elementos finitos (tipo Shell), mientras que las vigas y

    columnas se modelan mediante barras (tipo frame).

    En esta tcnica se tomaron en cuenta los siguientes puntos:

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 11

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    VII ANLISIS DINMICO

    FACTOR U

    COEFICIENTE R

    CORREGIDO

    S

    Se utilizo para el anlisis dos tipos de Espectro debido al modelo estructural planteado:

    EDFIFICACIN

    ESCENCIAL

    Sistemas en el que las cargas verticales y horizontales son

    resistidos nicamente por prticos de concreto armado.

    8

    SIN LMITE

    COEFICIENTE R

    DESCRIPCIN COEFICIENTE R

    3NO

    ESTRUCTURAS DE

    ALBAILERA

    HAY IRREGULARIDAD

    CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES ( U )

    CATEGORA

    FACTORES DE ZONA ( Z )

    DEPARTAMENTO PROVINCIA ZONA FACTOR DE ZONA - Z (g)

    HUNUCO TODAS LAS PROVINCIAS 2

    El mtodo utilizado para el Anlisis Dinmico y especificado en la Norma de Diseo Sismo resistente E-030 es el Anlisis por Combinacin Modal

    Espectral, para lo cual las solicitaciones ssmicas fueron representadas mediante un Espectro y las masas estn ubicadas en los centros de gravedad

    de cada nivel.

    3

    8

    Edificacin esencial cuya funcin no debera interrumpirse inmediatamente despus que ocurra un

    sismo. Como hospitales, centrales de comunicacin, cuarteles de bomberos y polica, subestaciones

    elctricas, reservorios de agua. Centros educativos y edificaciones que puedan servir de refugio

    despus de un desastre. Tambin se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo

    adicional, como depsitos de materiales inflamables o txicos.

    Tp (S)DESCRIPCIN

    EN X-X

    DESCRIPCIN

    ALB. ARMADA O

    CONFINADA

    HAY IRREGULARIDAD

    A

    COEFICIENTE DE REDUCCIN DE ESTRUCTURAS REGULARES ( R )

    COEFICIENTE DE REDUCCIN DE ESTRUCTURAS REGULARES ( R )

    EN Y-Y

    SISTEMA ESTRUCTURAL

    Sistema en el cual los muros de albailera resisten cargas

    verticales y horizontales. El sistema puede incluir algunos

    elementos de concreto armado para resistir estas cargas.

    LIMITE DE ALTURA (m)

    COEFICIENTE R

    CORREGIDO

    LIMITE DE ALTURA (m)

    Se clasifican como de este ripo los sitios con caractersticas intermedias entre las

    indicadas para los perfiles S1 y S3SUELO INTERMEDIO S2

    CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES ( S )

    1.5

    SISTEMA ESTRUCTURAL

    0.3

    DESCRIPCIN

    0.6 1.2

    8NO

    PRTICOS DE CONCRETO

    ARMADO

    ESTRUCTURAS DE

    CONCRETO ARMADO

    TIPO

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 12

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    g = 9.81 M/S2

    Tp Rxx

    ESPECTRO RESPUESTA - DIRECCIN X-X

    Sa = ZUCS g

    R

    Z

    0.17

    0.17

    0.17

    0.27

    0.23

    1.69

    0.98

    0.16 0.16

    0.19

    0.24

    0.23

    0.80

    0.82

    0.72

    C/R Corr.

