EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH PROPIETARIO: Gobierno Regional de Ancash–Sub Región Pacifico FECHA:
Diciembre del 2012
CAPITULO I.- GENERALIDADES La presente Memoria de Cálculo del Análisis y Diseño Estructural se establece para el proyecto en estudio, y tiene como finalidad describir las verificaciones de la configuración estructural planteada y su buen comportamiento en estado de servicio y ante una eventualidad sísmica severa, teniendo en consideración que la ubicación de nuestra región se encuentra comprendida en la zona de más alta actividad sísmica del Perú. En nuestro caso la concepción estructural corresponde a un Sistema de Pórticos de Concreto Armado y Muros de Albañilería, como elementos resistentes, los cuales actúan en las direcciones x e y respectivamente, cimentados sobre una Cimentación Superficial mediante zapatas conectadas con vigas de conexión, y con elementos que no tienen una función netamente estructural como son las tabiquerías que intervienen para cerrar los ambientes, pero que también se encuentran confinados, cumpliendo las normas de albañilería. Se tendrá en consideración para la verificación del diseño, la Norma de Diseño Sismo resistente E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones, la misma que establece los requisitos mínimos para que las edificaciones tengan un adecuado comportamiento sísmico. Para la realización del proyecto se han definido en bloques funcionales, conformado por ambientes para consultorios externos e internos, servicios generales, entre otros. UBICACION: El presente proyecto se encuentra ubicado en la Mza. “A” Lote “2” correspondiente al Equipamiento Urbano Servicio de Salud en el Distrito de Santa, Provincia del Santa y Departamento de Ancash. OBJETIVO: El trabajo propuesto tendrá el objetivo, según las Normas Peruanas, de
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asegurar las condiciones de distorsiones máximas permisibles establecidas en la norma sísmica E-030 de los bloques, mediante el análisis utilizando un programa de computo y la memoria de cálculo del diseño de los elementos estructurales.
CAPITULO II.- ESTRUCTURACIÓN Y MATERIALES a. Concreto.- La resistencia en general será de 210kg/cm2 de resistencia a la compresión para las Zapatas, Vigas de Conexión, Columnas, Vigas, Cisternas y Losas Aligeradas. Para los elementos no estructurales tales como las columnetas y vigas de confinamiento de albañilería, se ha considerado un concreto f’c=175kg/cm2, concreto de f’c=140kg/cm2 para los sobrecimientos reforzados, mientras que en los cimientos corridos se consideró una resistencia de 100kg/cm2. b. Acero de refuerzo.- El acero usado debe cumplir las normas usadas con un esfuerzo de fluencia especificado de 4200kg/cm2 en barras de acero corrugado, los recubrimientos se tomarán de acuerdo a las normas con un espesor aproximado de 2,5cm en elementos de menos de 25cm y de 4,0cm en el resto. c. Albañilería.- Ladrillos sólidos de arcilla cocida tipo IV KK 18 huecos con una resistencia de un mínimo de 45kg/cm2 con morteros 1:5 sin cal y endentaciones en uniones con el concreto a modo de lograr una verdadera integración entre los elementos de concreto y de albañilería. Para la Albañilería: Pilas: f’m = 85 kg/cm2
CAPITULO III.- ANÁLISIS Y DISEÑO PARÁMETROS SÍSMICOS Y CARGAS DE SERVICIO PARÁMETROS PARA DEFINIR LA FUERZA SÍSMICA El modelo estructural planteado, se analizará por cargas sísmicas (Análisis Estático). Para lo cual definiremos los parámetros sísmicos de diseño, cargas y sobrecargas, teniendo en cuenta las Normas Peruanas de Estructuras: Norma de Diseño Sismo Resistente E 030, Norma de Cargas E 020. Parámetro de Zonificación (Z): Nuestro departamento se encuentra comprendida dentro de la zona III según el Mapa de Zonas Sísmicas, asignándosele un factor de zona Z = 0.40.
