-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL
PROYECTO:
MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SEGURIDAD CIUDADANA EN EL
AMBITO
DE LA COMISARIA MODELO DE LA LIBERTAD,DISTRITO DE CERRRO
COLORADO
-AREQUIPA-AREQUIPA
1.00 ANTECEDENTES
Con el desarrollo del presente proyecto se busca beneficiar a la
institucin policial del
distrito de Cerro Colorado mediante la construccin y
mejoramiento de la comisaria
modelo de dicha institucin. El diseo Arquitectnico y de
Ingeniera proyectado busca
satisfacer las necesidades, as como el desarrollo de algunas
actividades diversas en
dicha comisaria. El proyecto obedece a los requerimientos y
necesidades de la institucin
policial en lo que se refiere a las instalaciones. Con la
finalidad de evaluar el desempeo
de la estructura proyectada, acorde con las normas vigentes de
diseo sismo resistente,
norma de concreto armado y norma de albailera, se realizaron los
modelos estructurales
correspondientes, teniendo como resultado un comportamiento
adecuado segn lo
estipulado en las Normas antes mencionadas.
2.00 RESUMEN
El presente documento describe el anlisis de la edificacin
destinada a un uso policial.
La edificacin consta de 02 mdulos:
PRIMER MODULO:
Primer piso: Consta de ambientes destinados a la ejecucin de
diversas
actividades destinadas a la atencin del ciudadano y trabajos
propios de la
comisaria, atencional nio y adolescente, seccin de trnsito,
Servicio de guardia-
prevencin, cuarto de armera, SS.HH y cochera.
Segundo piso: Consta de un comedor, cocina, cuarto de descanso
femenino y
masculino, oficina de Logstica y SS.HH.
Tercer piso: Auditorio o saln de reuniones, Consta de un armazn
de prticos de
concreto Armado, techo de tijerales de acero. Asi mismo algunos
ambientes en
albailera confinada destinados a cuarto de equipos, grupo
electrgeno y SS.HH.
SEGUNDO MODULO:
Primer piso: Consta de ambientes destinados a mdico legista,
RR.HH y SS.HH.
Segundo piso: Consta de una sala de cmara de video.
Estos mdulos han sido proyectados en base a un sistema de
albailera confinada en los
primeros pisos y prticos de concreto armado.
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Una ventaja que se presenta en este tipo de sistemas es que se
logra anular los
momentos en la base de las columnas ubicadas en la parte central
de los ambientes en la
direccin corta del edifico producidos por efectos dinmicos tales
como un sismo
3.00 CARCTERSTICAS DE LAS EDIFICACIONES
3.1 Mdulo 1:
3.1.1 Sistema Dual - Albailera confinada en la direccin Corta y
Prticos
de Concreto Armado en la Direccin Larga.
3.1.2 Nmero de pisos proyectados: El proyecto contempla la
construccin
de tres niveles.
3.2 Mdulo 2:
3.2.1 Sistema Dual - Albailera confinada en la direccin Corta y
Prticos
de Concreto Armado en la Direccin Larga.
3.2.2 Nmero de pisos proyectados: El proyecto contempla la
construccin
de 2 niveles.
4.00 PARAMETROS UTILIZADOS PARA EL ANLISIS
4.1 Caractersticas de la Estructura:
Tipo de Estructura: Sistema Aporticado.
Nmero de Pisos: 2 Pisos.
Acero(A615-G60) fy = 4200kg/cm2, = 7.85 t/m3
Concreto Armado fc = 210 kg/cm2,
E = 15,000fc =217370.651Kg/cm2, = 2.4 t/m3
Mampostera (Solida) fm= 65 kg/cm2 E =500fm = 1.8 t/m3
4.2 Especificaciones de anlisis y diseo:
CARGAS PERMANENTES (G).
Carga Muerta:
Peso de Losa Aligerada. 0.300 Tn/m2
Acabados de Piso y techo. 0.100 Tn/m2
Tabiquera. 0.150 Tn/m2
Cobertura Eternit en tijerales 0.0150 Tn/m2
Cobertura de Teja andina 0.0560 Tn/m2
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
CARGAS VARIABLES (Q).Cargas Vivas :
Dormitorios 0.250 Tn/m2
Lugares de asamblea 0.400 Tn/m2
Corredores y Escaleras 0.400 Tn/m2
Cobertura Sobre techo tijerales 0.015 Tn/m2
Cubiertas 0.050 Tn/m2
Cuarto de equipos y grupo electrgeno 0.500Tn/m2
Carga Viva para el montaje, Se considerara a diez personas con
un
peso promedio de 80 Kg, se tiene:
L = nmeropersonas*peso= 3*80(kg) luz 16.25m
LIVE = 14.77 Kg/m
Techo en tijerales (Cubiertas):
Velocidad de diseo del viento:
La velocidad de diseo del viento hasta 10 m de altura ser la
velocidad mxima
adecuada a la zona de ubicacin de la edificacin (Ver Anexo 2)
pero no menos
de 75 Km/h. La velocidad de diseo del viento en cada altura de
la edificacin se
obtendr de la siguiente expresin, segn anexo 2.
