ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURALSede del Parlamento
UNASUR-ConstruccinDel Componente 1 Edificio Plenarias
MEMORIA DE CLCULO
Datos generales del proyectoEl diseo estructural del proyecto
perteneciente al Ministerio de Obras Pblicas, Servicios y Vivienda,
corresponde a la Construccin del Componente 1 Edificio Plenarias,
predio que consta de un bloque de 4 niveles.
Justificacin de la solucin estructural adoptadaLa estructura fue
definida como un sistema de columnas de seccin constante en altura,
losas unidireccionales con viguetas Previeri de 35 cm de altura;
las vigas presentan una inercia considerable que sirven de apoyo a
la losa unidireccional e incrementan la rigidez lateral de los
prticos. As mismo se cuentan con ncleos de ascensor conformados por
pantallas que reducen los desplazamientos laterales de manera
efectiva y coadyuvan a una mayor rigidez a la estructura. La
disposicin de vigas de inercia en planta y ncleos de ascensor
restringen a la estructura a desplazamientos.La geometra de las
columnas, posicin de las mismas y el uso de una sola seccin en el
proyecto, coinciden con el criterio de incrementar la rigidez
lateral, ante eventuales movimiento telricos que el lugar de
emplazamiento del proyecto es propensoPara el clculo y diseo de la
estructura se consider un modelo aporticado de niveles de la
siguiente manera:
La estructura fue definida como un sistema de columnas
circulares de seccin constante en altura, con losas
unidireccionales con viguetas Previeri de 35cm, complementos de
seccin variable.LOSA UNIDIRECCIONAL CON VIGUETAS PREVIERE
VIGUETA PREVIERECOMPLEMENTOS DE SECCION VARIABLE
La existencia vigas de inercia considerable de apoyo
esencialmente a la losa unidireccional a las Viguetas Previeri.
Adems de contar con elementos resistentes a fuerzas horizontales
como los ncleos de ascensor.
La disposicin de vigas de inercia en planta, ncleos y columnas
de seccin importante, restringen a la estructura a desplazamientos
laterales menores que sistemas enteros con vigas planas y columnas
de seccin variable.
COLUMNAS DE SECCION CIRCULAR
Cimentacin Las fundaciones fueron definidas como cimentaciones
aisladas y combinadas, con la conexin entre ellas mediante vigas de
arriostre que permite a la estructura trabajar monoliticamente y
acomodarse de mejor manera a la topografia del terreno.
VIGAS DE ARRIOSTRE
ZAPATAS COMBINADASA
ZAPATAS AISLADAS
Mtodo de clculoHormign armadoPara la obtencin de las
solicitaciones se ha considerado los principios del Anlisis Esttico
y Dinmico Modal Espectral y las teoras clsicas de la Resistencia de
Materiales y Elasticidad. El mtodo aplicado para el diseo son los
Estados Lmites, en el que se pretende limitar que el efecto de las
acciones exteriores ponderadas por unos coeficientes, sea inferior
a la respuesta de la estructura, minorando las resistencias de los
materiales.En los estados lmites ltimos se comprueban los
correspondientes a: equilibrio, agotamiento o rotura, adherencia,
anclaje.En los estados lmites de utilizacin, se comprueba:
deformaciones (flechas).
Definidos los estados de carga segn su origen, se procede a
calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de
mayoracin y minoracin correspondientes de acuerdo a los
coeficientes de seguridad y las hiptesis bsicas definidas en la
norma.
La obtencin de los esfuerzos en las diferentes hiptesis simples
del sistema estructural, se harn de acuerdo a un clculo lineal de
primer orden, es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos
y deformaciones, el principio de superposicin de acciones, y un
comportamiento lineal y geomtrico de los materiales y la
estructura. Para la obtencin de las solicitaciones determinantes en
el dimensionado de los elementos de las Losas (vigas, losas,
nervios) se obtendrn los diagramas envolventes para cada esfuerzo.