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Coeficiente de Uso (U): Se ha considerado con la Categoría A, a la cual le corresponde un Coeficiente de Uso e Importancia U = 1.5 Parámetros de suelo (S): El terreno de Fundación para la estructura presenta características mecánicas y estratos definidos en el Estudio de suelos respectivo, del cual se establece que presenta un Suelo intermedio correspondiéndole un período Tp = 0.6 y un factor de amplificación de suelo S = 1.20. Factor Amplificación Sísmica (C): La amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo será: C ≤ 2.50 …………. C=2.50 Coeficiente de Reducción (R): Para nuestro caso se usará un coeficiente de reducción de Fuerza Sísmica R = 8 Aceleración Espectral (Sa):
Sa =
ZUCS P R
CARGAS DE SERVICIO Las dimensiones de vigas, columnas, losas aligeradas, escaleras y vigas de conexión cumplen con los requisitos mínimos exigidos según la Norma Peruana de Concreto Armado E-060 respecto a peraltes mínimos. Las cargas actuantes usadas en el análisis estructural consideran: Carga Muerta y Carga Viva: CARGA MUERTA: Losa Aligerada
:
300 kg/m2
Acabados
:
100 kg/m2
Tabiquería Móvil (Futura)
:
100 kg/m2
Ambientes en general
:
300Kg/m2
Escaleras
:
400Kg/m2
CARGA VIVA:
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MÉTODOS PARA EL ANALISIS Y DISEÑO Todos los elementos de la estructura se diseñan en base de efectos de fuerzas y momentos, los cuales se determinan por medio del análisis por cargas verticales y por carga de sismo. REQUISITOS GENERALES DE RESISTENCIA Al diseñar cada uno de los elementos de una estructura de concreto armado, se debe asegurar que las resistencias de diseño sean por lo menos iguales a las resistencias requeridas, las cuales se determinan amplificándose las cargas y con las combinaciones que manda el reglamento. Resistencia Requerida: La resistencia requerida (U) para cargas muertas (CM), cargas vivas (CV) y cargas de sismo (CS) deberá ser como mínimo: U = 1.5 CM + 1.8 CV U = 1.25 (CM + CV ± CS) U = 0.9 CM ± 1.25 CS Estas tres combinaciones representan las cargas que por lo general se representan en el diseño de estructuras convencionales, sin embargo pueden existir otras cargas particulares que podían presentarse. Resistencia de Diseño: La resistencia de diseño se toma como la resistencia nominal (resistencia proporcionada considerando el acero realmente colocado) multiplicada por un factor φ de reducción de resistencia. Los valores del factor de reducción de resistencia φ son los siguientes: Para flexión sin carga axial Para flexión con carga axial de tracción
φ = 0.90 φ = 0.90
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Para flexión con carga axial de compresión y para comprensión sin flexión: Elementos con refuerzo en espiral
φ = 0.75
Otros elementos
φ = 0.70
CRITERIOS DE ESTRUCTURACION Y DISEÑO La estructuración de la edificación ha sido configurada teniendo en cuenta su función arquitectónica y las soluciones de las cargas de gravedad y sísmicas, buscando un equilibrio entre seguridad, resistencia y economía. En el presente proyecto se ha tratado de que la estructura sea lo más rígida posible, Para tal caso, es probable que la rigidez de los tabiques de ladrillos sea muy pequeña en comparación con la de los elementos de concreto armado y muros de albañilería que tienen mayor rigidez.
CODIGOS ESTRUCTURALES Se elaboro la presente Memoria teniendo en cuenta los siguientes códigos o normas estructurales vigentes a la fecha indicada de desarrollo del presente documento: - E020: Norma de cargas. - E030: Norma de diseño sismorresistente. - E050: Norma de suelos y cimentaciones. - E060: Norma de Concreto Armado y comentarios. - E070: Norma de albañilería. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES. Una vez adoptado el tipo de estructura, el paso siguiente es determinar las dimensiones preliminares de cada uno de los elementos, haciendo uso de los métodos de predimensionamiento; tratando de no alejarse del diseño arquitectónico y teniendo en cuenta las condiciones sísmicas de la zona. Se predimensionaron los siguientes elementos: Zapatas, Vigas, Columnas y Aligerados; entre los más importantes.