Vh : velocidad de diseo en la altura h en Km/h
V : velocidad de diseo hasta 10 m de altura en Km/h
H : altura sobre el terreno en metros
Para Arequipa la velocidad de diseo hasta 10m de altura
V = 85km/h, por lo que consideraremos 85 Km/h, la altura
H = 9.43m.
Vh : 85 Km/h
Carga de Viento:
Velocidad bsica del viento: 85 Km/hora
Barlovento (Coeficiente elico de presin)
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Direccin del viento Cp = +0.30
Sotavento (Coeficiente elico de Succin)
en las caras opuestas a la direccin del viento Cs = -0.60
Inclinacin de techo 22
Carga de Viento:
Velocidad bsica del viento: 85 Km/hora
Barlovento (Coeficiente elico de presin)
Direccin del viento Cp = +0.80
Sotavento (Coeficiente elico de Succin)
en las caras opuestas a la direccin del viento Cs = -0.60
Variacin de temperatura: 19 C
CARGAS ACCIDENTALES (A).
Carga de Sismo : Anlisis Modal.
4.3 Caractersticas de los materiales:
Resistencia a la Compresin de Vigas, columnas : fc = 210.0 Kg /
cm2.
Resistencia a la Compresin Cimentacin : fc = 210.0 Kg / cm2
Resistencia a la Compresin en Escaleras : fc = 210.0 Kg /
cm2.
Resistencia a la Compresin en Columnas de tabiques y
parapetos
: fc = 175.0 Kg / cm2
Mdulo de Elasticidad del Concreto :
fc = 210 Kg/cm2 - Ec = 2173706.51 Tn / m2
fc = 175 Kg / cm2 Ec = 1984313.48 Tn / m2 Peso Unitario del
Concreto :y= 2400.0 Kg / m3
Peso unitario de albailera :y= 1800.0 Kg / m3
Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo : fy = 4200.00 Kg /
cm2
Resistencia de las unidades de mampostera : fb = 130.0 Kg /
cm2
Prismas de mampostera Mortero PC 1 : fm = 65.0 Kg / cm2
Mdulo de Elasticidad de mampostera : Em = 32 500.0 Kg/ cm2
Mdulo de Corte : Gm = 5 000 Kg / cm2
Relacin de Poisson del Concreto : = 0.20
Relacin de Poisson de las unidades de mampostera : = 0.25
4.4 Parmetros Empleados para el Anlisis Dinmico:
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Departamento Arequipa
Zona Ssmica 3
Factor de Zona Z= 0.40
Edificiacin
INSTITUCION
POLICIAL
Tipo de Edificacin Esencial
Categora de la Fabricacin A
Factor de Uso U= 1.50
Sistema Estructural SISTEMA DUAL
Factor de Ductibilidad R= 7.00
Configuracin Estructural Regular
Coeficiente de Reduccin R= 7.00
Tipo de Suelo S3
Descripcin del Sueldo
SUELDOS FLEXIBLES O
CON ESTRATOS DE
GRAN ESPESOR
Factor de Sueldo S= 1.4
Tp= 0.90
DETERMINACIN DEL PERIODO FUNDAMENTAL
DE LA ESTRUCTURA DATOS GENERALES DE DISEO
MTODO DINMICO ANLISIS POR
SUPERPOSICIN ESPECIAL
Aceleracin Especial Sa=Z.U.C.g.R-1
Determinacin del factor de amplificacin
ssmica y la aceleracin especial
Factor del Ampliacin Ssmica
C=2.5 (Tp/T) < 2.5
Incremento del Periodo Fundamental 0.20 seg
Inicio del periodo Fundamental 0.10.seg
Periodo
Fundamental
de la
Estructura
T(seg)
Facto de
Amplificacin
Ssmica C
Espectral
Aceleracin Sa/g
g=9.81m/s2 Aceleracin de la gravedad
5.00 DEFINIR COMBINACIONES DE CARGA DE DISEO.
Las combinaciones de diseo se realizaran empleando los
coeficientes de
amplificacin dados en la norma peruana.
U = 1.4 CM + 1.7 CV
U = 1.25 (CM + CV ) Cs
U = 0.9 CM Cs
Combinacin de carga de diseo para la direccin X.
