Memoria de Calculo
MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL AULAS NIVEL PRIMARIO
1.- Descripción del Proyecto.La presente memoria de cálculo corresponde al diseño estructural de Aulas del Nivel Primario que es parte de la edificación con fines de nivel educativo. Esta edificación comprende la construcción de dos ambientes de aula con un área total de 7.40!."!m. La altura libre de la edificación es de #.00m$ asumi%ndose una profundidad de empotramiento a la &apata de ".!0m desde el nivel de terreno natural. 'abe señalar que el nivel de la estructura se()n la propuesta está ".00m por encima del nivel natural$ esto debido a la premisa de diseño que se basa en no cimentar sobre relleno$ *a que los estudios de suelo están basados en la capacidad portante del terreno natural * no del relleno$ aspecto que se recomienda para todo el proceso constructivo.
+ista #, en el modelado estructural del soft-are Etabs +.7./
2.- Dtos del s!elo y ci"entción.Estudio del suelo Antes de acometer cualquier pro*ecto u obra de edificación es necesario conocer las caracter1sticas del terreno. La &ona de estudio se ubica al nor este de la ciudad de 2acna$ 2acna$ en la provincia de 2arata 2arata La estrati(raf1a de esta &ona está conformado por arenas bien (radadas$ arenas (ravosas poco o nin()n fino 3 Arenas Limosas me&cla de limo con baa plasticidad. ,e acuerdo al estudio de suelos se pudo determinar una capacidad portante del terreno de ".5" 6(cm/ a una profundidad de ,esplante de ".!0m desde el terreno natural$ utili&ando un factor de se(uridad de #$ mismo que resultado ser un valor altamente conservador. conservador. 'imentaciones superficiales 8e entiende como cimentación superficial aquella que transmite las car(as de la estructura a las capas más superficiales del terreno sobre un plano de apo*o (eneralmente 9ori&ontal.
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Las cimentaciones superficiales se emplean para transmitir al terreno car(as de uno o varios pilares de la estructura o de los muros de car(a o de contención. La cimentación a emplear serán &apatas aisladas$ debido a que la cobertura es liviana * no forma un diafra(ma ri(ido con los demás elementos estructurales.
#.- Pr$"etros de dise%o :n parámetro de diseño de fundamental importancia está relacionado con la condición de uso a los fines de mantener en condiciones óptimas el estado de la estructura. A ello$ se suma la presencia de instalaciones correspondientes a estructuras de sostenimiento en la cobertura. ;tro parámetro de diseño es la elección del sistema de evacuación * tipo de car(a$ por la presencia de lluvias$ posibles (rani&adas * la presencia de nieve relativamente compacta como se aprecio en la visita a la &ona. La presión que eerce la nieve se 9ará de acuerdo a la norma E.0/0 dependiendo de la pendiente seleccionada se()n el profesional responsable que indica los planos de arquitectura. Por ello para cumplir con la condición de servicio$ * para diseñar espesores de secciones ra&onables se efect)a el cálculo correspondiente bao las normas vi(entes * con la a*uda de los soft-are de cálculo.
&.- Pro'r" de c$lc!lo !tili(do Los pro(ramas Etabs +er .7./$ 8afe +er. "/$ reali&an el cálculo de la estructura tratando de considerar la interacción entre todos los elementos. Etabs +er .7./$ permite reali&ar el cálculo de estructuras tridimensionales$ en(lobándose todas aquellas que pueden modeli&arse dentro de los l1mites del pro(rama$ como pórticos de edificación$ emparrillados$ estructuras de cubierta$ forados reticulares$ etc. 2odas las estructuras que se pueden calcular deben de estar constituidas por nudos * barras$ o modeli&adas en base a estos elementos. Además las barras son consideradas elementos lineales. El pro(rama permite introducir cada tipo de car(a en distintas 9ipótesis. < combina automáticamente las 9ipótesis de car(a se()n unas re(las de combinación preestablecidas$ que responden a las distintas normativas. Etabs +er .7./$ reali&a el cálculo de solicitaciones mediante m%todos matriciales$ mediante el m%todo de la ri(ide&. El pro(rama 8afe +er. "/$ reali&a el cálculo de la cimentación de la estructura calculada previamente. Permite calcular cimentaciones formadas por &apatas aisladas$ centradas$ de medianer1a * de esquina$ unidas por vi(as de centrado * por vi(as conectadas$ as1 como &apatas combinadas.