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PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Las vigas deben tener suficiente peralte para proporcionar buena rigidez lateral a los pórticos y no de mayor cantidad de acero que lo recomendado. Para determinar el predimensionamiento de las vigas se hará uso del criterio práctico siguiente: h = L / 10 h = L / 12 h
: peralte de viga
L
: luz libre. La luz libre será la mayor de todas, para poder rigidizar el sentido más débil.
Así se obtuvo pórticos principales con vigas peraltadas de 0.25x0.45m, 0.25x0.40m, 0.25x0.35m y secundarias de 0.25x0.35m y 0.25x0.30m. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS Para el edificio que tenemos, contamos con pórticos, y muros de albañilería que va a dotar de rigidez lateral y resistencia, a su vez, para que las columnas cumplan con su función vamos a suponer una sección en que la carga axial en servicio produzca un esfuerzo de compresión en el orden de 0.45 f ‘c, o sea de 94.50 Kg / cm 2. El diseño del sistema adoptado permite reducir significativamente los momentos en las columnas debido a la fuerza sísmica. Con estas dimensiones trataremos que el sistema se comporte cumpliendo con las normas de Diseño Sismorresistente. Así tenemos columnas de 0.25x0.40m, 0.25x0.30m y 0.25x0.25m en los bloques considerados. PREDIMENSIONAMIENTO DE ALIGERADOS Se ha dimensionado losas aligeradas armadas en un sentido con viguetas de ancho b=40cm y peralte d=17.5cm, con espesor de 20cm, definidas por el criterio práctico siguiente: h = L/21 h
: peralte de losa
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L
: luz libre. La luz libre será la mayor de todas.
CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL La estructuración se ha trabajado sobre el diseño arquitectónico planteado, el cual será ajustado a las necesidades del sistema estructural del mismo. El sistema estructural planteado
es una estructura conformada básicamente por
pórticos y muros de albañilería, ubicados lateralmente para dar simetría a la estructura. El material estructural empleado es el concreto armado y para la tabiquería se propone el material de construcción convencionalmente usado en este tipo de estructuras. Los elementos estructurales principales para el análisis y diseño de la estructura están constituidos por vigas, columnas, muros, y cimentación. Adicionalmente a éstos, pero de menos importancia tenemos los tabiques y parapetos. Los elementos estructurales verticales como las columnas tienen secciones en forma rectangular. Las dimensiones de las vigas se adoptaron de tal forma que entre la viga y columna “en lo posible” no se tenga la relación viga fuerte y columna débil. CONCEPCION DE LOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES Los elementos no estructurales están constituidos por los muros de división de los ambientes, llamados también tabiquería, también están constituidos por la carpintería de madera o metálica que se colocará en la estructura. Para que los elementos no intervengas en el análisis estructural, éstos se deben aislar, de esta forma se logra que no interactúen con los elementos estructurales del edificio. Este aislamiento generalmente se logra mediante la colocación de una junta de dilatación de 1”, rellenada con espuma plástica alta densidad y sellada con un sellador de junta. MODELO ESTRUCTURAL El modelo estructural debe considerar todas las características de la estructura que influyen en la respuesta ante las solicitaciones de las fuerzas externas, más adelante se explicará la formulación del modelo estructural.
