Memoria de cálculo estructuras.

Memoria de
Cálculo Estructural

MEMORIA DE CÁLCULO
ESTRUCTURAL

"CONSTRUCCION DE AULAS EN LA
IEGECOM DEL CASERIO SARAUZ - DIST.
LA LIBERTAD DE PALLAN, PROVINCIA
DE CELENDIN - CAJAMARCA"

Cajamarca, julio 2011
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL "CONSTRUCCION
DE AULAS EN LA IEGECOM DEL CASERIO SARAUZ - DIST. LA

ING: ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA -1-

Memoria de

LIBERTAD DE PALLAN, PROVINCIA DE CELENDIN -
CAJAMARCA"
1.00 ANTECEDENTES

Con el desarrollo del presente proyecto se busca beneficiar a la comunidad de
“Caserío Sarauz – Distrito la libertad de Pallan – Provincia de Celendín” mediante
la construcción y mejoramiento de la Institución Educativa “IEGECON”. El diseño
Arquitectónico y de Ingeniería proyectado busca satisfacer las necesidades de
educación así como el desarrollo de algunas actividades diversas que se den el
Caserío de Sarauz.
El proyecto obedece a los requerimientos y necesidades de la población.
Con la finalidad de evaluar el desempeño de la estructura proyectada, acorde con las
normas vigentes de diseño sismorresistente, concreto armado y norma de albañilería, se
realizaron los modelos estructurales correspondientes, teniendo como resultado un
comportamiento adecuado según lo estipulado en las Normas antes mencionadas.

2.00 RESUMEN

El presente documento describe el análisis de la edificación destinada a las aulas del
nivel Secundario.

La edificación consta de un módulo.

 Modulo 1: Consta de Un piso, el cual consta de 3 Aulas.

Este módulo ha sido proyectado en base a un sistema dual, albañilería confinada y
pórticos de concreto armado.

Una ventaja que se presenta en este tipo de sistema es que se logra anular los
momentos en la base de las columnas ubicadas en la parte central de los ambientes en
la dirección corta del edifico producidos por efectos dinámicos tales como un sismo.

3.00 CARÁCTERÍSTICAS DE LAS EDIFICACIONES

3.1 Módulo 1 (Tres Aulas):

3.1.1 Sistema Dual - Albañilería confinada en la dirección Corta y Pórticos de
Concreto Armado en la Dirección Larga.
3.1.2 Número de pisos proyectados:
El proyecto contempla la construcción de Un nivel.

4.00 PARAMETROS UTILIZADOS PARA EL ANÁLISIS
4.1 Características de la Estructura:


Memoria de

Tipo de Estructura: Sistema Dual, Albañilería Confinada – Pórticos.
Número de Pisos: 1 Piso

 Acero(A615-G60) fy = 4200kg/cm2 γ = 7.85 t/m3

 Concreto Armado f’c = 210 kg/cm2E = 15,000 √f’c = 217370.651Kg/cm2.
γ = 2.4 t/m3

 Mampostería (Solida) f’m = 65 kg/cm2 E = 500f’m γ = 1.8 t/m3
4.2 Especificaciones de análisis y diseño:

CARGAS PERMANENTES (G).

Carga Muerta:
Cobertura de Teja andina 0.0560 Tn/m2
CARGAS VARIABLES (Q).

Cargas Vivas Centros Educativos:

Cubiertas 0.050 Tn/m2
Granizo en Techo de Tijerales (Cubiertas - CG) 0.015 Tn/m2
Para calcular la carga de granizo asumimos una altura de acumulación de
granizo de 15 mm.

G = Peso especifico del granizo * altura de acumulación

= 1000(Kg/m3)*0.015m

SNOW = 15 Kg/m2.

Carga Viva para el montaje, Se considerara a diez personas con un peso
promedio de 80 Kg, se tiene:

nùmeropersonas * peso 10 * 80( Kg )
L= =
luz 15m
LIVE = 53.3 Kg/m

Techo en tijerales (Cubiertas):
Velocidad de diseño del viento:
La velocidad de diseño del viento hasta 10 m de altura será la velocidad
máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación (Ver Anexo 2)


Memoria de

pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseño del viento en cada
altura de la edificación se obtendrá de la siguiente expresión, según anexo 2.