COMBC1 = 1.4 CM + 1.7CV
COMBC2 = 1.25(CM + CV ) + Csx
COMBC3 = 1.25(CM + CV ) Csx
COMBC4 = 0.9 CM + Csx
COMBC5 = 0.9 CM Csx
ENVOLCX = COMB1+COMB2+COMB3+ COMB4+ COMB5
Combinacin de carga de diseo para la direccin Y.
COMBC7 = 1.4 CM + 1.7CV
COMBC8 = 1.25(CM + CV ) + Csy
COMBC9 = 1.25(CM + CV ) Csy
COMBC10 = 0.9 CM + Csy
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
COMBC11 = 0.9 CM Csy
ENVOLCY = COMB7+COMB8+COMB9+ COMB10+ COMB11
Combinacin de carga de diseo para las estructuras de Acero.
COMBA1 = 1.4 CM
COMBA2 = 1.2 CM + 1.6CV + 0.5R
COMBA3 = 1.2 CM + 1.6CV + 0.8Vientox
COMBA4= 1.2 CM + 1.3Vientox + 0.5CV + 0.5R
COMBA5 = 1.2 CM + 1Csx + 0.5CV
COMBA6 = 1.2 CM 1Csx + 0.5CV
COMBA7 = 0.9 CM + 1.3Vientox
COMBA8 = 0.9 CM - 1.3Vientox
COMBA9 = 1.2 CM + 1Csy + 0.5CV
COMBA10 = 1.2 CM 1Csy + 0.5CV
ENVOLAx = COMBA1+ COMBA2+ COMBA3+ COMBA4+ COMBA5+
COMBA6+COMBA7+ COMBA8
ENVOLAy = COMBA1+ COMBA2+ COMBA3+ COMBA4+ COMBA7+
COMBA8+COMBA9+ COMBA10
R = Carga de lluvia o de granizo (Se utiliz carga de granizo).
No ser necesario
considerar acciones de sismo y viento simultneamente. Las cargas
de granizo se
consideraran como carga vivas.
6.00 ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA RESISTENTE
La edificacin se idealiz como un ensamblaje de muros de
albailera confinados por
elementos de concreto armado en la direccin corta y prticos de
concreto armado en la
direccin larga.
Se utiliz en las estructuras planteadas un modelo de masas
concentradas considerando
3 grados de libertad para el entrepiso, la cual evala 2
componentes ortogonales de
traslacin horizontal y una componente de rotacin
Cabe indicar que el presente anlisis es del tipo tridimensional
por combinacin modal
Espectral, considerndose el 100 % del espectro de respuesta de
pseudo-aceleracin en
cada direccin por separado segn la norma vigente E030.El anlisis
estructural de la
estructura resistente, se la realiz ntegramente en el programa
ETABS NON LINEAL
versin 9.5.0Las formas de modo y frecuencias, factores de
participacin modal y
porcentajes de participacin de masas son evaluados por el
programa.
Se consider una distribucin espacial de masas y rigidez adecuada
para el
comportamiento dinmico de la estructura analizada. Para la
determinacin de los
desplazamientos mximos se trabaj con el espectro de diseo de la
norma E030,
multiplicando los desplazamientos mximos por el factor0.75R,
obtenindose estos
valores conforme a la norma vigente.
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Por requerimientos de la norma E030. La estructura debe estar
sometida por lo menos al
90 % de la fuerza esttica basal para estructuras irregulares y
el 80 % de esta fuerza para
estructuras regulares, siendo necesario escalar la fuerza ssmica
dinmica en caso de
que esta fuera menor a la mnima.
La cimentacin ha sido planteada en base a Zapatas y cimientos
corridos y una viga de
cimentacin sobre este cimiento, de tal manera de absorber los
esfuerzos por flexin
producidos en la cimentacin. Los esfuerzos de corte y
punzonamiento han sido
absorbidos por el concreto.
Entre las ventajas que ofrece emplear este sistema estructural
esta: la distribucin
uniforme de presiones sobre el terreno con la consecuente
distribucin uniforme delos
esfuerzos producidos en la misma, adems, de facilitar el proceso
constructivo ms an si
los trabajos se llevan en tiempos de lluvia.