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Para el cálculo por cargas de gravedad y cargas de sismo y sus combinaciones de cargas se utilizó el Programa SAP-2000. Se ha modelado con elementos tipo FRAME, y considerando los muros con elementos SHELL con un espesor de 14 cm. En el modelo para el análisis se consideró una distribución espacial de masas y rigideces que sean adecuadas. El modelo estructural es el mismo para el análisis por cargas verticales (carga muerta y carga viva) como para el análisis de cargas de sismo. La diferencia
son las
características propias de las cargas actuantes y los grados de libertad que se deseen obtener. En el análisis por carga de sismo se determinó que los nudos de la cimentación estarán restringidos al movimiento pero sujetos a rotación en las tres direcciones globales de la estructura. En el análisis por cargas verticales las restricciones en los nudos cambian, se consideran empotrados en la base y los demás nudos se someten a las restricciones de los nudos maestros. CAPITULO IV.- CONCLUSIONES Habiéndose realizado el Análisis y Diseño del Sistema Estructural, se concluye: - La propuesta Estructural de los Bloques, establecidos
por
la
Norma
de
Diseño
cumplen con los requisitos mínimos Sismorresistente
E030,
referidos
a
desplazamientos máximos y capacidad de resistencia de los elementos, (ver cuadro de desplazamientos y distorsiones en Anexos) CAPITULO V.- RECOMENDACIONES Se recomienda, que en la etapa de ejecución de la obra, se tenga especial cuidado en el control de calidad de agregados, agua, proporciones de mezcla, encofrados, acero no contaminado, y consolidación del concreto, para garantizar que la resistencia de los elementos diseñados tenga el comportamiento según el análisis estructural. Así mismo, los márgenes de seguridad que por la naturaleza de la obra es necesario cumplir para garantizar la homogeneidad y monolitismo de la estructura en el proceso constructivo. CAPITULO VI.- RESULTADOS DEL DISEÑO
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- Sistema Estructural Sismorresistente - Análisis Sísmico Estático - Desplazamientos Laterales según Norma E 030. - Diseño de los Elementos Principales de Concreto Armado según Norma E- 060. - Anexos de Tablas de Diseño Sismo resistente
SISTEMA ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE El sistema estructural del proyecto consta de varios bloques tal como se muestra en los planos. A. CIMENTACIÓN. Para el cálculo de la cimentación se utilizó una resistencia de terreno σt= 0.85kg/cm², según el Estudio de suelo correspondiente; se adoptó una cimentación con zapatas conectadas siguiendo los ejes de los elementos estructurales. Las vigas de conexión de 0.25 x 0.50m, 0.25x0.40m con dimensiones y armaduras correspondientes se detallan en los planos. El concreto a emplear será de resistencia f¨c = 210 kg /cm². Se usara una cimentación conformada por cimientos corridos y aislados con una profundidad mínima de 0,90m a partir del nivel de terreno existente. B. ESTRUCTURA. La estructura es un sistema Aporticado mixto con muros de albañilería. Todos los muros de albañilería laterales tendrán interacción con el pórtico estructural, excepto los Muros bajos (alféizar). Todos los muros bajos (alféizar) de albañilería serán aislados del sistema estructural. Todas las medidas y armaduras correspondientes constan en los planos. El concreto a emplear en los elementos principales de la estructura será de resistencia f´c = 210 kg /cm².