Vh : velocidad de diseño en la altura h en Km/h
V : velocidad de diseño hasta 10 m de altura en Km/h
H : altura sobre el terreno en metros
Para Cajamarca la velocidad de diseño hasta 10m de altura
V = 40km/h, por lo que consideraremos 75 Km/h, la altura
H = 4.35m
.
Vh : 62.45 Km/h

Inclinación de techo 14.04º

Carga de Viento:
Velocidad básica del viento: 62.45 Km/hora
Barlovento (Coeficiente eólico de presión)
Dirección del viento Cp = +0.30
Sotavento (Coeficiente eólico de Succión)
en las caras opuestas a la dirección del viento Cs = - 0.60
Variación de temperatura: 20º C

CARGAS ACCIDENTALES (A).
Carga de Sismo : Análisis Modal.
4.3 Características de los materiales:

 Resistencia a la Compresión de Vigas, columnas : fć = 210.0 Kg / cm2.
 Resistencia a la Compresión Cimentación : fć = 175.0 Kg / cm2.
 Resistencia a la Compresión en Escaleras : fć = 175.0 Kg / cm2.
 Resistencia a la Compresión en Columnas de tabiques y parapetos
: fć = 175.0 Kg / cm2
 Módulo 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 : γ = 2400.0 Kg / m3.
 Peso unitario de albañilería : γ = 1800.0 Kg / m3.
 Esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo : fy = 4200.00 Kg / cm2.
 Resistencia de las unidades de mampostería: f´b = 130.0 Kg / cm2.
 Prismas de mampostería Mortero PC – 1 : f´m = 65.0 Kg / cm2
 Módulo de Elasticidad de mampostería : Em = 32 500.0 Kg/ cm2
 Módulo de Corte : Gm = 5 000 Kg / cm2.
 Relación de Poisson del Concreto : µ = 0.20
 Relación de Poisson de las unidades de mampostería : µ = 0.25

4.4 Parámetros Empleados para el Análisis Dinámico dirección corta E030R3
(Albañilería):


Memoria de

DETERMINACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL
DATOS GENERALES DE DISEÑO
DE LA ESTRUCTURA
Departamento Cajamarca
Zona Sísmica 3 MÉTODO DINÁMICO
Factor de Zona Z= 0.40 ANÁLISIS POR SUPERPOSICIÓN ESPECTRAL
CONSTRUCCION DE AULAS
EN LA IEGECOM DEL
Edificación CASERIO SARAUZ Aceleración Espectral
Tipo de Edificación Esencial S a = Z.U.C.S.g .R -1
Categoría de la Edificación A Determinación del Factor de Amplificación Sismica y la
Factor de Uso U= 1.50 Aceleración Espectral
Sistema
Sistema Estructural Factor de Amplificación Sísmica
Dual
Factor de Ductilidad R= 3.00 C = 2.5 ( T p / T ) < 2.5
Configuración Estructural Regular Incremento del Periodo Fundamental 0.20 seg
Coeficiente de Reducción R= 3.00 Inicio del Periodo Fundamental 0.10 seg
Tipo de Suelo S3 Periodo Facto de
Suelos Flexibles o
Descripción del Suelo
con estratos de Fundamental Amplificación Espectral
Factor de Suelo S= 1.4 de la Estructura Sísmica Aceleración
Tp = 0.90 T ( seg ) C Sa / g
g =9.81m/s2 Aceleración de la gravedad.

Periodo de vibración.

T = Ct. H (3/4)
H = Altura de Edificación en pies.
Coeficiente Ct.
Ct = 0.03 CºAº
Ct = 0.04 Estructura de Metal.
T = 0.220seg.

