MINISTERIO DE EDUCACION VICEMINISTERIO DE GESTION OFICINA DE INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA
“ADECUACION Y MEJORAMIENTO DE INFRAESTRUC IN FRAESTRUCTURA TURA EDUCATIVA EDUCATIVA Y EQUIPAMIENTO DE LA INSTITUCION INSTIT UCION EDUCATIVA EDUCATIVA " SANTA SAN TA ISABEL" JUNIN HUANCAYO - HUANCAYO"
MEMORIA DESCRIPTIVA DESCRIPT IVA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS
LIMA – PERU JULIO 2012
“ADECUACIÓN, “ADECUAC IÓN, MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA INFRAESTRUCT URA EDUCATIVA EDUCATIVA Y EQUIPAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA “SANTA ISABEL” JUNIN-HUANCAYO-HUANCAYO”
INDICE GENERAL
s u
1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON 1.1. Resumen ………………………………….................... …………………………………........................................... ............................. ...... 1.2. Objetivos Objetivos……………… ……………………..… ……..………………… ………………..……… ..……………………… ……………….... 1.3. Arquitectu Arquitectura.……… ra.……………………… ……………………………… ……………………………… ……………………… ……… 1.4. Consideraciones
Generales
de
diseño
…………………………………….. 1.4.1. 1.4.1. Estudio Estudio del uelo……………… uelo……………………………… …………………………… …………………... ……... 1.4.2. 1.4.2. Caracter!s Caracter!sticas ticas " #ro$iedad #ro$iedades es de los los materiales materiales……………… …………………… …… 1.4.3. 1.4.3. %orma %ormativi tivida dad…… d…………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ………… …
2. ESTRUCTU ESTRUCTURACIO RACION N Y PREDIMENS PREDIMENSIONAM IONAMIENT IENTO O 2.1. #redimensionamiento #redimensionamiento $or Car&as de Gravedad…................. Gravedad…..................................…. .................…. 2.2. #redimensionamiento #redimensionamiento $or Car&as Car&as de ismo.................… ismo.................…………………… ………………… 2.3. Estructuraci'n de #abellones…………………………………………… #abellones……………………………………………... ... 2.4. Car&as $or Gravedad…………………………………………………….. 2.(. Car&as !smicas…………………………………………………………...
. ANAL ANALIS ISIS IS ESTR ESTRUC UCTU TURA RAL L 3.1. )odelo Estructural………………………...……………………………… 3.2. An*lisis de de )odos " +recuencias……………….………………………… +recuencias……………….………………………… 3.3. Resultado
del
An*lisis
$or
su$er$osici'n
Es$ectral………………………. 3.3.1. 3.3.1. Control Control del del ,es$la,es$la-amie amiento nto atera ateral…………… l…………………………… ………………….. ….. 3.4. +uer-a Cortante de ,iseño……………………………………………….. 3.(. /unta de e$araci'n !smica……………………………………………… 3.0. ,ia&ramas
de
+uer-as
"
)omentos……………………………………….. #ortante
del
suelo……………………………………………… 4.2. Car&as
en
la
Cimentaci'n…………………………………………………. 4.3. #resiones
en Págin!
l o … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
!. DISEO DISEO DE LA CIMENT CIMENTA ACION CION 4.1. Ca$acidad
e
el
4.4. A s e n t
“ADECUACIÓN, “ADECUAC IÓN, MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA INFRAESTRUCT URA EDUCATIVA EDUCATIVA Y EQUIPAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA “SANTA ISABEL” JUNIN-HUANCAYO-HUANCAYO”
amientos " ,istorsiones………………………………………….... ,istorsiones…………………………………………........
#. DIS EO EN 1 3 3 1 1 1 12 13 13 1( 1( 3
Págin"
CON CRE TO AR MA DO (.1. ) t o d o
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“ADECUACIÓN, MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA Y EQUIPAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA “SANTA ISABEL” JUNIN-HUANCAYO-HUANCAYO”
……………………............................... (.2. ,iseño #or +le5i'n……………….……………..……………………….. (.3. ,iseño $or +le5o com$resi'n….…………………………………………. (.4. ,iseño $or corte…………………..………………………………………. (.(. ,iseño de osas Ali&eradas………………………………………………. (.0. ,iseño de 6i&as…………………………………………………………...