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ANÁLISIS SÍSMICO - ESTATICO. El Análisis Sísmico se hizo por el Método Dinámico (Superposición Modal Espectral) teniendo en cuenta los 6 primeros modos de vibrar. Este método representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel de la edificación Parámetros sísmicos: Altura de la edificación hn=3.00m Periodo Fundamental: El periodo fundamental para cada dirección se estimará con la siguiente expresión:
T =
hn CT
Donde: CT = 35
para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada
sean únicamente pórticos. Tx = 3.00 / 35 = 0.08 seg. CT = 60
para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto
armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros de corte. Ty = 3.00 / 60 = 0.05 seg. Fuerza Cortante en la Base:
V=
ZUCS ⋅P R
PESO DE LA ESTRUCTURA - ANALISIS ESTATICO NORMA E-0.30 BLOQUE 1-2 NIVEL
AREA (M2)
Ton/m2
Peso (Ton)
Xcg(mt)
Ycg(mt)
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1
78.05
0.95
74.15
6.05
3.225
PESO DE LA ESTRUCTURA - ANALISIS ESTATICO NORMA E-0.30 BLOQUE 3 NIVEL 1
AREA (M2) 134.00
Ton/m2 0.95
Peso (Ton) 127.30
Xcg(mt) 6.70
Ycg(mt) 5.00
PESO DE LA ESTRUCTURA - ANALISIS ESTATICO NORMA E-0.30 BLOQUE 4 NIVEL 1
AREA (M2) 262.40
Ton/m2 0.95
Peso (Ton) 249.28
Xcg(mt) 8.53
Ycg(mt) 8.185
PESO DE LA ESTRUCTURA - ANALISIS ESTATICO NORMA E-0.30 BLOQUE 5 NIVEL 1
AREA (M2) 110.08
Ton/m2 0.95
Peso (Ton) 104.58
Xcg(mt) 7.227
Ycg(mt) 5.354
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CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION X-X BLOQUE 1-2 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 74,150 74,150
(Mts.) 3.00
Pi x hi / Pi x hi
Pi x hi 222,450 222,450
1.000
( V -Ft ) (Kg.) 16,684
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 16,684
Ft
Fi ( X-X)
(Kg.) -
(Kg.) 16,684 16,684
CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION Y-Y BLOQUE 1-2 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 74,150 74,150
(Mts.) 3.00
Pi x hi 222,450 222,450
Pi x hi / Pi x hi
( V -Ft )
1.000
(Kg.) 22,245
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 22,245
Ft (Kg.) -
Fi (Y-Y) (Kg.) 22,245 22,245
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CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION X-X BLOQUE 3 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 127,300 127,300
(Mts.) 3.00
Pi x hi / Pi x hi
Pi x hi 381,900 381,900
1.000
( V -Ft ) (Kg.) 28,643
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 28,643
Ft
Fi ( X-X)
(Kg.) -
(Kg.) 28,643 28,643
CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION Y-Y BLOQUE 3 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 127,300 127,300
(Mts.) 3.00
Pi x hi 381,900 381,900
Pi x hi / Pi x hi
( V -Ft )
1.000
(Kg.) 38,190
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 38,190
Ft (Kg.) -
Fi (Y-Y) (Kg.) 38,190 38,190
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CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION X-X BLOQUE 4 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 249,280 249,280
(Mts.) 3.00
Pi x hi / Pi x hi
Pi x hi 747,840 747,840
1.000
( V -Ft ) (Kg.) 56,088
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 56,088
Ft
Fi ( X-X)
(Kg.) -
(Kg.) 56,088 56,088
CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION Y-Y BLOQUE 4 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 249,280 249,280
(Mts.) 3.00
Pi x hi 747,840 747,840
Pi x hi / Pi x hi
( V -Ft )
1.000
(Kg.) 74,784
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 74,784
Ft (Kg.) -
Fi (Y-Y) (Kg.) 74,784 74,784
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CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION X-X BLOQUE 5 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 104,580 104,580
(Mts.) 3.00
Pi x hi / Pi x hi
Pi x hi 313,740 313,740
1.000
( V -Ft ) (Kg.) 23,530
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 23,530
Ft
Fi ( X-X)
(Kg.) -
(Kg.) 23,530 23,530
CALCULO DE FUERZAS ESTATICAS EQUIVALENTES (N.T.E E-030) – SISMO EN DIRECCION Y-Y BLOQUE 5 NIVEL
