“Ampliación y Mejoramiento de la Infraestructura Infraestructura I.E. Paillardelle” Memoria de Cálculo Estructura: Auditorio
Sección I
INFORMACION GENERAL
Objetivo
-
Presentar una memoria de cálculo para el Expediente Técnico “Ampliación, Mejoramiento de la Infraestructura de I.E. Paillardelle, Distrito de Coronel Gregorio Albarracín Lanchipa - Tacna - Tacna”.
Información de la Estructura
Ubicación del edificio Uso Sistema de techado
: : :
Altura de piso a techo Altura del Edificio Área de terreno Capacidad Portante del Suelo
: : : :
Tacna, sobre suelo intermedio. Auditorio Losa aligerada, espesor t = 20 cm. Tijeral de Dos Aguas Ver plano de Arquitectura. Ver plano de Arquitectura. 785.90m2 2.565 kg/cm2 – Df = 1.40 m. 3.108 kg/cm2 – Df = 1.60 m.
Normatividad
-
RNE E-030, Reglamento Nacional de Edificaciones para el análisis sísmico de las edificaciones.
-
RNE E-060, Reglamento Nacional de Edificaciones para el diseño para elementos de concreto armado.
-
RNE E-020, Reglamento Nacional de Edificaciones utilizada como referencia para la aplicación de cargas en distintos tipos de estructuras.
-
ACI 318-05, Utilizada como referencia del diseño en el programa
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ETABS ver 9.6.0.
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Características de los Materiales Concreto
Concreto de Fundaciones. Concreto de Losa y Estructura. Acero de refuerzo longitudinal. Acero de refuerzo transversal. Peso del concreto asumido. Módulo de elasticidad Módulo de Poisson
F’c = 210 Kg/cm2 F’c = 210 Kg/cm2 Fy = 4,200 Kg/cm2 Fy = 4,200 Kg/cm2 Wc= 2,400 Kg/m3 E210 = 217,370.65 Kg/cm2 µ= 0.20
Albañilería y tabiques
Ladrillos clase II Huecos Mortero tipo P2 Pilas: resistencia a compresión Muretes: resistencia a corte puro Peso del muro de albañilería. Peso del muro tabique. Módulo de elasticidad Módulo de corte Módulo de Poisson
t = 15 cm Cemento-arena 1: 4 f´m = 35 kg/cm2 = 350 ton/m2 V´m = 5.0 kg/cm2 = 50 ton/m2 Wt= 1800 Kg/m3 Wt= 1450 Kg/m3 Em = 20,000 kg/cm2 Gm = 8,000 kg/cm2 µ = 0.25
Propiedades del Suelo
Presión admisible
σadm
Peso propio del suelo Angulo de Fricción
2.565 kg/cm2 – Df = 1.40 m. 3.108 kg/cm2 – Df = 1.60 m. γ = 2.041 g/cm3 θ° = 39.26°
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Estructuración
Columnas
Las columnas son ubicadas correspondientemente para su análisis y diseño. Vigas
Las vigas se encuentran dividas en 2 tipos, las vigas principales y secundarias, las ultimas solo cargaran su peso propio y el del tabique ubicado en su parte superior, adicionalmente como condición de la arquitectura, se utilizara en ambos casos una base de 25 cm. Losas
Las losas son aligeradas armadas en una sola dirección con una luz máxima de 4.23 metros, usando ladrillos pirámide 15 cm.
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Sección II
PREDIMENSIONAMIENTO
En esta parte se “comprobará” las dimensiones obtenidas del plano de arquitectura, en su defecto se cambiaran algunos valores para ajustarlos de manera de obtener el mayor beneficio posible, respetando en lo posible el criterio del plano de arquitectura. Losas
Las losas son elementos que hacen factible la existencia de los pisos y los techos de una edificación, tiene la función principal de transmitir las cargas de gravedad hacia las vigas. Para su predimensionamiento se tomará la distancia más larga en la dirección de la V-S, la forma más generalizada es aquel que toma como peralte L/24
Lmax. 4.27
h
L 3.20 0.13mts. 24 24 . .
Vigas El predimensionamiento que se realizara a continuación es solo a medida de comprobación de la sección ya establecida por la arquitectura, para lo cual se utilizara una relación empírica la cual es aquella que toma como peralte L/12 de la luz y como ancho aproximadamente la mitad del peralte Nomenclatura: -
-
b = Ancho de viga h = Altura de la viga L = Luz de la viga
Vigas Principales En este caso se va a utilizar la ecuación empírica h=L/12 para poder predimensionar el peralte de la viga principal la cual se encargara de trasmitir la carga de la losa hacia las columnas, para tal caso se utiliza la luz más grande siendo esta la mas critica.
Lmax. 6.05mts.
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h
L 4.20 0.35mts. 12 12 . . b 0.40 ∗ 0.40 b 0.20 0.25m.