0
(.. ,iseño de Columnas………………………………………………………
0
(.7. ,iseño de Cimentaciones………………………………………………….
#.$. ,e8le5iones……………………………………………………………….
2
0. DISEO EN ACERO ESTRUCTURAL ……………………………………
3
0.1. )todo de ,iseño…………………………………………………………
4
0.2. ,iseño
4
en
Acero
Estructural……………………………………………….
(
0.3. ,iseño de Estructura met*lica de Cobertura………………………………
0.3.1. 9ijeral #rinci$al…………………………………………………….
7
0.3.2. ,e8le5iones………………………………………………………..
CONCLUSIONES Y COMENTARIOS
BILIOGRAFIA
7
ANE%OS
73
Ane5o 1: ,iseño de 6i&as.
73
Ane5o 2: ,iseño de Columnas.
70
Ane5o 3 ,iseño de ;a$atas.
7 77 7
Págin#
CAPITULO I INTRODUCCI&N 1.1 RESUMEN El desarrollo de la $resente memoria de c*lculo com$rende el an*lisis " diseño de las edi8icaciones a ser construidas $ara el $ro"ecto
n8raestructura Educativa " Equi$amiento de la >nstituci'n Educativa <anta >sabel ? /un!n@uanca"o@uanca"oB. os edi8icios que constitu"en el $ro"ecto est*n constituidos $or 23 $abellones= 12 m'dulos= " obras e5teriores= se&n la si&uiente descri$ci'n: • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
#abell'n <1B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <2B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <3B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <4B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <(B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <0B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <B Administraci'n. D2 niveles #abell'n <7B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <1B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <11B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <12B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <13B %ivel #rimaria. D2 niveles #abell'n <14B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <1(B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <10B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <1B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <17B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <1B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <2B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <21B %ivel ecundaria. D3 niveles #abell'n <22B 9alleres. D2 niveles #abell'n <23B 9alleres. D2 niveles )odulo del Ca8et!n )odulo del Fiosco )odulo del Ca$illa
• • •
)odulo de ub@Estaci'n )odulo del )useo )odulo del #olide$ortivo Dcobertura liviana con estructura met*lica= &rader!as de 4 " 7 niveles= servicios i&inicos $ara ju&adores " $ublico $or se$arado= de$osito $ara material de$ortivo= ambientes $ara administraci'n= escenario con camerinos " de$osito de Educaci'n +!sica.
•
#ortadas de in&reso $rinci$al " secundario
•
Obras e5teriores: Cerco #erimtrico.
as edi8icaciones de los $abellones constan de 1= 2 o 3 $isos= con teco en dos a&uas de concreto armado. El sistema estructural de las edi8icaciones de concreto armado est* con8ormado en &eneral $or un sistema ,ual: A$'rticado de columnas " vi&as= con #lacas de Concreto Armado. os tecos est*n con8ormados $or losas ali&eradas. #ara la cimentaci'n= $or la ca$acidad del terreno D11.4 tnHm2= se i-o uso de -a$atas corridas= se&n las solicitaciones de car&a a las que estar*n e5$uestas. a $ro8undidad de cimentaci'n es 1. m. D#ara Edi8icaciones de 2 niveles " 1. m. D#ara Edi8icaciones de 3 niveles. e desarroll' un modelo tridimensional en el $ro&rama A#2 v 14.1= que 8ue utili-ado $ara reali-ar el an*lisis $or sismo. En dico modelo los tecos 8ueron re$resentados $or dia8ra&mas r!&idos con 3 &rados de libertad. El $roceso de an*lisis " diseño se reali-' si&uiendo el Re&lamento %acional de Edi8icaciones DR.%.E.. a metodolo&!a em$leada $ara el diseño 8ue la de Resistencia= adem*s= en todos aquellos elementos con res$onsabilidad s!smica se reali-' el diseño $or ca$acidad.
1.2 OBJETIVOS El objetivo de la $resenta memoria de c*lculo es $redimensionar " diseñar los elementos resistentes que com$onen las edi8icaciones del $ro"ecto: n8raestructura Educativa " Equi$amiento de la >nstituci'n Educativa <anta >sabelB /un!n@uanca"o@uanca"oB= $ara ase&urar que las estructuras $ro$uestas desarrollen un com$ortamiento ismorresistente satis8actorio en con8ormidad con la %ormatividad vi&ente.