4.5 Parámetros Empleados para el Análisis Dinámico dirección Larga
E030R8(Pórticos de Concreto Armado):


Memoria de

DETERMINACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL
DATOS GENERALES DE DISEÑO
DE LA ESTRUCTURA
Departamento Cajamarca
Zona Sísmica 3 MÉTODO DINÁMICO
Factor de Zona Z= 0.40 ANÁLISIS POR SUPERPOSICIÓN ESPECTRAL
CONSTRUCCION DE AULAS
EN LA IEGECOM DEL
Edificación CASERIO SARAUZ Aceleración Espectral
Tipo de Edificación Esencial S a = Z.U.C.S.g .R -1
Categoría de la Edificación A Determinación del Factor de Amplificación Sismica y la
Factor de Uso U= 1.50 Aceleración Espectral
Sistema
Sistema Estructural Factor de Amplificación Sísmica
Dual
Factor de Ductilidad R= 8.00 C = 2.5 ( T p / T ) < 2.5
Configuración Estructural Regular Incremento del Periodo Fundamental 0.20 seg
Coeficiente de Reducción R= 8.00 Inicio del Periodo Fundamental 0.10 seg
Tipo de Suelo S3 Periodo Facto de
Suelos Flexibles o
Descripción del Suelo
con estratos de Fundamental Amplificación Espectral
Factor de Suelo S= 1.4 de la Estructura Sísmica Aceleración
Tp = 0.90 T ( seg ) C Sa / g
g =9.81m/s2 Aceleración de la gravedad.

Periodo de vibración.

T = Ct. H (3/4)
H = Altura de Edificación en pies.
Coeficiente Ct.
Ct = 0.03 CºAº
Ct = 0.04 Estructura de Metal.
T = 0.220seg.

5.00 DEFINIR COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO.


Memoria de

Las combinaciones de diseño se realizaran empleando los coeficientes de
amplificación dados en la norma peruana.
 U = 1.4 CM + 1.7 CV
 U = 1,25 ( CM + CV ± CVi )
 U = 0,9 CM ± 1,25 CVi
 U = 1.25 (CM + CV ) ± Cs
 U = 0.9 CM ± Cs

Combinación de carga de diseño para la dirección X.

 COMB1 = 1.4 CM + 1.7CV
 COMB2 = 1.25(CM + CV ) + Csx
 COMB3 = 1.25(CM + CV ) - Csx
 COMB4 = 0.9 CM + Csx
 COMB5 = 0.9 CM - Csx
 ENVOLX = COMB1+COMB2+COMB3+ COMB4+ COMB5

Combinación de carga de diseño para la dirección Y.

 COMB7 = 1.4 CM + 1.7CV
 COMB8 = 1.25(CM + CV + CVi)
 COMB9 = 1.25(CM + CV - CVi)
 COMB10 = 0.9 CM + 1.25 CVi
 COMB11 = 0.9 CM - 1.25 CVi
 COMB12 = 1.25(CM + CV ) + Csy
 COMB13 = 1.25(CM + CV ) - Csy
 COMB14 = 0.9 CM + Csy
 COMB15 = 0.9 CM - Csy
 ENVOLY = COMB7+COMB8+COMB9+ COMB10+ COMB11 + COMB12 +
COMB13 + COMB14 + COMB15

6.00 ANALISIS ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA RESISTENTE


Memoria de

La edificación se idealizó como un ensamblaje de muros de albañilería confinados por
elementos de concreto armado en la dirección corta y pórticos de concreto armado en la
dirección larga.

Se utilizo en las estructuras planteadas un modelo de masas concentradas considerando
3 grados de libertad para el 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 según la norma vigente E.30.

El análisis estructural de la estructura resistente, se la realizó íntegramente en el
programa ETABS NON LINEAL versión 9.5.0

Las formas de modo y frecuencias, factores de participación modal y porcentajes de
participación de masas son evaluados por el programa. 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 trabajo con el espectro de
diseño de la norma E.30, multiplicando los desplazamientos máximos por el factor
0.75R, obteniéndose estos valores conforme a la norma vigente.

Por requerimientos de la norma E.30 – 2003 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 y cimientos corridos y una viga de
cimentación sobre este cimiento con un peralte de 0.35 de tal manera de absorber los
esfuerzos por flexión producidos en la cimentación.