7.00 ANLISIS DE LOS MUROS DE ALBAILERIA CONFINADA
7.1 Consideraciones Generales
El anlisis de la edificacin se realiz segn los requisitos de
resistencia y
seguridad estipulados en las normas de albailera E070 y Sismo
resistente E030
vigentes, el mtodo empleado es el de rotura en la albailera
confinada para lo
cual se asume el comportamiento elstico de los muros ante sismos
moderados y
en la ocurrencia de una falla por fuerza cortante en los pisos
inferiores producida
por terremotos severos se descarta la posibilidad de una falla
por flexin. Los
elementos de concreto armado han sido verificados ante la accin
de un sismo
moderado de tal manera de garantizar la disipacin de energa
previa a la falla de
los muros, los elementos de confinamiento de los muros han sido
diseados para
soportar la carga que produce el agrietamiento del muro ante
sismo severo, de tal
manera de proporcionar una resistencia. Para determinar las
mximas fuerzas de
seccin (momentos flectores, fuerzas axiales y cortantes) se
utilizaron espectros
reducidos con el coeficiente de reduccin R dado por la norma
E030 (Diseo
Sismo rresistente) en cada una delas dos direcciones principales
de anlisis. Las
fuerzas de diseo de las secciones de concreto se obtuvieron de
los mximos
esfuerzos producidos segn las combinaciones de cargas
estipuladas en la norma
de concreto Armado E.60en la seccin 10.2 (Resistencia
Requerida).
7.2 Anlisis por Carga Vertical en la Albailera Confinada
Se ha verificado que esfuerzo en compresin en la zona inferior
de los muros dela
albailera confinada no sobrepase el 15.0 % de la resistencia a
la compresin de
la albailera Fm 0.15.Fm adems si > 0.05.Fm se colocar
refuerzo
horizontal continuo con una cuanta =0.1% anclado a las
columnas.
7.3 Anlisis Elstico ante Sismo Moderado
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Se ha evaluado la respuesta de la edificacin ante la solicitacin
de un sismo
moderado el cual equivale al 50% de un sismo severo para lo cual
se ha generado
un espectro de pseudos aceleracin segn lo estipulado e la norma
de diseo
sismo resistente E030 vigente considerando un factor de reduccin
por ductilidad
de 3, de tal manera de verificar en cada muro que fuerza
cortante actuante no
sobrepase el 50% de la resistencia al corte del muro de la
siguiente manera:
( )
;
Donde:
Ve : Fuerza cortante actuante en cada muro del Anlisis
elstico.
Me : Momento flector actuante en cada muro del Anlisis
elstico.
vm : Resistencia caracterstica de muretes a Compresin
diagonal
: Reduccin de resistencia al corte por esbeltez del muro
: Esfuerzo de compresin axial en el muro.
L : longitud total del muro
t : Espesor del muro
7.4 Evaluacin ante Sismo Severo
Se ha supuesto que los muros del primer nivel fallan por corte
ante una fuerza
igual a su capacidad resistente VRi.
Se ha obtenido los esfuerzos ssmicos en cada Muro (Vu, Mu)
amplificando
losesfuerzos elsticos obtenidos ante ssmo moderado (Ve, Me) por
el factor
VRli/Vei verificndose para cada muro que no se agriete ante
sismo severo para lo
cual Vu
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
ocasione una distorsin del orden de 1/200, lmite para la
resistencia de la
albailera; es en este estado en el cual se han diseado los
confinamientos.
8.00 ANLISIS Y DISEO DE CIMENTACIN.
La cimentacin de las estructuras planteadas ha sido dimensionada
de acuerdo alas
cargas verticales a las que se encuentra sometida de tal manera
de obtener una presin
de contacto contra el terreno casi uniforme en toda la
cimentacin. Para minimizar los
asentamientos diferenciales y para absorber los momentos de
volteo producidos por las
fuerzas ssmicas se han planteado Zapatas Aisladas y Cimientos
corridos, Conectadas
con vigas de cimentacin, el cimiento formando una seccin T
invertida la cual
proporciona una gran inercia al volteo de la cimentacin.
El anlisis y diseo estructural de la cimentacin ha sido
realizado en hojas de clculo y
en el software denominado SAFE Vs. 8.0.0 el cual es un software
que permite realizar el
anlisis de la cimentacin en base al mtodo de elementos finitos
permitiendo verificar la
distribucin de presiones en la base de los cimientos. Con la
finalidad de evaluar los
esfuerzos a los cuales se someter la cimentacin se ha idealizado
al suelo por resorte
con una rigidez equivalente a su correspondiente mdulo de
reaccin de la sub rasante o
mdulo de Balasto Ks.
9.00 Diseo de los Elementos de Concreto Armado
A. Consideraciones Generales
Para determinar las mximas fuerzas de seccin (momentos
flectores, fuerzas
axiales y cortantes) se utilizaron espectros reducidos con el
coeficiente de
reduccin R dado por la norma E030 ( Diseo Sismo resistente )
para la
estructuracin predominante en cada una de las dos direcciones
principales de
anlisis. Las fuerzas de diseo de las secciones de concreto se
obtuvieron de los
mximos esfuerzos producidos segn las combinaciones de cargas
estipuladas en
la norma de concreto Armado E060 en la seccin 10.2 (Resistencia
Requerida).