1. ARQUITECTURA a $ro$uesta arquitect'nica contem$la la construcci'n de nuevos edi8icios= se&n los requerimientos de uso. a $ro$uesta arquitect'nica considera los si&uientes elementos:
P'()**+, “1.@ a nueva distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica la sala de coordinaci'n de actas " $romoci'n comunal A#EC= o8icina *rea de $ersona " 8amilia= *rea de asistenta social= *rea de au5iliar turno tarde= *rea de au5iliar= *rea de au5iliara turno tarde " ss.. En el se&undo $iso= se ubicara la coordinaci'n nocturna= *rea de au5iliares turno noce= ,irecci'n turno noce I secretaria= o8icina de tesorer!a " bienes $atrimoniales= almacn "
ss.Ivestidores de mujeres $ara el $ersonal
administrativo.
P'()**+, “2.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica la sala de conei $rimaria= obe $rimaria= a$a8a= all= all de escalera " ss.. mujeres " ss.. disca$acitados mujeres. En el se&undo $iso= se ubicara el de$'sito de material did*ctico nivel $rimaria= conei= sub direcci'n nivel $rimaria I direcci'n nivel $rimaria Iall de es$era= all de escalera " ss.. ombres " ss.. disca$acitados ombres.
P'()**+, “.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica all de in&reso= la sala de $ro8esores de $rimaria= t'$ico de $rimaria= secretaria " arcivo. En el se&undo $iso= se ubica $sico$eda&o&!a= secretaria " es$era del nivel $rimaria= sala de audiovisuales del nivel $rimaria= biblioteca de $rimaria= de$osito de libros.
P'()**+, “!.-
a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica la secretaria= arcivo= sub direcci'n turno tarde= secretaria= es$era= administraci'n secundaria= sub direcci'n administrativa= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= all de escalera= escalera= jard!n " all de in&reso. En el se&undo $iso= se ubica la sala de $ro8esores nivel secundaria= ,e$osito= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= escalera de se&undo nivel " all de in&reso.
P'()**+, “#.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica direcci'n de secundaria= es$era= secretaria= arcivo. la secretaria= arcivo= o8icina de actas " arcivo " la o8icina de matriculas= notas " estad!sticas. En el se&undo $iso= se ubica la &aler!a de circulaci'n= asesor!a de matem*tica= asesor!a de ciencias sociales= asesor!a de 8ormaci'n civica " ciudadana= asesor!a de 8ormaci'n reli&iosa " asesor!a de educaci'n $ara el trabajo. En el tercer $iso= se ubica el aula de orientaci'n $eda&'&ica= $eda&o&!a= &aler!a de circulaci'n= " el *rea de 8ormaci'n reli&iosa.
P'()**+, “.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica la mesa de $artes " all de in&reso. En el se&undo $iso= se ubica tucode >= de$osito de material audio visual " la sala de audio visuales. En el tercer $iso= se ubica el aula de $ersona 8amilia " relaciones umanas= aula de matem*tica= aula de educaci'n art!stica.
P'()**+, “/.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= sala de escolta= o8icina de munici$io escolar= bri&adista cacerista. En el se&undo $iso= se ubica all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= biblioteca secundaria " el de$'sito de libros. En el tercer $iso se ubica: all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula de comunicaci'n= aula de ciencias sociales= istoria= &eo&ra8!a " econom!a.
P'()**+, “ 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= ascensor= aula 1= aula 2= aula 3= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de
ombres= ss.. disca$acitados ombres. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= ascensor= aula 10= aula 1= aula 17= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres= ss.. disca$acitados ombres. En el tercer $iso: cuarto de maquinas.
P'()**+, “$ 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= aula 4= aula (= sala de msica= de$osito de instrumentos de msica. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= aula 1= aula 2= aula 21= de$osito de material de banda.
P'()**+, “10 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= cc@1= crt 1 " aula 0. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= cc@2= crt 2 " aula 22.
P'()**+, “11 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres= ss.. disca$acitados ombres= aula " aula 7. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres= ss.. disca$acitados ombres= aula 23 " aula 24.
P'()**+, “12 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= aula 12= aula 13= aula 14 " aula 1(. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= aula 27= aula 2= aula 3 " aula 31.
P'()**+, “1 345'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= aula = aula 1= aula 11= .ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= aula 2(= aula 20= aula 2= .ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres.