Los esfuerzos de corte y punzonamiento han sido absorbidos por el concreto.

Entre las ventajas que ofrece emplear este sistema estructural esta: 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 más
aún si los trabajos se llevan en tiempos de lluvia.

7.00 ANÁLISIS DE LOS MUROS DE ALBAÑILERIA CONFINADA


Memoria de

6.1 Consideraciones Generales

El análisis de la edificación se realizo según los requisitos de resistencia y seguridad
estipulados en las normas de albañilería E070 y Sismorresistente E030 vigentes, el
método empleado es el de rotura en la albañilería confinada para lo cual se asume el
comportamiento elástico 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 flexión.

Los elementos de concreto armado han sido verificados ante la acción de un sismo
moderado de tal manera de garantizar la disipación de energía previa a la falla de los
muros, los elementos de confinamiento de los muros han sido diseñados para
soportar la carga que produce el agrietamiento del muro ante sismo severo, de tal
manera de proporcionar una resistencia.
Para determinar las máximas fuerzas de sección (momentos flectores, fuerzas
axiales y cortantes) se utilizaron espectros reducidos con el coeficiente de reducción
R dado por la norma E030 (Diseño Sismorresistente) en cada una de las dos
direcciones principales de análisis. Las fuerzas de diseño de las secciones de
concreto se obtuvieron de los máximos esfuerzos producidos según las
combinaciones de cargas estipuladas en la norma de concreto Armado E.60 en la
sección 10.2 (Resistencia Requerida).

6.2 Análisis por Carga Vertical en la Albañilería Confinada
Se ha verificado que esfuerzo en compresión en la zona inferior de los muros de la
albañilería confinada no sobrepase el 15.0 % de la resistencia a la compresión de la
albañilería F´m σ ≤ 0.15.F´m además si σ > 0.05.F´m se colocará refuerzo
horizontal continuo con un a cuantía ς = 0.1% anclado a las columnas.

6.3 Análisis Elástico ante Sismo Moderado
Se ha evaluado la respuesta de la edificación ante la solicitación de un sismo
moderado el cual equivale al 50% de un sismo severo para lo cual se ha generado
un espectro de pseudos aceleración según lo estipulado e la norma de diseño
sismorresistente E030 vigente considerando un factor de reducción 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:

Ve <
VRi
; (
VRi =.5.v´m.
0 α +
0.23. σ
).t .L
;
1
≤ α ≤1 ; α=
Ve.L
2 3 Me

Donde :
Ve : Fuerza cortante actuante en cada muro del Análisis elástico.
Me : Momento flector actuante en cada muro del Análisis elástico.
v´m : Resistencia característica de muretes a Compresión diagonal
α : Reducción de resistencia al corte por esbeltez del muro
σ : Esfuerzo de compresión axial en el muro.
L : longitud total del muro
t : Espesor del muro

6.4 Evaluación ante Sismo Severo


Memoria de

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 sísmicos en cada Muro (Vu, Mu ) amplificando los
esfuerzos elásticos obtenidos ante sísmo moderado ( Ve, Me ) por el factor
VR1i / Vei verificándose para cada muro que no se agriete ante sismo severo para
lo cual Vu < VR

Además se ha verificado la resistencia de la edificación ante sismo severo en cada
dirección para lo cual debe cumplirse que la suma de resistencia al corte que ofrece
cada muro en el entrepiso sea mayor al corte que se produce en cada entrepiso ante
sismo severo de la siguiente manera:
∑VRi XX = VEni

6.5 Análisis de los elementos de Confinamiento

Con el afán de analizar los elementos de confinamiento bajo la condición del
agrietamiento del muro se ha sometido al modelo matemático a una fuerza que
ocasione una distorsión del orden de 1/200, límite para la resistencia de la
albañilería; es en este estado en el cual se han diseñado los confinamientos.

8.00 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 de 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 Cimientos
corridos, Conectadas con vigas de cimentación, el cimiento formando una sección
“T” invertida la cual proporciona una gran inercia al volteo de la cimentación.