Vigas Secundarias Para el caso de las vigas secundarias, se va a utilizar la ecuación empírica h=L/14 para poder pre-dimensionar el peralte de la viga secundaria, esta viga tiene un peralte menor que el de la primaria, debido a que solo se comporta como un elemento de enlace que carga con su propio peso y con el de los tabiques sobre ella: Lmax. 3.13mts.
h
L 4.60 0.38mts. 12 12 Se asume . . b 0.50 ∗ 0.30 b 0.15 0.25m.
Se asume el mismo peralte de viga secundaria y primaria para las Aulas y Comedor de manera que este no afecte la arquitectura de los bloques.
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Columnas
Como ya se sabe las columnas son uno de los elementos estructurales más importantes, puesto que su falla pone en grave riesgo de colapso a la estructura en general, es por ello que se tiene q comprobar si la presunción hecha en el plano de arquitectura es válida, para ello se utilizara la siguiente formula. bxT
C ∗ Pg ∗ #pisos n ∗ f′c
Donde: P = Peso Total f’c = Resistencia del Concreto n = Coeficiente C = Coeficiente de Amplificación b = Lado X-X T = Lado Y-Y Valores de “n” y Coeficientes de Amplificación “C” por tipo de columna: Paracolumnasdecentro n 0.30 Paracolumnasdeborde n 0.20 Paracolumnasdecentro C 1.10 Paracolumnasdeborde C 1.30
La carga a utilizar será considerada de 1Tn/m2 en piso típico y 0.7 Tn/m2 en azotea
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Sección III
ANALISIS DE CARGAS
Cargas Unitarias Pesos Volumétricos
-
Peso volumétrico del concreto armado Peso volumétrico de la tabiquería
: 2.40 ton/m3 : 1.45 ton/m3
Carga Muerta
-
Peso propio de la losa de techo Peso de piso terminado Peso de los tabiques h= variable
: t = 20 cm = 0.30 ton/m2 : 0.10 ton/m2 : variable
Carga Viva
-
Sobrecarga piso típico en oficinas Sobrecarga piso típico en aulas Sobrecarga piso típico en corredores Sobrecarga de azotea
: 0.25 ton/m2 : 0.25 ton/m2 : 0.40 ton/m2 : 0.10 ton/m2
Combinación de Cargas
Las siguientes combinaciones de carga vienen expresadas para el diseño en la norma NTP E060 de concreto armado Carga Viva y Carga Muerta Carga de Sismo Dirección X-X positivo Carga de Sismo Dirección X-X negativo Carga de Sismo Dirección Y-Y positivo Carga de Sismo Dirección Y-Y negativo Solo Carga Muerta y Sismo X-X positivo Solo Carga Muerta y Sismo X-X negativo Solo Carga Muerta y Sismo Y-Y positivo Solo Carga Muerta y Sismo Y-Y negativo
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1.4 1.7 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9 0.9 0.9
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Sección IV
ANALISIS SISMICO
Parámetros sísmicos
Los siguientes parámetros se han seleccionado de la norma NTP E-30, para lo cual se ha utilizado como referencia la ubicación, el tipo de suelo, sistema estructural y el uso de la edificación, con lo cual se concluyeron los siguientes datos: Factor de Zona:
La Edificación se ubicó en el departamento de Tacna y según el mapa de zonificación sísmica, está se encuentra en la zona 3. Z=
0.40
Factor Uso:
Por ser un Centro Educativo, pertenece a la Categoría de Edificaciones importantes (Categoría "A"). 1.5
U=
Factor Suelo:
La edificación se encuentra ubicada en Suelo Intermedio (S2). S=
1.2
Tp =
0.60
seg
Coeficiente de Reducción de Fuerza Sísmica:
La edificación analizada en la dirección "X", "Y" es una estructura irregular Estructura:
Auditorio: RX =
6.0
Sistema Porticado - Irregular
RY =
6.0
Sistema Porticado - Irregular
Ingreso de Auditorio: RX =
8.0
Sistema Porticado - Regular
RY =
8.0
Sistema Porticado - Regular
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ESTRUCTURA: AUDITORIO Espectro de Respuesta – Eje X-X
Espectro de Respuesta – Eje Y-Y
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ESTRUCTURA: INGRESO DE AUDITORIO Espectro de Respuesta – Eje X-X
Espectro de Respuesta – Eje Y-Y
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Modelamiento
El Modelamiento del edificio se realizo utilizando el programa asignaron los valores anteriormente mencionados.