P'()**+, “1! 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera= escalera= ascensor=
8otoco$ias= cabina de comunicaci'n= t'$ico secundaria= aula 1 " all de in&reso. En el se&undo $iso: all de escalera= escalera= ascensor= aula 23= aula 24= aula 2( " aula 20. En el tercer $iso: all de escalera= escalera= ascensor= aula 43= aula 44= aula 4( " aula 40. En el cuarto $iso: sala de maquinas.
P'()**+, “1# 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= laboratorio de biolo&!a= de$osito= laboratorio de qu!mica " de$osito. En el se&undo $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= laboratorio acta 1= laboratorio de 8!sica= de$osito. En el tercer $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= aula 4= aula 47= laboratorio acta@2.
P'()**+, “1 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= laboratorio de biolo&!a= de$osito= laboratorio de qu!mica " de$osito. En el se&undo $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= laboratorio acta 1= laboratorio de 8!sica= de$osito. En el tercer $iso: all de escalera D2= escalera D2= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. de ombres " ss.. disca$acitados ombres= aula 4= aula 47= laboratorio acta@2.
P'()**+, “1/ 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera D2= escalera D2= aula (= aula 0= aula = aula 7. En el se&undo $iso: all de escalera D2= escalera D2= crt@1= cc@1= cc@2= crt 2. En el tercer $iso: all de escalera D2= escalera D2= crt@3= cc@3= cc@4 " crt@4.
P'()**+, “1 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso: all de escalera D2= escalera D2= aula = aula 1= aula 11 " aula 12. En el se&undo $iso: all de escalera D2= escalera D2= aula 3= aula 31= aula 31= aula 32 " aula 33. En el tercer $iso: all de escalera
D2= escalera D2= aula (2= aula (3= aula (4 " aula ((.
P'()**+, “1$ 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= se ubica all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula 13= aula 14= aula 1(. En el se&undo $iso: se ubica all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula 34= aula 3(= aula 30. En el tercer $iso: se ubica all de escalera= escalera= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula (0= aula ( " aula (7.
P'()**+, “20 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= all de escalera= escalera= aula 10= aula 1= aula 17 " all de in&reso. En el se&undo $iso= all de escalera= escalera= aula 3= aula 37= *rea de educaci'n $ara el trabajo. En el tercer $iso= all de escalera= escalera= aula (= aula 0= aula 01 " aula 02.
P'()**+, “21 7)89,:'34'6.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= all de escalera D2= escalera D2= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula 1= aula 2= aula 21 " aula 22. En el se&undo $iso= all de escalera D2= escalera D2= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula 3= aula 4= aula 41 " aula 42. En el tercer $iso= all de escalera D2= escalera D2= ss.. de ombres= ss.. de mujeres= ss.. disca$acitados= aula 03= aula 04= aula 0( " aula 00.
P'()**+, “22 ;'**)3)76.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= vestidores ombres= ss.. ombres= ss.. disca$acitados ombres= all de escalera= escalera= taller de im$renta= de$osito de taller de im$renta= taller de car$inter!a de madera= de$osito de taller car$inter!a de madera. En el se&undo $iso= vestidores mujeres= ss.. mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= de$osito de taller de msica " dan-a= taller de msica " dan-a= taller de msica " de$osito de taller de msica.
P'()**+, “2 ;'**)3)76.a distribuci'n ser* la si&uiente: en el $rimer $iso= all de escalera= escalera= ss.. ombres= ss.. disca$acitados ombres= ss.. mujeres= ss.. disca$acitados mujeres
" maestran-a. En el se&undo $iso= ss.. ombres= ss.. disca$acitados ombres= ss.. mujeres= ss.. disca$acitados mujeres= taller de electricidad= de$osito de taller de electricidad.
M<:9*< :)* C'=);>,.a distribuci'n ser* la si&uiente: boleter!a= des$ensa " cocina.