Para el dimensionado de los soportes se comprueban para todas las
combinaciones definidas.ENVOLVENTE DE MOMENTOS
ENVOLVENTE DE CORTANTE
Clculos por OrdenadorPara la obtencin de las solicitaciones y
dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un
programa informtico de ordenador denominado SAP2000.Caractersticas
de los materiales a utilizarLos materiales a utilizar as como las
caractersticas definitorias de los mismos, niveles de control
previstos, as como los coeficientes de seguridad, se indican en el
siguiente cuadro:Mdulo de elasticidad (Para largo plazo)
E21538Mpa
Resistencia caracterstica del acerofyk500Mpa
Resistencia caracterstica del hormignfck21Mpa
Coeficiente de Poisson0.2
Peso por unidad de volumen25KN/m3
Masa por unidad de volumen2500Kg/m3
Coeficientes de Ponderacin y/o Factores de SeguridadLos
coeficientes de seguridad son establecidos en la Norma Tcnica de
Edificacin E0.60 Concreto Armado (Norma Peruana), instruye
referente a los estados lmites ltimos. Coeficiente de seguridad de
Mayoracin Carga Permanente
Coeficiente de seguridad Mayoracin Carga Viva
Hormign armadoHormigonesELEMENTOS DE HORMIGN ARMADO
Toda la obraCimentacinColumnas Vigas/Losas Otros
Resistencia Caracterstica a los 28 das: fck (N/mm2)21 a 2521 a
2521 a 2521 a 25
Tipo de cementoIP30
Cantidad mxima/mnima de cemento (kg/m3)350
Tamao mximo del rido (mm)20202020
Tipo de ambiente (agresividad)I
Consistencia del hormignPlsticaBlandaBlandaBlanda
Asiento Cono de Abrams (cm)3 a 56 a 96 a 96 a 9
Sistema de compactacinVibrado
Nivel de Control PrevistoNormal
Resistencia de clculo del hormign: fcd (N/mm2)
Mdulo de elasticidad E (N/mm2)21500215002150021500
Acero en barras
Toda la obraCimentacinColumnasVigas/LosasOtros
DesignacinAH 500 N
Lmite Elstico fyk (Mpa)500
Nivel de Control PrevistoNormal
Mdulo de elasticidad del acero Es (N/mm2)200 000
Resistencia de diseoLas estructuras y los elementos
estructurales debern disearse para obtener en todas sus secciones
resistencias de diseo (Rn) por lo menos iguales a las resistencias
requeridas (Ru), calculadas para las cargas y fuerzas amplificadas
en las combinaciones que se estipulan en la Norma.En todas las
secciones de los elementos estructurales deber cumplirse:Rn RuLas
estructuras y los elementos estructurales debern cumplir adems con
todos los dems requisitos de esta Norma, para garantizar un
comportamiento adecuado bajo cargas de servicio.Las resistencias de
diseo (Rn) proporcionada por un elemento, sus conexiones con otros
elementos, as como sus secciones transversales, en trminos de
flexin, carga axial, cortante y torsin, deben tomarse como la
resistencia nominal calculada de acuerdo con los requisitos y
suposiciones de la Norma, multiplicada por los factores de reduccin
de resistencia especificados a continuacin:
Toda la obraCimentacinColumnasVigas/LosasOtros
A. Tipo de solicitacinflexin
B. Factor de reduccin de resistencia ()0.90
Ensayos a realizarHormign Armado. De acuerdo a los niveles de
control previstos, se realizaran los ensayos pertinentes de los
materiales, acero y hormign segn se indica en la Norma Tcnica de
Edificacin E0.60 Concreto Armado (Norma Peruana).La medida de los
materiales en la obra deber realizarse por medios que garanticen la
obtencin de las proporciones especificadas.El concreto premezclado
debe mezclarse y entregarse de acuerdo con los requisitos de
Standard Specification for Ready-Mixed Concrete (ASTM C 94M) o
Standard Specification of Concrete Made by Volumetric Batching and
Continuous Mixing (ASTM C 685M). Control de calidad del hormignLa
dosificacin de los materiales para el concreto debe establecerse
para permitir que: Se logre la trabajabilidad y consistencia que
permitan colocar fcilmente el concreto dentro del encofrado y
alrededor del refuerzo bajo las condiciones de colocacin que vayan
a emplearse, sin segregacin ni exudacin excesiva. Se logre
resistencia a las condiciones especiales de exposicin a las que
pueda estar sometido el concreto. Se cumpla con los requisitos de
los ensayos de resistencia.Cuando se empleen materiales diferentes
para distintas partes de una misma obra, debe evaluarse cada una de
las combinaciones de ellos.