Pi
hi
1
(Kg.) 104,580 104,580
(Mts.) 3.00
Pi x hi 313,740 313,740
Pi x hi / Pi x hi
( V -Ft )
1.000
(Kg.) 31,374
(Pi x hi / Pi x hi) x ( V Ft) (Kg.) 31,374
Ft (Kg.) -
Fi (Y-Y) (Kg.) 31,374 31,374
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DESPLAZAMIENTOS LATERALES (NORMA E-030) BLOQUE 1 - 2 DESPLAZAMIENTOS DEL CENTRO DE MASA SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd Inelástico 1
0.142
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.082
4.5
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd 1
0.149
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.072
4.5
Unidades en Centímetros Relativo
0.852
0.852
Inelástico
Relativo
0.367
0.367
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0028 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0012 0.005
Unidades en Centímetros Inelástico
Relativo
0.894
0.894
Inelástico
Relativo
0.323
0.323
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0029 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0010 0.005
DESPLAZAMIENTOS LATERALES (NORMA E-030) BLOQUE 3 DESPLAZAMIENTOS DEL CENTRO DE MASA SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd Inelástico 1
0.151
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.087
4.5
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd 1
0.158
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.076
4.5
Unidades en Centímetros Relativo
0.906
0.906
Inelástico
Relativo
0.390
0.390
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0030 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0013 0.005
Unidades en Centímetros Inelástico
Relativo
0.945
0.945
Inelástico
Relativo
0.343
0.343
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0031 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0011 0.005
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DESPLAZAMIENTOS LATERALES (NORMA E-030) BLOQUE 4 DESPLAZAMIENTOS DEL CENTRO DE MASA SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd Inelástico 1
0.181
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.106
4.5
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd 1
0.194
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.101
4.5
Unidades en Centímetros Relativo
1.086
1.086
Inelástico
Relativo
0.476
0.476
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0036 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0016 0.005
Unidades en Centímetros Inelástico
Relativo
1.162
1.162
Inelástico
Relativo
0.452
0.452
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0039 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0015 0.005
DESPLAZAMIENTOS LATERALES (NORMA E-030) BLOQUE 5 DESPLAZAMIENTOS DEL CENTRO DE MASA SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd Inelástico 1
0.159
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.091
4.5
MAXIMOS DESPLAZAMIENTOS SISMO EN LA DIRECCION X-X Nivel Elástico Rd 1
0.167
6
SISMO EN LA DIRECCION Y-Y Nivel Elástico Rd 1
0.082
4.5
Unidades en Centímetros Relativo
0.954
0.954
Inelástico
Relativo
0.411
0.411
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0032 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0014 0.005
Unidades en Centímetros Inelástico
Relativo
1.00
1.00
Inelástico
Relativo
0.370
0.370
h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0033 0.007 h (entrepiso) Distorsión Limite E030 300 0.0012 0.005
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DISEÑO DE COLUMNAS.Datos:f’c=210 Kg/cm2,
fy=4200 Kg/cm2
Acero mínimo E060 (11.5.2):
Amin =
0.8 f c' b d fY
Área calculad Refuerzo a (cm2) asignado
Área asignada Verificación (cm2)
Descripción
Sección (cm2)
COLUMNA C-1
25 x 40
12.20
6Ø 5/8"+2Ø1/2”
14.42
COLUMNA C-2
25 x 30
9.14
4Ø 5/8"+2Ø1/2”
10.46
COLUMNA C-3
25 x 25
6.84
4 Ø 5/8"
7.92
… OK!!!
COLUMNA C-4
15 x 45
8.10
8 Ø 1/2"
10.16
… OK!!!
DISEÑO DE VIGAS.Datos:f’c=210 Kg/cm2, b= 0.25m,
fy=4200 Kg/cm2, Ø = 0.90, β = 0.85 d= variable
Acero mínimo E060 (11.5.2):
Amin =
A min = 2.14 cm2
0.8 f c' b d fY
… OK!!!
… OK!!!