M<:9*< :)* ?4<78<. M<:9*< :) *' C'4**'.- a distribuci'n ser* la si&uiente: alon $arroquial " altar. M<:9*< :) S9(-)7;'84+,. M<:9*< :)* M97)<. M<:9*< :) 8'7);' :) 7)@934:': ) 4,@3)7< 34,84'*. M<:9*< :)* P<*4:)<3;4<.- a distribuci'n ser* la si&uiente: e5$lanada= lobb" in&reso= ss.. ombres= ss.. mujeres= ascensor= administraci'n $olide$ortivo= administraci'n $iscina= antesala $olide$ortivo= de$osito= antesala $iscina= $atera= $iscina semiolim$ica= *rea de calentamiento= ducas= ascensor= all de servicio= casa de 8uer-a= cuarto de maquinas= ss.. disca$acitados ombres= ss.. ombres= vestidores ombres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. mujeres= vestidores mujeres= escenario= de$osito de educaci'n 8!sica= vestidores ombres= ss.. ombres= vestidores mujeres= ss.. mujeres= &radas= $lata8orma de$ortiva= ss.. disca$acitados ombres= ss.. ombres= vestidores ombres= ss.. disca$acitados mujeres= ss.. mujeres= vestidores mujeres.
O(3'7 );)34<3)7 .@ •
Cerco $erimtrico.@ e $lantea la construcci'n del cerco $erimtrico= construcci'n de la $ortada de in&reso $rinci$al " secundario.
•
#atios " losas de$ortivas.@ 9odas las losas ser*n sustituidas as! como el $atio de onor= ser*n señali-adas adecuadamente e im$lementadas con arcos " tableros mlti$les.
•
6eredas= ram$as= escalinatas " &rader!as.@ e $lantea la construcci'n de veredas= ram$as= escalinatas " &rader!as. 9odos los corredores e5teriores ser*n tecados $or estructuras de concreto armado.
1.! CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEO
1.!.1 E7;9:4< :)* 79)*< e consideraran los si&uientes datos del suelo
- Estratos intercalados de &rava mal &radada de media densidad " arcilla com$acta - Ca$acidad admisible: Asumimos un valor de 1.14 J&Hcm2. - #ro8undidad m!nima de cimentaci'n K 1. m. D2 niveles= 1. m. D3 niveles= o asta encontrar material &ravoso Tabla Nº 01. Resumen del cálculo de las capacidades admisibles Fuente: Estudio de Suelos
UBICACIÓN
qad (Kg/cm2)
Df(m)
Pabellón A. Primaria
1.27
1.5
Cerco P. Primaria
1.16
1.2
Pabellón A. Secundaria
1.25
1.5
Cerco P. Secundaria
1.14
1.2
1.!.2 C'3'8;)3>7;48'7 3<4):':)7 :) *<7 5';)34'*)7 CONCRETO. Características del concreto reforzado para el diseño estructural
-
Resistencia nominal a com$resi'n K 8Lc K 21 J&Hcm2
-
)'dulo de elasticidad K Ec K 21= J&Hcm2
-
)odulo de Ru$tura K 8r K 27 F&Hcm 2
-
Curva de com$ortamiento. e asumir* el modelo es8uer-o ? de8ormaci'n de Mitne".
+i&ura 1.1 )odelo de com$ortamiento es8uer-o ? de8ormaci'n del concreto no con8inado= Mitne".
-
,e8ormaci'n Nnitaria )*5ima c K .3
ACERO DE REFUERO. -
Corru&ado= &rado 0= es8uer-o de 8luencia D 8" K 42 J&Hcm2 K 4.2 tonHcm2
-
)'dulo de elasticidad K Es K 2P= J&Hcm2
-
,e8ormaci'n al inicio de la 8luencia K.21
-
Curva de com$ortamiento: e sim$li8icara ideali-*ndola como dos l!neas rectas D#arJ= #aule"1 i&norando la resistencia su$erior de cedencia " el aumento en el es8uer-o debido al endurecimiento $or de8ormaci'n.