Tipo de consistenciaAsentamiento (cm)Tolerancia (cm)
Seca0 - 20
Plstica3 - 51
Blanda6 - 91
Fluida10 - 152
Control de calidad de los ridosLos agregados para concreto deben
cumplir con las Normas NTP correspondientes.Los agregados que no
cumplan con los requisitos indicados en las NTP, podrn ser
utilizados siempre que se demuestre, a travs de ensayos y por
experiencias de obra, que producen concretos con la resistencia y
durabilidad requeridas.El tamao mximo nominal del agregado grueso
no debe ser superior a ninguna de: 1/5 de la menor separacin entre
los lados del encofrado. 1/3 de la altura de la losa, de ser el
caso. 3/4 del espaciamiento mnimo libre entre las barras o alambres
individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones
individuales, paquetes de tendones o ductos.Estas limitaciones se
pueden omitir si se demuestra que la trabajabilidad y los mtodos de
compactacin son tales que el concreto se puede colocar sin la
formacin de vacos o cangrejeras.
Los agregados fino y grueso debern ser manejados como materiales
independientes. Cada una de ellos deber ser procesado,
transportado, manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la
prdida de finos seamnima, que mantengan su uniformidad, que no se
produzca contaminacin por sustancias extraas y que no se presente
rotura o segregacin importante en ellos. Control de calidad del
aguaEl agua empleada en la preparacin y curado del concreto deber
ser, de preferencia, potable.Se podrn utilizar aguas no potables
slo si: Estn limpias y libres de cantidades perjudiciales de
aceites, cidos, lcalis, sales, materia orgnica y otras sustancias
que puedan ser dainas al concreto, acero de refuerzo o elementos
embebidos. La seleccin de las proporciones de la mezcla de concreto
se basa en ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente
elegida. Los cubos de mortero para ensayos, hechos con agua no
potable, deben tener resistencias a los 7 y 28 das, de por lo menos
90% de la resistencia de muestras similares hechas con agua
potable. La comparacin de los ensayos de resistencia debe hacerse
en morteros idnticos, excepto por el agua de mezclado, preparados y
ensayados de acuerdo con la NTP 334.051. Control de calidad del
acero corrugadoEl refuerzo debe ser corrugado.El refuerzo que va a
ser soldado as como el procedimiento de soldadura, el cual deber
ser compatible con los requisitos de soldabilidad del acero que se
emplear, debern estar indicados en los planos y especificaciones
del proyecto, as como la ubicacin y tipo de los empalmes soldados y
otras soldaduras requeridas en las barras de refuerzo. La soldadura
de barras de refuerzo debe realizarse de acuerdo con Structural
Welding Code Reinforcing Steel, ANSI/AWS D1.4 de la American
Welding Society. Las normas ASTM para barras de refuerzo, excepto
la ASTM A 706M, deben ser complementadas con un informe de las
propiedades necesarias del material para cumplir con los requisitos
de ANSI/AWS D1.4.Los ganchos de los estribos y grapas
suplementarias para elementos con responsabilidad ssmica se
definen:
Lmites de deformacinLmites de deformacin de la estructura. El
clculo de deformaciones es un clculo de estados lmites de
utilizacin con las cargas de servicio.Hormign armado. Para el
clculo de las flechas en los elementos vigas y losas, se tendrn en
cuenta tanto las deformaciones instantneas como las diferidas,