Adicionalmente a lo estipulado en la Norma E060 para el diseo
sismo resistente
de elementos de concreto armado se considero lo estipulado en la
Norma de
Construccin de Concreto Estructural ACI 318-2003 la cual
menciona en el
Captulo 21 Disposiciones Especiales para el Diseo Ssmico en la
seccin 21.2
Requisitos Especiales. Dice lo siguiente:
En regiones de elevado riesgo ssmico o para estructuras a las
que se les ha
asignado un comportamiento ssmico o categora de diseo alto
(Categora A),
deben usarse prticos especiales resistentes a momento, cuyos
elementos
estructurales cumplan con las Disposiciones Especiales para el
Diseo Ssmico.
Cabe mencionar que segn propuesta del ACI para edificaciones en
regiones de
riesgo ssmico moderado o para estructuras a las que se les a
asignado un
comportamiento ssmico o categora de diseo intermedio (categora
A) la
resistencia de diseo al corte de vigas y columnas se tomar al
mayor de las
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
producidas en base a la suma del corte asociado con el
desarrollo del momento
nominal del elemento en cada extremo restringido de la luz libre
ms el corte
producido por cargas factorizadas gravitacionales y El corte
mximo obtenido
delas combinaciones de cargas de diseo que incluye el efecto
ssmico E,
considerando E como el doble de lo prescrito por el cdigo de
diseo ssmico
vigente.
De los resultados obtenidos para la fuerza de corte considerando
en la
combinacin de cargas el factor de carga asociado a E como el
doble de su valor
(propuesta del ACI) y el obtenido de considerar la mxima de la
combinacin de
cargas establecidas en la norma E060 se ha considerado para el
diseo por corte
el mximo obtenido segn las combinaciones de carga de la Norma
E060 puesto
que este valor es mayor al obtenido segn la propuesta del
ACI.
B. Verificacin de Losas
Se modelo la estructura como un sistema de entramado de viguetas
apoyadas,
monolticamente en sus apoyos, esto debido a que segn la Norma
Tcnica de
Concreto Armado E060 la cual estipula lo siguiente Cuando una
barra concurre en
otra que es 8 veces ms rgida, puede suponerse que esta barra est
empotrada
sobre la ms rgida, por lo tanto se supondr que los apoyos de la
viguetas (vigas)
pueden ser modelados como articulados o simplemente apoyados.
Para el anlisis
se consideraron todas las cargas uniformemente distribuidas,
para obtener el
mayor momento positivo, se tuvo en cuanta la posibilidad de que
las cargas
alternasen los distintos paos. Para la estimacin de los momentos
mximos
negativos se supuso el total de la carga muerta y carga
sobrecarga en todo el
largo de los paos En el modelo se consider a los apoyos de la
losa sobre vigas
como articulados. El modelo se realiz en programa de computadora
Etabs
Versin 9.5.0.
C. Verificacin de Vigas
El diseo de la seccin se realiz segn lo estipulado en la norma
de Concreto
Armado E060 para el diseo de elementos en flexin; as mismo se
verific los
requerimientos estipulado en las Disposiciones especiales para
el Diseo Ssmico.
Se consider una cuanta mnima de 14/ fy (segn el ACI min=0.33%),
cabe
mencionar que segn la Norma Peruana E060 la cuanta mnima es del
orden del
0.24 %. Se consider la cuanta mxima de 0.025 segn el ACI, se
verifico que las
reas de acero propuestas en la cara de los nudos y a lo largo
del elemento
cumplan con las Disposiciones Especiales para el Diseo Ssmico.
El diseo por
corte de los elementos se realiz considerando como fuerza de
corte al mayor de
los calculados a partir de las resistencias nominales de las
secciones con el rea
propuesta considerando el 1.25 del esfuerzo de fluencia del
acero en traccin y la
proveniente del mximo producida por la combinacin de cargas ( la
combinacin
mxima de cargas fue obtenida en el programa ETABS considerando
los
esfuerzos ms desfavorables producidos segn las combinaciones de
cargas
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
estipuladas para el diseo de los elementos de concreto armado
segn la Norma
E060 y los requerimientos estipulados en la Norma de Diseo sismo
resistente
E030) La distribucin del refuerzo por corte se realiz
considerando los
espaciamientos mximos permitidos para elementos diseados para
resistir fuerza
por sismo. Estos espaciamientos fueron calculados considerando
el mximo
espaciamientos producido entre los considerados por
confinamiento a un
espaciamiento mximo de d/4 y los requeridos para absorber las
fuerzas de corte
determinadas en base a los momentos nominales de vigas y la
mxima fuerza de
corte producida de las combinaciones de cargas incluido el
sismo, el
espaciamiento determinado segn lo descrito anteriormente fue
repartido en la
seccin crtica equivalente a una distancia de 2h; fuera de la
longitud de
confinamiento el espaciamiento fue determinado con un
espaciamiento de d/2.