+i&ura 1.2 )odelo de com$ortamiento es8uer-o ? de8ormaci'n del acero
ACERO ESTRUCTURAL. -
Es8uer-o de 8luencia D +" K 2(3 J&Hcm2 K 2.(3 tonHcm2 DA@30
-
)'dulo de elasticidad K Es K 2P= J&Hcm2
ALBAILERIA CONFINADA. -
Clase de Nnidad : adrillo 9i$o >6
-
Resistencia de la unidad a com$resi'n a5ial D8b K 13 F&Hcm2
-
Resistencia caracter!stica a com$resi'n a5ial de la albañiler!a D8Q m K 0( F&Hcm2
-
Resistencia caracter!stica de la albañiler!a al corte DvQmK7.1 F&Hcm2
-
)'dulo de elasticidad K Es K ( 8Qm K 32( J&Hcm2
1.!. N<35';44:': En todo el $roceso de an*lisis " diseño se utili-ar*n las normas com$rendidas en el Re&lamento %acional de Edi8icaciones DR.%.E.:
-
)etrado de car&as
-
,iseño sismorresistente
-
Concreto Armado
%orma E@2 %orma E@3 %orma E@(
-
uelos " cimentaciones
-
Albañiler!a Con8inada
%orma E@0
-
Acero Estructural
%orma E@
%orma E@(
CAPTULO 2
ESTRUCTURACI&N Y PREDIMENSIONAMIENTO El $roceso de estructuraci'n consiste en de8inir la ubicaci'n " caracter!sticas de los di8erentes elementos estructurales Dlosas= vi&as= muros= columnas= de tal 8orma que se lo&re dotar a la estructura de buena ri&ide-= adem*s resulte 8*cil " con8iable re$roducir el com$ortamiento real de la estructura. )ediante el $redimensionamiento se brindar* las dimensiones m!nimas a las secciones de los elementos estructurales $ara que ten&an una buena res$uesta ante solicitaciones $or car&a de &ravedad " de sismo.
2.1 PREDIMENSIONAMIENTO POR CARGAS DE GRAVEDAD E7;398;93'84+, as vi&as 8ueron ubicadas se&n el entramado asi&nado del trabajo encar&ado= con8ormando junto a las columnas marcos sismorresistentes.
P3):45),74<,'54),;< •
L<7'7 A*4@)3':'7 En la secci'n .0.2= re$resentado en la 9abla .1 de la %orma E@0 del Re&lamento %acional de Edi8icaciones= se indican valores a$ro5imados $ara la determinaci'n del $eralte m!nimo en losas ali&eradas en una direcci'n " vi&as= $ara evitar el c*lculo de de8le5iones. Como el valor m*5imo de las luces consideradas en el $ro"ecto es de cuatro D4 metros= se&n la $lanimetr!a de arquitectura= el es$esor m!nimo requerido considerando la tabla .1 es de: Ambos e5tremos continuos K H21 K 4H21 K 1.4 cm
P<3 ;',;< '79545<7 9,' *<7' '*4@)3':' :) 20 85 :) )7)7<3
•
6i&as: El $eralte D " anco Db m!nimo de la vi&a se obtendr* de las si&uientes relaciones:
•
Columnas: e $redimensiona de tal 8orma que el es8uer-o a5ial m*5imo en la secci'n de la columna bajo solicitaciones de servicio sea i&ual o menor a .4( 8Qc. En el $redimensionamiento consideraremos tambin la $osici'n de la columna en la edi8icaci'n " el $iso en el que est* ubicado.
2.2 PREDIMENSIONAMIENTO POR CARGAS DE SISMO #ara lo&rar que la estructura se com$orte adecuadamente se debe estructurar de tal 8orma que sea sim$le= simtrica= i$erest*tica " lo&rar dotarle de la ri&ide-= resistencia " ductilidad adecuada. e tiene un edi8icio de concreto armado= de un solo bloque= con8ormado $or columnas= vi&as= losas ali&eradas " maci-as El sistema ismorresistente est* con8ormado $or $'rticos $lacas de concreto armado.
2. ESTRUCTURACION DE PABELLONES os $abellones est*n con8ormados $or una estructura de dos " tres niveles. #ara la Estructuraci'n se est* considerando a la edi8icaci'n como un sistema ,ual en el entido @ " S@S. e a considerado un dia8ra&ma r!&ido a nivel de entre$iso " un dia8ra&ma semirr!&ido a nivel de teco $ara el c*lculo de los des$la-amientos. El diseño " detallado se reali-' en concordancia con el $ro"ecto Arquitect'nico.