calculndose las inercias equivalentes de acuerdo a lo indicado en
la norma.Para el clculo de las flechas se ha tenido en cuenta tanto
el proceso constructivo, como las condiciones ambientales, edad de
puesta en carga, de acuerdo a unas condiciones habituales de la
prctica constructiva en la edificacin convencional. Por tanto, a
partir de estos supuestos se estiman los coeficientes de fluencia
pertinentes para la determinacin de la flecha activa, suma de las
flechas instantneas ms las diferidas producidas con posterioridad a
la construccin de las tabiqueras.Los peraltes o espesores mnimos
para no verificar deflexiones, que se sealan a continuacin pueden
utilizarse como referencia en elementos armados en una direccin
(aligerados, losas macizas y vigas) que no soporten o estn ligados
a elementos no estructurales susceptibles de daarse por deflexiones
excesivas del elemento estructural. Estos lmites pueden obviarse si
el clculo de las deflexiones demuestra que es posible utilizar un
espesor menor sin provocar efectos adversos.
En los elementos verticales de hormign armado se establecen los
siguientes lmites: h = 0.007 H(m) (desplazamiento en
Columnas).ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULOEl modelo para el anlisis
considera una distribucin espacial de masas y rigidez que son
adecuadas para calcular los aspectos ms significativos del
comportamiento dinmico de la estructura.Para el clculo de las
solicitaciones, se asumieron cargas correspondientes a la carga
muerta de la estructura, carga viva y de granizo sobre la cubierta.
Correspondiente al Anlisis Dinmico Modal Espectral, se ha asumido
una aceleracin estimada de 0.12g (10% de la aceleracin de la
gravedad).
El anlisis dinmico de las edificaciones podr realizarse mediante
procedimientos de combinacin espectral.Para cada una de las
direcciones horizontales analizadas se utiliz un espectro inelstico
de pseudo-aceleraciones definido de la siguiente manera:
Este espectro se obtuvo considerado los siguientes
parmetros:Factor de zona (10% de la gravedad)Z0.07
Tipo de usoU1.3
Amplificacin ssmicaC2.5
Tipo de sueloS1.2
Coeficiente de reduccin ssmicaR8
A partir de los cuales se comprueba que el cortante basal para
cada una de las direcciones consideradas en el anlisis, no es menor
que el 80 % del cortante basal esttico para estructuras regulares,
ni menor que el 90 % para estructuras irregulares (segn la Norma
Tcnica Peruana E0.30 Diseo Sismo Resistente).
La importancia de considerar el efecto ssmico sobre la
estructura es la de proporcionar seguridad, confort y
habitabilidad, sin dejar de lado que la importancia de la inversin
realizada en la construccin del edificio.Acciones Gravitacionales
Cargas superficiales Peso propio de la losaSe ha dispuesto el
siguiente tipo de Losa Unidireccional con Viguetas PREVIERI:Losa
Unidireccional con Viguetas PREVIERI. La geometra bsica a utilizar
en cada nivel, as como su peso propio ser:
Losas Unidireccional Viguetas PrevieriEspesor
Especificado en planos
35 cm
El peso propio de losa reticular se obtiene del producto de su
volumen por metro cuadrado y el peso especfico 25 KN/m3.
carga permanente:PlantaZonaCarga en KN/m2
Planta todos los nivelesPblica4.0
RampasPblica2.0
Sobrecarga de usoPlantaZonaCarga en KN/m2
Planta todos los nivelesPblica4.0
RampasPblica5.0
MODELO ESTRUCTURAL BLOQUE COMPONENTE 1
MODELO ESFUERZOS AXIALES
MOMENTO LOSAS CARGA ESTATICA