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
Sección Descripción (cm2) VIGA PRINCIPAL
VIGA PRINCIPAL
VIGA PRINCIPAL
VIGA SECUNDARI A
Área de acero calculada (cm2) A. ref. (-)
6.68
25 x 45 A. ref. (+)
6.44
A. ref. (-)
4.36 2.48
A. ref. (+)
4.18
A. ref. (-)
4.81
25 x 35
2.14 A. ref. (+)
4.66
A. ref. (-)
3.26
25 x 30
30 x 20
VIGA DE BORDE
15 x 20
Refuerzo asignado
Área asignada (cm2)
4 Ø 5/8"
7.92
4 Ø 5/8"
7.92
2 Ø 5/8" + 1 Ø 1/2"
5.23
2 Ø 5/8" + 1 Ø 1/2"
5.23
2 Ø 5/8" + 1 Ø 1/2"
5.23
2 Ø 5/8" + 1 Ø 1/2"
5.23
2 Ø 5/8"
3.96
2.83
25 x 40
VIGA CHATA
Área mínima acero (cm2)
… OK!!!
… OK!!!
… OK!!!
1.79 A. ref. (+)
3.02
A. ref. (-)
3.23
… OK!!! 2 Ø 5/8"
3.96
3 Ø 1/2"
3.81
1.21 A. ref. (+)
-
3.14
-
-
Verific.
… OK!!! 3 Ø 1/2"
3.81
4 Ø 1/2"
5.08
… OK!!!
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
DISEÑO DE ALIGERADOS.Como modelo tipo tomaremos el Aligerado del Bloque 2 TIPO D, donde:
CARGA MUERTA PESO LOSA
300.00
Kg/m2
PISO + CIELO RASO TABIQUERIA
100.00 Kg/m2 100.00 Kg/m2
WD= 500.00
Kg/m2
WL= 300.00
Kg/m2
CARGA VIVA
WU= 1.5WD+1.8WL WU= 1,290.00 CARGA POR VIGUETA
1) Datos:
f’c=210 Kg/cm2, b= 0.40m,
d= 0.175m
516 Kg/ml
2) Momentos según Coeficientes ACI Apoyo 1
(Tn.m)
Apoyo 2
1/24
Apoyo 3
1/9
1/24
1/11 Longitud (m)
Kg/ml
fy=4200 Kg/cm2
bw= 0.10m,
Carga por vigueta:
516.00
Kg/m2
2. 90
1/11 2. 90
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
3) Acero Mínimo:
Amin =
0.8 f c' b d fY
A min = 0.483 cm2 4)
Acero obtenido (cm2): Apoyo 1
Apoyo 2
0.33
0.834 0.68
5)
Apoyo 3 0.33 0.68
Acero Colocado en Planos (cm2): Apoyo 1
Apoyo 2
1.27
Apoyo 3
1.27 1.27
Apoyo 1 1φ1/2”
1.27 1.27
Apoyo 2
Apoyo 3
1φ1/2” 1φ1/2”
1φ1/2” 1φ1/2”
DISEÑO DE ZAPATA Z-1.Como Modelo tomaremos el Eje Central del Bloque 4 en Z-1 se tiene: 1) Datos:
f’c=210 Kg/cm2, Pd = 9,511.90 Kg Pl = 3,170.60 Kg Gt = 0.85Kg/cm2 Pz = 10% P
b= 0.25m t= 0.40m
fy=4200 Kg/cm2
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
2.- a.- Dimensionamiento en planta. P = Pd + Pl P = 12,682.50 kg. Pz est. =
1,268.25 kg.
Az = (P + Pz) / Gt Az = 16,412.64 cm² A = (Az )½ + ( t - b ) / 2 A =
128.11 cm
A =
130.00 cm
B = (Az )½ - ( t - b ) / 2 B =
128.11 cm
B =
130.00 cm
Az =
16,900 cm²
Az = A x B
m=(A-t)/2 m =
45 cm
2. b- Dimensionamiento en elevación. 1. Corte Por Punzonamiento : Pu = 1.5 x Pd + 1.8 x Pl Pu = 19,974.90 kg. Wu = Pu / Az Wu = Esfuerzo Permisible:
1.18
kg / cm²
Vuc = 0.27 x ø x ( 2 + 4/ßc ) x ( f'c )½
ßc = t / b , ø = 0.85
Vuc =
19.95 Kg/cm².
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
Vucm. = 1.1 x ø x ( f'c )½ Vucm = ===>
Vuc =
13.55 Kg/cm².
13.55 Kg/cm².
Esfuerzo Cortante: Vu = Wu [ A x B - ( t + d ) ( b + d ) ] / [ 2d ( b + t + 2d )] Dmin =
40
cm.