    1.42 2.14

    1.86

    1.06 1.59

    1.19

    1.16

    0.90

    0.60 8.00

    0.96

    0.24

    0.62

    0.64

    0.66

    0.97 1.47 0.18

    1.80 0.23

    U

    0.68

    0.31

    1.59

    0.30 1.50

    S

    1.32 1.99 0.25

    CSaT

    0.00

    0.60

    1.20

    1.66 2.50 0.31

    1.66 2.50

    1.53 2.31

    C/R

    0.171.00

    0.18

    0.17

    1.64 0.21

    0.20

    1.00

    0.84

    0.76

    0.78

    1.03 1.55

    0.70 1.37 2.06

    0.87 1.32

    0.74

    0.26

    1.27 1.92

    0.21

    0.31

    0.31

    0.30

    0.29

    0.28

    0.27

    0.26

    0.25

    0.21

    1.02 0.85 1.29

    0.21

    0.20

    1.74 0.22

    1.12

    2.40 0.30

    0.23

    0.22

    0.19

    0.29

    1.47 2.22 0.28

    1.51 0.19

    1.09

    0.190.88

    0.86

    1.23

    0.170.90

    1.43

    0.92 1.39

    1.35

    0.18

    0.94

    0.92

    0.94 0.18

    1.12 0.76 1.15 0.14 0.14

    1.14 0.74 1.12 0.14 0.14

    1.10 0.78 1.17 0.15 0.15

    1.04 0.83 1.26 0.16 0.16

    1.06 0.81 1.23 0.15 0.15

    1.08 0.79 1.20 0.15 0.15

    1.16 0.73 1.10 0.14 0.14

    1.18 0.71 1.07 0.13 0.13

    1.20 0.70 1.05 0.13 0.13

    1.22 0.68 1.03 0.13 0.13

    1.24 0.67 1.01 0.13 0.13

    1.26 0.65 0.99 0.12 0.12

    1.28 0.64 0.97 0.12 0.12

    1.30 0.63 0.95 0.12 0.12

    1.32 0.62 0.93 0.12 0.12

    1.34 0.61 0.92 0.11 0.11

    1.36 0.60 0.90 0.11 0.11

    1.38 0.58 0.88 0.11 0.11

    1.40 0.57 0.87 0.11 0.11

    1.42 0.56 0.85 0.11 0.11

    0.53 0.78 0.10 0.10

    4.48 0.53 0.77 0.10 0.10

    3.48

    1.44 0.55 0.84 0.10 0.10

    1.46 0.54 0.82 0.10 0.10

    1.48 0.54 0.81 0.10 0.10

    2.48 0.53 0.80 0.10 0.10

    5.48 0.53 0.76 0.09 0.10

    8.48 0.53 0.72 0.09 0.10

    0.00

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

    1.20

    1.40

    1.60

    1.80

    2.00

    0.00

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

    1.20

    1.40

    1.60

    1.80

    T (s

    er)

    Si (

    m/s

    2)

    ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 13

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    DE CHURUBAMBACONSTRUCCION DEL CENTRO EDUCATIVO

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    g = 9.81 M/S2

    ESPECTRO RESPUESTA - DIRECCIN Y-Y

    Z U S Tp Ryy Sa = ZUCS g R0.30 1.50 1.20 0.60 3.00

    T Sa C C/R C/R Corr.

    0.00 4.41 2.50 0.83 0.83

    0.60 4.41 2.50 0.83 0.83

    0.62 4.24 2.40 0.80 0.80

    0.64 4.07 2.31 0.77 0.77

    0.66 3.92 2.22 0.74 0.74

    0.68 3.78 2.14 0.71 0.71

    0.70 3.64 2.06 0.69 0.69

    0.72 3.51 1.99 0.66 0.66

    0.74 3.40 1.92 0.64 0.64

    0.76 3.29 1.86 0.62 0.62

    0.78 3.18 1.80 0.60 0.60

    0.80 3.08 1.74 0.58 0.58

    0.82 2.99 1.69 0.56 0.56

    0.84 2.90 1.64 0.55 0.55

    0.86 2.81 1.59 0.53 0.53

    0.88 2.74 1.55 0.52 0.52

    0.90 2.66 1.51 0.50 0.50

    0.92 2.59 1.47 0.49 0.49

    0.94 2.52 1.43 0.48 0.48

    0.96 2.45 1.39 0.46 0.46

    0.98 2.39 1.35 0.45 0.45

    1.00 2.33 1.32 0.44 0.44

    1.02 2.27 1.29 0.43 0.43

    1.04 2.22 1.26 0.42 0.42

    1.06 2.17 1.23 0.41 0.41

    1.08 2.12 1.20 0.40 0.40

    1.10 2.07 1.17 0.39 0.39

    1.12 2.02 1.15 0.38 0.38

    1.14 1.98 1.12 0.37 0.37

    1.16 1.94 1.10 0.37 0.37

    1.18 1.90 1.07 0.36 0.36

    1.20 1.86 1.05 0.35 0.35

    1.22 1.82 1.03 0.34 0.34

    1.24 1.78 1.01 0.34 0.34

    1.26 1.75 0.99 0.33 0.33

    1.28 1.71 0.97 0.32 0.32

    1.30 1.68 0.95 0.32 0.32

    1.32 1.65 0.93 0.31 0.31

    1.34 1.62 0.92 0.31 0.31

    1.36 1.59 0.90 0.30 0.30

    1.38 1.56 0.88 0.29 0.29

    1.44 1.48 0.84 0.28 0.28

    1.46 1.45 0.82 0.27

    1.40 1.53 0.87 0.29 0.29

    1.42 1.50 0.85 0.28 0.28

    0.27

    1.60 1.30 0.73 0.24 0.24

    1.50 1.40 0.80 0.27 0.27

    0.76 0.25 0.25

    1.58

    1.48 1.43 0.81 0.27 0.27

    1.38 0.78 0.26 0.26

    1.54 1.36 0.77

    1.52

    0.26 0.26

    1.62 1.28 0.72 0.24 0.24

    1.56 1.34

    1.32 0.75 0.25 0.25

    0.00

    0.20

    0.40

    0.60

    0.80

    1.00

    1.20

    1.40

    1.60

    1.80

    2.00

    0.00

    0.50

    1.00

    1.50

    2.00

    2.50

    3.00

    3.50

    4.00

    4.50

    5.00

    T (s

    er)