D. Verificacin de Columnas
Para el diseo de columnas se realiz un diseo biaxial. Para
considerar los
efectos de esbeltez se hace referencia a lo estipulado en la
Norma E060
(seccin12.10.2) por lo cual se realiz la amplificacin de
momentos usando un
anlisis P - considerando las cargas gravitacionales (Cargas
muertas y
sobrecargas). El anlisis se realiz en el programa ETABS. En la
verificacin del
refuerzo se consider una cuanta mnima de 1% de acuerdo a la
norma vigente
E060 ( seccin 12.4.2 ) Cabe indicar que la norma tambin dispone
( seccin 12.5
) que Cuando un elemento sujeto a compresin tenga una seccin
transversal
mayor a la requerida por condiciones de carga, el refuerzo mnimo
y la resistencia
ltima podrn basarse en un rea efectiva reducida mayor o igual a
del rea
total: Asimismo, en reglamento ACI establece que para elementos
sometidos a
compresin con una carga actuante Pu 1.fc.Ag estos elementos
deben cumplir
los requerimientos de miembros en flexin (min=0.33%). Sobre esta
base se
concluye que el refuerzo longitudinal es suficiente. Tambin se
compar la fuerza
cortante resistente (suma de fuerzas cortantes en base a los
momentos nominales
de vigas considerando el 1.25 del esfuerzo de fluencia del acero
en la parte
superior e inferior de la columna) con la fuerza cortante
requerida segn el anlisis
para estimar la resistencia del concreto frente a fuerzas
cortantes. Los
requerimientos establecidos para el refuerzo transversal se
encuentran detallados
en la seccin 13.7 (Disposiciones Especiales para el Refuerzo
Transversal en
Elementos que Resistan Fuerzas de Sismo).Se verific la formacin
de rtulas en
las secciones crticas de vigas en ambas direcciones de tal
manera de garantizar
la formacin de rtulas plsticas se realice primero en la vigas
para lo cual se
determin las resistencias nominales de vigas concurrente en el
nudo en cada
direccin en base al 1.25 de esfuerzo de fluencia del acero en
traccin . Para esto
se consider la expresin propuesta por el ACI con un factor de
1.2 de la siguiente
manera: Mnc1.2Mnv; los momentos nominales en las columnas
fueron
determinados usando el mtodo de compatibilidad de deformaciones
la cual tiene
como ecuacin de diseo Pu=Cc+Ts (Donde Cc representa la compresin
del
concreto y Ts representa la traccin del acero).Cabe sealar que
en la Norma
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
E060 el factor especificado para la ecuacin de verificacin de
rtulas plsticas es
de 1.4 con lo cual en algunos nudos no se cumple esta condicin;
esto es
comprensible debido a las nuevas exigencias dela norma actual
E030 no son
consideradas en la norma E060.La distribucin de acero de por
corte se realiz en
pase a lo estipulado segn la Norma E060.
E. Verificacin de Escaleras
El diseo de escaleras se realiz considerando que estas son
elementos de
escapeen caso de que ocurra un siniestro (sismo, incendio,
etc.). Las escaleras
son elementos muy rgidos, por lo que su mala ubicacin en planta
puede ubicar
problemas de torsin ssmica. El diseo ssmico se realiz en el
programa ETABS
considerando el espectro de repuesta para una edificacin de
categora A
F. Verificacin de Cimentaciones
Las zapatas de las estructuras planteadas han sido dimensionadas
de acuerdo a
las cargas verticales a las que se encuentra sometida de tal
manera de obtener
una presin de contacto contra el terreno casi uniforme en toda
la cimentacin,
esto se trata de conseguir haciendo coincidir la ubicacin de la
resultante de
cargas actuantes en cada zapata con su centro de gravedad. El
anlisis se realiz
despreciando el efecto hiperesttico de las columnas como si la
viga estuviese
simplemente apoyada. Cabe mencionar que mejores modelos se
pueden lograr
modelando la cimentacin y la superestructura, en forma conjunta;
para estudiar
su comportamiento en forma global en lo referente a esfuerzos,
deformaciones y
costos, ya que al asumir condiciones de empotramiento no siempre
se refleja en el
suelo y tipo de cimentacin optado. En estos modelos planteados
el suelo puede
ser modelado a travs de resortes estticos equivalentes a nivel
de base, rigidez
(esttica) cero-frecuencia. Por masas continuas y resortes
distribuidos vertical a
travs del perfil del suelo. Elementos finitos, admite cambios de
la rigidez del
suelo, modelar el amortiguamiento radial. Todos estos modelos
pueden ser
analizados en los softwares avanzados de computadora, tales como
el Etabs.