&.- Estr!ct!r La estructura del aula está compuesta por la estructura metálica =columnas$ vi(as * cobertura>$ columnas * muros de concreto$ losa * la cimentación$ para el cálculo de estos elementos estructurales se 9an usado dos m%todos$ uno estático * otro dinámico. El cálculo estático se 9a reali&ado mediante el diseño de una 9oa de cálculo en Ecel el mismo que 9a sido elaborado en base a m%todos * formulas preestablecidas en las distintas disciplinas de la in(enier1a$ as1 como$ la normativa vi(ente. El cálculo dinámico se 9a reali&ado mediante el uso del pro(rama de cálculo estructural etabs ver .!$ cu*os cálculos * resultados$ sean verificado de acuerdo a la normatividad vi(ente.
&.1. )or"s y doc!"entos de re*erenci Los re(lamentos o normas aplicables a la presente especialidad son ?NE ?e(lamento Nacional de Edificaciones del año /00$ * las si(uientes Normas 2%cnica de Edificación E.0/0 'ar(as
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E.0#0 ,iseño 8ismo@resistente. E.050 'oncreto Armado E.00 Estructuras etálicas A'B@#"C@0! Duildin( 'ode ?equirements for 8tructural 'oncrete$ American 'oncrete Bnstitute.
&.2. +ipótesis ,$sics E) PORTICOS CO) TIERALES METALICOS ,espla&amiento lateral En el presente diseño$ 9abiendo un l1mite máimo para despla&amiento lateral en naves industriales *o armaduras metálicas$ se adopto este valor si(uiente ,espla&amiento máimo Estructuras de acero desnudas Naves industriales
0.0"! 0.0055
,efleiones Las defleiones$ debido a la car(a viva$ car(a de viento * de sismo no ecederán los si(uientes valores
2ec9os$ vi(as * miembros secundarios 2ec9os * elementos secundarios =correas de tec9o * vi(uetas> +i(as apo*o =correas> Armaduras
L #50 L /00 L !00 L 700
E) PORTICOS DE CO)CRETO ARMADO Los despla&amientos laterales * defleiones verticales se efectuara en base a los limites establecidos en la norma E.0#0.
&.#. Mteriles Acero Estr!ct!rl Las planc9as$ barras * perfiles serán de acuerdo a la norma A82 A#5.
Coneiones Las coneiones de la estructura serán soldadas$ * se emplearán electrodos tipo E50. Las coneiones de la estructura con la cimentación serán empernadas$ * se emplearan pernos A82 A#/!.
Concreto r"do Los elementos portantes tales como Fapatas$ columnas$ vi(as * losas se 9arán con una resistencia a la compresión de /"06(cm/. Los elementos de cimentación variarán de acuerdo a lo que indica los planos no siendo menor a un fGc de "406(cm/.
Acero de Constr!cción El acero a utili&ar será de marca reconocida * que cumpla con las normas vi(entes peruanas con una resistencia a la fluencia de 4/00 6(cm/.
/.- CAR0AS SORECAR0AS 3 CAR0A MUERTA Bnclu*e el peso de pórticos$ muros$ tec9os * todas las car(as permanentes de equipos e instalaciones. 8e precisa que las car(as muertas consideradas$ además del peso propio de la estructura$ son 'obertura #0 6(m/ Bnstalaciones col(adas "0 6(m/
,3 CAR0A 4I4A 8obrecar(a Gobierno Regional de Tacna
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La car(a viva m1nima para cualquier pendiente se()n ?e(lamento se tiene #0 6(m/. 'ar(a de Nieve ,e acuerdo a la Norma E.0/0 en Btem #.5."HILa car(a de nieve debe considerarse como car(a viva. No será necesario incluir en el diseño el efecto simultáneo de viento * car(a de nieveH Además en el 1tem #.5.# indica JIb> Para tec9os a una o dos a(uas con inclinaciones comprendidas entre "!K * #0K la car(a de diseño =t>$ sobre la pro*ección 9ori&ontal$ será t M 0$C0 sH. 8e 9a considerado =en vista de la falta de re(istros en un periodo de !0 años en la &ona> que la car(a por nieve será de C0 6(fm/ que equivalen a 0.40m de nieve compacta. 8u selección fue en base de otor(ar un mar(en conservador tratándose de aulas para niños.