Vu = ===>
Vu < Vuc
1.05 Kg/cm².
Cumple.
2. Corte por Flexión: Vc = Wu ( m - d ) / d Vc =
0.148 Kg/cm².
Vcm = ø x 0.53 x ( f'c )½ Vcm = ===>
Vc < Vcm
6.53 Kg/cm².
Cumple.
3. Cálculo del Momento: 2
1
1 b t
A Mu1-1 = ( Wu x A x m² ) / 2
2
B
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
Mu1-1 = 155317.50 kg/cm² Mu2-2 = ( Wu x B x m² ) / 2 Mu2-2 = 155317.50 kg/cm² 4. Cálculo del Acero.
( Verificar que cumpla el acero mínimo y chequear diámetros)
Mu = ø x As x fy ( d - As x fy / ( 1.7x f'c x b ) ) Reemplazando los valores y despejando As tenemos: As1-1 =
5.36 cm²
Asmin = 0,0018 x A x h h=
50.00
cm
Asmin =
11.70
cm²
As1-1< Asmin ===>
As =
11.70
Cm²
Usamos : Dv5/8" =
9 1.587
Ø 5/8" Cm
@ = ( A - 2 ( recub.+ Dv / 2 ) ) / ( # v - 1 ) @=
15
cm
Reemplazando los valores y despejando As tenemos : As2-2 =
5.36 cm²
Asmin = 0,0018 x B x h h=
50.00
cm
Asmin =
11.70
cm²
As1-1< Asmin ===>
As =
11.70
cm²
Usamos : Dv5/8" =
9 1.587
@ = ( B - 2 ( recb.+ Dv / 2 ) ) / ( # v - 1 ) @=
15
cm
0 5/8" Cm
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
5. Verificación por Adherencia:
( verificar los diámetros)
Ld = m - recb Ld =
40
cm.
Ld1 >= 0.06 x Av x fy / ( f'c )½ Ld1 =
Av de 5/8" =
34.40
cm.
Ld2 =
40.0
cm.
Ld3 =
30.0
cm.
1.98
cm²
Ld2 >= 0.006 x Dv x fy
===>
Ld > Ld1, Ld2, Ld3; cumple.
6. Verificación por Transferencia de Esfuerzos: fa = Pu / b x t fa =
19.97 kg/cm²
fau =
124.95 kg/cm²
fau = ø x 0,85 x f'c ø = 0.70
Fau = ø x 0,85 x f'c x ( A2 / A1 )½ ( A2 / A1 )½ = 2 Fau =
249.9 kg/cm²
====> fa < Fau , cumple ( no necesita pedestales ni bastones ) 7. Peso de la zapata. Pz = A x B x h x Pe
Pe = Peso especifico del concreto
Pz =
2028.00 kg.
Pz est. =
1268.25 kg.
EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO: “RECONSTRUCCION Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE SALUD DEL CENTRO DE SALUD SANTA - MICRORED SANTA, DISTRITO SANTA, PROVINCIA SANTA - REGION ANCASH”
==== >
Pz <= Pz est.
====>
CUMPLE
Referencias Reglamento Nacional de Edificaciones Norma de Edificaciones en Concreto Estructural ACI 318-02. Norma de Cargas E-020 Norma de Diseño Sismorresistente E 030. Norma de Concreto Armado E 060. Norma de Albañilería E 070. Concreto Armado – Ing. Antonio Blanco Blasco Análisis Sísmico de Edificios – Meli-Bazan CSI BERKELEY. Manual SAP2000. California–USA 2004 Cimentaciones de concreto armado en edificaciones, Varios, ACI-UNI.