La edificacin consta de 02 mdulos uno de 02 pisos y el otro de
03 pisos
respectivamente
10.00 CLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGN NORMA DE DISEOSISMO
RESISTENTE E - 030.
A. MDULO I:
CLCULO DEL CORTANTE EN LA BASE DEL CASO ESTTICO.
Por requerimientos de la norma E030 la estructura debe estar
sometida por lo menos al
90 % de la fuerza esttica basal para estructuras irregulares y
el 80 %de esta fuerza para
estructuras regulares.
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
PRIMER MODULO:
Primer piso: Consta de ambientes destinados a la ejecucin de
diversas
actividades destinadas a la atencin del ciudadano y trabajos
propios de la
comisaria, atencional nio y adolescente, seccin de trnsito,
Servicio de guardia-
prevencin, cuarto de armera, SS.HH y cochera.
Segundo piso: Consta de un comedor, cocina, cuarto de descanso
femenino y
masculino, oficina de Logstica y SS.HH.
Tercer piso: Auditorio o saln de reuniones, Consta de un armazn
de prticos de
concreto Armado, techo de tijerales de acero. Asi mismo algunos
ambientes en
albailera confinada destinados a cuarto de equipos, grupo
electrgeno y SS.HH.
Cumple con el requerimiento de fuerza esttica basal con ms del
80% para
estructuras regulares
Para el clculo de los desplazamientos y derivas, a los
resultados del anlisis los
multiplicamos por el 75% del coeficiente de reduccin ssmica R y
comprobamos si
estn sobre el valor mximo que estipula la norma. El
desplazamiento mximo en
cualquier punto evaluado para estructuras de concreto armado no
debe ser mayor al 0.7
% de la altura al nivel de referencia al que se evala, por lo
tanto la deriva mxima ser =
0.007 Procedemos a evaluarlos desplazamientos Slo nos interesan
los resultados del
anlisis dinmico.
Procedemos a evaluar los desplazamientos para el diafragma del
primer nivel,
seleccionamos la tabla Diaphragm CM Displacements.
Story Diaphragm Load UX UY UZ RX RY RZ POINT X
STORY1 D1 Csx 0.0013 0 0 0 0 0 25.5 20.57
STORY1 D2 CsY 0 0.0003 0 0 0 0.00001 25.5 20.57
0.0013
0.0068
OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO ES
multiplicado por 0.75R
Procedemos a evaluar las derivas, evaluaremos primero las
derivas para el
diafragma, seleccionamos el cuadro DiaphragmDrifts.
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Story Item Load Point X Y Z DrittX DrittY
STORY1 Diaph D1 X Csx 40 42.65 7.15 3.2 0.000473
STORY1 Diaph D1 Y Csx 31 0 7.15 3.2 0.000005
STORY1 Diaph D1 X CsY 40 42.65 7.15 3.2 0.000007
STORY1 Diaph D1 Y CsY 31 0 7.15 3.2 0.00014
MAYOR DESPLAZAMIENTO ES 0.000473
multiplicado por 0.75R 0.0024833
OK
Mximos desplazamientos de puntos
MAYOR DESPLAZAMIENTO PISO 1 0.0013 0.0004 0.0008 0.0005 0.00112
0.00001
multiplicado por 0.75R 0.0068 0.0021 0.0042 0.0026 0.0059
0.0001
OK OK OK OK OK OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO PISO 2 0.0085 0.004 0.0017 0.00105 0.0016
0.0006
multiplicado por 0.75R 0.0446 0.0210 0.0089 0.0055 0.0084
0.0032
OK OK OK OK OK OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO PISO 3 0.0465 0.0036 0.0010 0.0006 0.0007
0.0007
multiplicado por 0.75R 0.2442 0.0189 0.0053 0.0030 0.0036
0.0036
OK OK OK OK OK OK
B. MDULO 2:
CLCULO DEL CORTANTE EN LA BASE DEL CASO ESTTICO.
Por requerimientos de la norma E030 la estructura debe estar
sometida por lo
menos al 90 % de la fuerza esttica basal para estructuras
irregulares y el 80 %de
esta fuerza para estructuras regulares.