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ETABS ver.9.6.0 al
cual se le
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Periodos, Frecuencias y Participación de Masa
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ESTRUCTURA: AUDITORIO MODOS Y PERIODOS DE VIBRACION
Mode
Period
UX
UY
UZ
1
0.1851
62.9924
0.0000
0
2
0.1606
0.0000
65.5359
0
3
0.1575
0.9996
0.0000
0
4
0.0448
9.8764
0.0000
0
5
0.0443
0.0000
34.4641
0
6
0.0439
26.1316
0.0000
0
EJE
ESTRUCTURA: INGRESO DE AUDITORIO MODOS Y PERIODOS DE VIBRACION
Mode
Period
UX
UY
UZ
1
0.0949
0.0000
36.1828
0
2
0.0827
99.9992
0.0000
0
3
0.0742
0.0000
63.8172
0
Página 16
EJE
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Desplazamientos y Distorsiones DESPLAZAMIENTOS Y DISTORCIONES DEL PROGRAMA
SISMO EN X
STORY
DISP-X
DISP-Y
DRIFT-X
DRIFT-Y
PISO 2
0.322865
0.033136
0.000651
0.000065
PISO 1
0.063921
0.007427
0.000291
0.000034
EJE "X"
DESPLAZAMIENTOS DESP. RELATIVO
DESP. ABSOLUTO h Piso
DESPL PROGRAMA
PISO
DESPL.PROG*0.75*R
EN CM
DISTORSION X
4.00 PISO 2
0.25894
1.16525
1.16525
0.003
2.00 PISO 1
0.06392
0.28764
0.28764
0.001
Rx =
6
Irregular
Dist. Max. =
0.007
DESPLAZAMIENTOS
DIST. ABSOLUTO PISO
DISTORCION PROGRAMA
DIST.PROG*0.75*R
PISO 2
0.000651
0.002930
PISO 1
0.000291
0.001310
DEL PROGRAMA
SISMO EN Y
STORY
DISP-X
DISP-Y
DRIFT-X
DRIFT-Y
PISO 2
0.000001
0.233142
0.000001
0.000464
PISO 1
0.000001
0.049355
0.000001
0.000224
EJE "Y"
DESPLAZAMIENTOS DESP. RELATIVO
DESP. ABSOLUTO h Piso
DESPL PROGRAMA
PISO
DESPL.PROG*0.75*R
EN CM
DISTORSION X
4.00 PISO 2
0.18379
0.82704
0.82704
0.002
2.00 PISO 1
0.04936
0.22210
0.22210
0.001
Rx =
6
Irregular
Dist. Max. =
DESPLAZAMIENTOS
DIST. ABSOLUTO PISO
DISTORCION PROGRAMA
DIST.PROG*0.75*R
PISO 2
0.000464
0.002088
PISO 1
0.000224
0.001008
Página 17
0.007
“Ampliación y Mejoramiento de la Infraestructura I.E. Paillardelle” Memoria de Cálculo Estructura: Auditorio DESPLAZAMIENTOS Y DISTORCIONES DEL PROGRAMA
SISMO EN X
STORY
DISP-X
DISP-Y
DRIFT-X
DRIFT-Y
PISO 1
0.030413
0.000001
0.000028
0.000001
EJE "X"
DESPLAZAMIENTOS DESP. RELATIVO
DESP. ABSOLUTO h Piso
DESPL PROGRAMA
PISO
2.85 PISO 1 Rx =
DESPL.PROG*0.75*R
0.03041 8
0.18248 Regular
EN CM 0.18248 Dist. Max. =
DISTORSION X 0.0006 0.007
DESPLAZAMIENTOS
DIST. ABSOLUTO PISO
DISTORCION PROGRAMA
PISO 1
DIST.PROG*0.75*R
0.000028
DEL PROGRAMA
0.000168
SISMO EN Y
STORY
DISP-X
DISP-Y
DRIFT-X
DRIFT-Y
PISO 1
0.011841
0.038647
0.000039
0.000127
EJE "Y"
DESPLAZAMIENTOS DESP. RELATIVO
DESP. ABSOLUTO h Piso
DESPL PROGRAMA
PISO
3.05 PISO 1 Rx =
DESPL.PROG*0.75*R
0.03865 8
0.23188 Regular
DIST. ABSOLUTO
PISO 1
DISTORCION PROGRAMA
DIST.PROG*0.75*R
0.000127
Página 18
0.23188 Dist. Max. =
DESPLAZAMIENTOS
PISO
EN CM
0.000762
DISTORSION X 0.0008 0.007
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Cortante Dinámico
El resultado de los cortantes dinámicos en X-X e Y-Y se comparará con el cortante estático respectivo. Estructura:
Auditorio
Cortante Estático Para el obtener el cortante estático, tenemos que utilizar el peso de la edificación, por lo que utilizaremos el programa ETABS ver9.5.0 A partir de este peso se calculara el Cortante Estático Basal.
Estructura:
Auditorio
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Cortante Dinámico
El resultado de los cortantes dinámicos en X-X e Y-Y se comparará con el cortante estático respectivo. Estructura:
Ingreso al Auditorio
Cortante Estático Para el obtener el cortante estático, tenemos que utilizar el peso de la edificación, por lo que utilizaremos el programa ETABS ver9.6.0 A partir de este peso se calculara el Cortante Estático Basal.
Estructura:
Ingreso al Auditorio
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