c3 CAR0A DE SISMO Las previsiones de car(as s1smicas se 9an considerando se()n la norma E.0#0$ correspondiendo al área donde se ubica el pro*ecto la &ona #. ,e acuerdo a los requerimientos de la Norma E.0#0$ se 9an considerado los si(uientes parámetros para el diseño sismo@resistente
Sa
Aceleración Espectral
Z
Factor de Zona
Z= 0. !Zona "#
$
Factor de Categor%a de Edi&icación
$='.( !Categor%a )A*+ Edi&icación Esencial*#
S
,ar-metro de Suelo
S= '. !Suelo tipo S# Tp= 0./ seg
C
Factor de Ampli&icación S%smica
R
Coe&iciente de Reducción
Sistema ,orticos uctiles en 121 R =3 Sistema Aporticado en 424 R=5
g
Aceleración de la gra6edad
/5'cm7seg
Sa ≈
ZUSC ׿ g R
C ≤¿
2 .5
×(
Tp ) T
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e3. Co",inciones de cr' 8e()n la norma E.00$ considerando el m%todo L?,$ se aplicaron las si(uientes combinaciones de car(as para el diseño estructural a> ".4 , b> "./,O".58O0.!L c> "./,O0.!LO0.!8 d> "./,O".0EO0.!LO0./8
f> "$/, @"$0E O 0$!L O 0$/8 (> 0.,O".0E 9> 0.,@".0E
,onde D 'ar(a muerta debida al peso propio de los elementos * los efectos permanentes sobre la estructura. L 'ar(a viva debida al mobiliario * ocupantes. S 'ar(a de nieve. E 'ar(a de sismo de acuerdo a la Norma E.0#0
5.6 CALCULO7 A)ALISIS RESULTADOS 5.1. Clc!lo de Cr's Dtos prop!estos pr el n$lisis PROPIEDADES DE LOS MATERIALES . Peso volum%trico del concreto c = Q(m#> . ?esistencia del concreto fGc =6(cm/> . ódulo elasticidad concreto Ec =6(cm/> . ?elación de Poisson del concreto v
M M M M
/400 /"0 /"CC"7.C 0./!
. Peso volum%trico de la albañileria =6(m#>
M
"C00
. ?esistencia de la albañiler1a fGm =6(cm/>
M
5!
. ódulo elasticidad concreto Em =6(cm/>
M
#/!00
. ?elación de Poisson del concreto v
M
0./!
Res!"en de cr's en Estr!ct!r Met$lic Espaciamiento entre 2ierales Espaciamiento entre vi(uetas
7.!0 m ".#0 m
'A?RA8 :E?2A8 Peso propio =perfiles metálicos> Peso de 'obertura =teas * otros> Elementos col(antes 'ar(a Permanente Carga Distribuida Permanente
=Estimado por 8oft-are> #0 6(m/ "0 6(m/ 40 6(m/ 52 kg/m (D)
'A?RA8 +B+A8 'ar(a de Nieve =sobrecar(a> 'ar(a ,istribuida por Nieve
C0 6(m/ "04 6(m
Carga de Diseño Qt Carga Desbaan!eada
83.2 kg/m (S) "#8.2 kg/m
'ar(a +iva Carga Distribuida $i%a
#0 6(m/ 3& kg/m (L)
5.2 An$lisis estr!ct!rl y res!ltdos
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Para este caso$ dado que se requiere una sección inicial para el calculo de la estructura$ se procedió a asi(nar en la si(uiente forma 2ieral etálico +i(uetas metálicas
2ubo 'uadrado de #C#C#mm Perfil /L "H"H"CH
8!er(s Ailes en ,rrs de Ti9erl principl 8e procede a modelar la estructura metálica del ambiente de aulas del nivel Primario$ dando como resultado las si(uientes fuer&as aiales máimas
8!er(s iles en :i'!ets ;corres3 En similar forma se procede con los elementos de apo*o directo de la cobertura$ como son las correas
Elemento en 2racción
Elemento en 'ompresión
<.6 DISE=O DE ELEME)TOS De los ele"entos "et$licos
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Lue(o de efectuar las verificaciones respectivas$ se procedió al diseño de los elementos$ tal * como se sustenta en los formatos aduntos a la presente memoria$ dando como resultado lo si(uiente 2ieral etálico +i(ueta etálica
8ecciones tubulares cuadradas de #C#C#mm Perfil /L "H"H"CH =Dridas * ,ia(onales>
Las medidas de las estructuras se muestran en los planos respectivos.
De los ele"entos de concreto 8e procede al cálculo de las áreas de acero con el soft-are Etabs bao los criterios del A'B@#"C@0C$ los resultados se muestran a continuación
Pórtico #@# =,ivide las Aulas> Para las columnas '@" =Laterales> tenemos CS!CH ="5cm/>$ * para la columna '@/ tenemos 4 S!CH. En el caso de las vi(as se aprecia que (obierna la cuant1a m1nima$ vale decir$ 0.##T de /!/!cm$ obteni%ndose /.05cm/ que representa /S"/H corridos. 'omo se puede apreciar no es requerido el uso de bastones de refuer&o. Para las columnas que sirven de apo*o para tierales se requerirá 4S!CHO /S"/H ="".4cm/>.
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