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON 01% "DM&N&STR"T&'OS
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON 0(% "DM&N&STR"T&'OS
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON 0)% "DM&N&STR"T&'OS
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON 0*% "DM&N&STR"T&'OS
MODELO ESTR!TR"L !"FET&N
MODELO ESTR!TR"L DE L" !"#&LL"
MODELO ESTR!TR"L !"SET" DE &N+RESO
MODELO ESTR!TR"L DEL ,&OS,O
MODELO ESTR!TR"L DEL MSEO
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON DE "L"S SE!ND"R& " #"$ELLON 1-
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON DE "L"S SE!ND"R& " #"$ELLON 1)
MODELO ESTR!TR"L #"$ELLON DE "L"S SE!ND"R& " #"$ELLON 1
MODELO ESTR!TR"L 'EST&DORES #OL&DE#ORT&'O
MODELO ESTR!TR"L ES!"LER"S
P<*4:)<3;4<
El edi8icio est* con8ormado $or una estructura de un nivel= con una estructura de concreto armado constituida $or columnas " &raderias. El teco corres$onde a una estructura met*lica= sobre la cual se a$o"ara la cobertura de $lancas termo acsticas de acero -incalum. #ara la Estructuraci'n se est* considerando a la edi8icaci'n como un sistema ,ual en el entido @ " en el entido S@S. a estructura met*lica a sido dimensionada considerando la %orma E@@ Acero estructural= " las reacciones en los a$o"os son trans8eridas a la estructura de concreto mediante la i$'tesis de car&as $untuales. El diseño " detallado se reali-' en concordancia con el $ro"ecto Arquitect'nico.
MODELO ESTRUCTURAL COBERTURA POLIDEPORTIVO
MODELO ESTRUCTURAL POLIDEPORTIVO
2.! CARGAS POR GRAVEDAD
e an considerado las indicaciones de la %orma E@2 Car&as= del Re&lamento %acional de Edi8icaciones. os $esos unitarios $ara los materiales del $ro"ecto son: •
#eso Nnitario del Concreto
24 F&Hm3
•
#eso Nnitario del Acero
7( F&Hm2
•
#eso Nnitario de la Albañiler!a
17 F&Hm3
•
#eso del uelo relleno o natural
17 F&Hm3
Adicionalmente= cada $abell'n est* sometido a diversos ti$os de car&a= se&n el uso al que este destinado " la e5$osici'n al medio.
P'()**<,)7 Car&as )uertas. e&undo %ivel •
Car&a distribuida $or $iso terminado 1F&Hm2
•
Car&a distribuida $or tabiquer!a
1(F&Hm2
A-otea •
Car&a distribuida $or acabado de teco 1F&Hm2
Car&a 6iva o obrecar&a e&undo %ivel •
Car&a 6iva O8icinas
2(F&Hm2
•
Car&a 6iva Corredor
4F&Hm2
A-otea •
Car&a 6iva A-otea
1F&Hm2
P<*4:)<3;4< Car&as )uertas. Cobertura •
Car&a $or $eso de la cobertura
13.30 F&Hm2
as dem*s car&as muertas son determinadas de 8orma autom*tica $or el $ro&rama DA# 2 v14.1 = se&n la &eometr!a " densidad de las secciones met*licas.
9ribunas •
Car&a $or acabado de &rader!as
1 F&Hm2
Ambientes interiores •
Car&a viva a-otea
1 F&Hm2
Car&a 6iva o obrecar&a Cobertura •
Car&a 6iva
3 F&Hm2
9ribunas •
Car&a 6iva
( F&Hm2
Ambientes interiores •
Car&a 6iva A-otea
1F&Hm2
Car&a de %ieve Cobertura •
Car&a %ieve
4 F&Hm2 DTt
Ts K valor m!nimo de car&a b*sica de nieve sobre el suelo K 4 F&Hm2 Tt K Car&a de nieve sobre el teco K Ts Car&a de 6iento Cobertura @ @ @ @ @ @
Consideramos los si&uientes $ar*metros: 6elocidad del 6iento de diseño K FmH #resi'n del viento K .( 6 2 K 2(.(( F&Hm2 Coe8iciente $resi'n E5terna $resi'n K I.7 Coe8iciente $resi'n E5terna succi'n K @.0 Coe8iciente de $resi'n interna K IH@ .3 Anco tributario de las vi&uetas K 2. m
E78'*)3'7 Car&as )uertas. Gradas= descansos " corredor
•
Car&a distribuida $or $iso terminado 1F&Hm2
A-otea •
Car&a distribuida $or acabado de teco
1F&Hm2
Car&a 6iva o obrecar&a Gradas= descanso " corredor •
Car&a 6iva
4F&Hm2
A-otea •
Car&a 6iva A-otea
1F&Hm2
E;)34<3)7. R'5' Car&as )uertas. •
Car&a distribuida $or acabado de $iso 1F&Hm2
Car&a 6iva o obrecar&a •
Car&a 6iva
4F&Hm2
2.# CARGAS SISMICAS a %orma E@3 <,iseño ismorresistenteB = indica en el Ane5o %U1= la -ona s!smica al que $ertenecen los de$artamentos " $rovincias del #er. #ara el de$artamento de uanca"o= $ertenece a la ;ona !smica 3. #or tanto las edi8icaciones a construir ubicadas en la $rovincia de uanca"o= corres$onden a la ;ona 2= " la aceleraci'n en roca corres$onde a .3 &= es decir ;K.3.