SEGUNDO MODULO:
Primer piso: Consta de ambientes destinados a mdico legista,
RR.HH y SS.HH.
Segundo piso: Consta de una sala de cmara de video.
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
Cumple con el requerimiento de fuerza esttica basal con ms del
80% para
estructuras regulares
Para el clculo de los desplazamientos y derivas, a los
resultados del anlisis los
multiplicamos por el 75% del coeficiente de reduccin ssmica R y
comprobamos si
estn sobre el valor mximo que estipula la norma. El
desplazamiento mximo en
cualquier punto evaluado para estructuras de concreto armado no
debe ser mayor al 0.7
% de la altura al nivel de referencia al que se evala, por lo
tanto la deriva mxima ser =
0.007 Procedemos a evaluarlos desplazamientos Slo nos interesan
los resultados del
anlisis dinmico.
Procedemos a evaluar los desplazamientos para el diafragma del
primer nivel,
seleccionamos la tabla Diaphragm CM Displacements.
Story Diaphragm Load Ux Uy Rx Ry Rz Point X Y Z
STORY1 D1 Csx 0.0003 0 0 0 0 56 4.458 13.8 3.1
STORY1 D1 Csy 0 0.0012 0 0 0 56 4.458 13.8 3.1
0.0012
0.0063
OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO ES
multiplicado por 0.75R
Procedemos a evaluar las derivas, evaluaremos primero las
derivas para el diafragma,
seleccionamos el cuadro Diaphragm Drifts.
Story Item Load POINT X Y Z DrittX DrittY
STORY1 Diaph D1 x Csx 33 5.375 27.85 3 0.00011
STORY1 Diaph D1 x Csx 32 8.95 27.85 3 0.000004
STORY1 Diaph D1 x Csx 33 5.375 27.85 3 7E-06
STORY1 Diaph D1 x Csx 31 1.8 27.85 3 0.00051
0.00051
0.00267
OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO ES
multiplicado por 0.75R
Mximos desplazamientos de puntos.
MAXIMO DESPLAZAMIENTOS UX UY UZ RX RY RZ
MAYOR DESPLAZAMIENTO PISO 1 0.0003 0.0012 0.0006 0.00114 0.00028
0
multiplicado por 0.75R 0.0016 0.0063 0.0032 0.0060 0.0015 0
OK OK OK OK OK OK
MAYOR DESPLAZAMIENTO PISO 2 0.0027 0.0078 0.0012 0.00168 0.00075
0.00062
multiplicado por 0.75R 0.0142 0.0410 0.0063 0.0088 0.0039
0.0033
OK OK OK OK OK OK
-
Mg. Ing. Proyectos Miguel E. Crdova Cano
|
BIBLIOGRAFA
1. Normas Peruanas de Estructuras. Normas Tcnicas para Suelos y
Cimentaciones E050
, Normas Tcnicas para Concreto Armado E060 , Norma Tcnicas de
Albailera E070 ,
Norma Tcnica de Edificacin E030 Diseo Sismo resistente, Norma de
Cargas E020 .
Lima Per.
2. Captulo Peruano del American Concrete Institute ACI 318 2003:
Normas de
Construcciones en Concreto Estructural I , Edicin 2000 , Lima -
Per.
3. Dr. Jorge Alva Hurtado, Dr. Hugo Scaletti Farina, Ing. Julio
Rivera Feijo, Ing. Roberto
Morales M., Ing. Luis Zegarra C., Ing. Eduardo Gamio A., Ing.
Cesar Fuentes Ortiz,
Ing. Carlos Casabonne R.: Cimentaciones de Concreto Armado en
Edificaciones, ACI,
Segunda Edicin 1993.
4. Dr. Luis Miguel Bozzo Rotondo, Dr. Horia Alejandro Barbat
Barbat: Diseo Sismo
rresistente de Estructuras, Instituto de la Construccin y
Gerencia, Edicin2001 - 2002.
5. Ing. Angel San Bartolom, Anlisis de Edificios, Pontificia
Universidad Catlicadel Per,
1998 Lima Per
6. Ing. Roberto Morales Morales : Diseo en Concreto Armado,
Instituto de la
Construccin y Gerencia, Edicin 2001 - 2002.
7. Ponencias II Congreso Nacional de Estructuras y Construccin,
ACI Per, Diciembre
del 2000.
8. Ponencias XIII Congreso Nacional de Ingeniera Civil, XIII
CONEIC 2001Puno,
Noviembre del 2001
9. Juan Ortega Garca: Concreto Armado I y II, Cuarta Edicin,
Setiembre 1993.Lima -
Per.
10. Wilson E. Habibullac: The ETABS 9.5.0