El análisis y diseño estructural de la cimentación ha sido realizado en el software
denominado SAFE Vs. 8.0.0 el cual es un software que permite realizar el análisis
de la cimentación en base al método de elementos finitos permitiendo verificar la
distribución de presiones en la base de los cimientos. Con la finalidad de evaluar los
esfuerzos a los cuales se someterá la cimentación se ha idealizado al suelo por
resorte con una rigidez equivalente a su correspondiente módulo de reacción de la
sub rasante o módulo de Balasto Ks.

9.00 Periodos de Vibración de la estructura.

Modo Period
1 0.242972
2 0.163579
3 0.161333
Estos periodos de vibración son aceptables ya que el periodo de vibración de la
estructura según la formula empírica es 0.220 seg.
Por lo que estos periodos de vibración son aceptables.
10.00 Desplazamiento lateral permisible para concreto armado.


Memoria de

Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY
STORY2 Max Drift X CM 2 0 3 4.32 0.0000690
STORY2 Max Drift Y CM 12 16.52 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift X CV 2 0 3 4.32 0.0000300
STORY2 Max Drift Y CV 12 16.52 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift X CVI 2 0 3 4.32 0.0000010
STORY2 Max Drift Y CVI 65 20.65 3 4.32 0.0000020
STORY2 Max Drift X SPECX 65 20.65 3 4.32 0.0018730
STORY2 Max Drift Y SPECX 48 12.39 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift X SPECY 65 20.65 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift Y SPECY 18 24.78 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift X UDCON1 2 0 3 4.32 0.0001480
STORY2 Max Drift Y UDCON1 12 16.52 3 4.32 0.0000000
STORY2 Max Drift X UDCON2 65 20.65 3 4.32 0.0019110
STORY2 Max Drift X ENVOLX 65 20.65 3 4.32 0.0019110
STORY2 Max Drift Y ENVOLX 31 4.13 3 4.32 0.0000020
STORY2 Max Drift X ENVOLY 2 0 3 4.32 0.0001480
STORY2 Max Drift Y ENVOLY 65 20.65 3 4.32 0.0000030
STORY1 Max Drift X CM 2 0 3 3 0.0000130
STORY1 Max Drift Y CM 15 20.65 0 3 0.0000260
STORY1 Max Drift X CV 2 0 3 3 0.0000100
STORY1 Max Drift Y CV 10 12.39 0 3 0.0000350
STORY1 Max Drift X CVI 149 0 2.4 3 0.0000000
STORY1 Max Drift Y CVI 14 20.65 6 3 0.0000030
STORY1 Max Drift X SPECX 156 8.26 1.8 3 0.0010650
STORY1 Max Drift Y SPECX 10 12.39 0 3 0.0000000
STORY1 Max Drift X SPECY 13 16.52 6 3 0.0000000
STORY1 Max Drift Y SPECY 4 4.13 6 3 0.0000000
STORY1 Max Drift X UDCON1 2 0 3 3 0.0000340
STORY1 Max Drift Y UDCON1 10 12.39 0 3 0.0000940
STORY1 Max Drift X UDCON4 157 8.26 2.4 3 0.0010700
STORY1 Max Drift X UDCON5 157 8.26 2.4 3 0.0010700
STORY1 Max Drift X ENVOLX 2 0 3 3 0.0010860
STORY1 Max Drift Y ENVOLX 10 12.39 0 3 0.0000940
STORY1 Max Drift X UDCON12 18 24.78 3 3 0.0000280
STORY1 Max Drift X ENVOLY 2 0 3 3 0.0000340
STORY1 Max Drift Y ENVOLY 10 12.39 0 3 0.0000940
maximo desplazamiento = 0.0019110
El desplazamiento permisible lateral permisible de entrepiso es de 0.007 pero en la
estructura no se tiene entrepiso, el desplazamiento máximo de estructura es
0.0019110 por lo que es aceptable.


Memoria de cálculo estructuras.

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (20)

Similar a Memoria de cálculo estructuras.

Similar a Memoria de cálculo estructuras. (20)

Último

Último (20)

Memoria de cálculo estructuras.