    Sa (

    m/s

    2)

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    VIII COMBINACIN DE CARGAS

    01.- 1.4*DEAD+1.7*LIVE+1.7*LIVE UP DONDE:

    02.- 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP)SISMOXX DEAD : CARGA MUERTA

    03.- 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP)SISMOYY LIVE : SOBRE CARGA

    04.- 0.9*DEADSISMOSXX LIVE UP : SOBRECARGA EN EL TECHO

    05.- 0.9*DEADSISMOSYY SISMOXX : SISMO EN DIRECCIN X-X

    SISMOYY : SISMO EN DIRECCIN Y-Y

    XI RESULTADOS DEL ANLISIS DINMICO

    1.- Periodo de la Estructura

    5 0.053284

    0.4654

    Mode

    3 0.109382

    4 0.09858

    Period

    1

    6 0.053023

    2 0.118749

    La combinacin de cargas se sealizara segn la norma tcnica de edificaciones, a la cual se le incluir la envolvente de cargas

    para obtener el caso mas desfavorable de momentos para el diseo de los respectivos elementos estructurales

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    2.- Diagrama de Momento Fector (tn-m)

    Los resultados obtenidos por efecto de las cargas estticas y dinmicas se obtendrn los siguientes momentos para la

    envolvente de cargas.

    Eje 11-11, 9-9, 7-7, 5-5

    Eje 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6 y 7-7

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    Eje

    A-A

    y E

    -E

    VIG

    A D

    E B

    OR

    DE

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    3.- VERIFICACIN DE DESPLAZAMIENTOS

    Distorsin Admisible en "X" =

    Distorsin Admisible en "Y" =

    0.000352

    Y XX

    DESPLAZAMIENTO ADMISIBLES5.136 0.3375 2.136 0.1125

    CONCLUSIONES

    DESPLAZA. CON

    ETABSDESPLAZ.*R*.75 DESPLAZ. RELATIVO

    Rx= 8

    3RY=

    DESPLAZAMIENTO EN Y-Y

    0.5 0.1

    X(cm) Y(cm)cm Y

    0.005

    ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

    ESTRUCTURAS DE ALBAILERA

    0.007

    DISTORSIN

    0.225 0.000511

    NIVELALTURA

    440 DESPLAZAMIENTO ADMISIBLES

    Y X

    3

    DESPLAZAMIENTO EN X-X

    0.856 0.15TECHO

    3 0.225 0.0070PISO 1

    320 0.0070

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    X DISEO ESTRUCTURAL

    XI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    Diseo se realizara segn el reglament de ACI-318-05 y la envolventes de cargas del tem VIII, siguiendo los parmetros del

    reglamento nacional de Edificaciones, Tal como se muestra en los calculos de diseo.

    El periodo del anlisis de la estructura en el Bloque en ambas direcciones cumple con lo dispuesto en la norma Sismo

    resistente E-030.

    Los desplazamientos de comprobacin en ambas direcciones cumplen con las limitaciones impuestas en la norma Sismo

    resistente E-030, llegando en el sentido x-x a no superar a 0.007 para estructuras de concreto armado y en el sentido y-y a

    no superar a 0.003 para estructuras de albaileria.

    El diseo estructural se esta adjuntado en los anexos correspondientes con su respectivo clculo y restricciones

    Se utilizar para los siguientes dimetros una longitud de anclaje con gancho estndar en traccin:

    Se utilizar para los siguientes dimetros una longitud de empalme en traccin:

    Se evitara hacer traslapes en zonas de esfuerzos crticos y no se traslapara mas del 50% del refuerzo

    La tcnica utilizada para el anlisis de Prticos, proporciona resultados afinados respecto a las formas clsicas de anlisis,

    pero con resultados que se encuentran del lado de la seguridad

    Es uso obligatorio todos y cada una de las normas de estructuras del reglamento nacional de edificaciones para cualquier

    verificacin o comprobacin

    Se utilizar un concreto cuya resistencia no menor a 210 kg/cm2.

    3/8 ldg=20.00cm

    1/2 ldg=28.00cm

    5/8 ldg=35.00cm

    3/4 ldg=42.00cm

    3/8 le=40.00cm

    1/2 le=60.00cm

    5/8 le=75.00cm

    3/4 le=90.00cm

    Se utilizar un varillas corrugadas de resistencia no menor a 4200 kg/cm2.

    Los aceros obtenidos en presente diseo empleado el respectivo software ser convertido en dimetros de varilla tal como

    se muestran en los planos estructurales.

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