CAPTULO ANLISIS ESTRUCTURAL
Este an*lisis $ermitir* conocer el com$ortamiento de la estructura bajo car&as de &ravedad " solicitaciones s!smicas= ver si e5iste irre&ularidad torsional= veri8icar que las derivas m*5imas cum$lan lo esti$ulado en la %orma E.3= adem*s se obtendr*n 8uer-as internas de los di8erentes elementos que con8orman el sistema sismorresistente= dicas 8uer-as ser*n consideradas al momento del diseño. e reali-ar* el an*lisis din*mico utili-ando el $rocedimiento de combinaci'n es$ectral.
.1
MODELO ESTRUCTURAL El mismo modelo que se desarroll' $ara el an*lisis $or car&as de &ravedad= se utili-' $ara anali-ar la estructura bajo solicitaciones s!smicas. as caracter!sticas " al&unas de8iniciones del modelo "a 8ueron descritas en el Ca$!tulo 3= adicionalmente es $reciso destacar: •
a base de las columnas " $lacas se consider' em$otrada= dado que el terreno $uede considerarse r!&ido con una ca$acidad $ortante de 1.14 J&Hcm2
•
Cada $iso 8ue considerado como un dia8ra&ma r!&ido= con 3 &rados de libertad= dos de los cuales son de traslaci'n ori-ontal D@S " uno de rotaci'n en el $lano ori-ontal.
•
#or cada nivel se consideran dos masas traslacionales " una rotacional.
•
as masas 8ueron obtenidas directamente $or el $ro&rama A#2614.1= en base al modelo= a $artir de las car&as a$licadas " $eso $ro$io de los elementos= considerando 1V car&a muerta I (V car&a viva.
.2 ANLISIS DE MODOS Y FRECUENCIAS. Ntili-ando la combinaci'n Cuadr*tica Com$leta DCTC se obtuvo mediante el $ro&rama A#2 614.1.
. RESULTADO DEL ANLISIS POR SUPERPOSICI&N ESPECTRAL
..1 C<,;3<* :) D)7*''54),;< L';)3'*. os des$la-amientos laterales que nos $ro$orciona el $ro&rama est* en base a las solicitaciones s!smicas reducidas= $or ende se debe multi$licar dico des$la-amiento lateral el*stico $or .(R $ara obtener los des$la-amientos laterales inel*sticos= que ser!an los des$la-amientos es$erados ante un sismo no reducido.
CLCULO DE DISTORSIONES DEL PABELLON DE SECUNDARIA )O,NO 10: ,es$la-amientos: >)O @ ,es$la-amientos en direcci'n eje 5@5: E% A#OSO:
E% #R>)ER %>6E:
E% EGN%,O %>6E:
E% 9ERCER %>6E:
CACNO ,E ,>9OR>O%E 9odas las unidades est*n en cent!metros #or norma se es$eci8ica que la distorsi'n m*5ima $ermitida es K
.
>)O 5@5
%#9 1U %>6E 2U %>6E 3U %>6E
entre$iso . 33. 33. 2(.
de8ormed ca$ed Dsismo 5@5 direcci'n de ma"or distorsi de8 'n . .14 .42(0 3 .12 .7003 .7 1.141 0
OF OF OF
Estos valores se obtienen del A#
>)O S@S
%#9 1U %>6E 2U %>6E 3U %>6E
entre$iso . 33. 33. 2(.
de8ormed ca$ed Dsismo "@" direcci'n de ma"or distorsi de8 'n . .11 .37473 .12 .2 .7 1.3( (
Estos valores se obtienen del A#
OF OF OF
.! FUERA CORTANTE DE DISE O F9)3' 8<3;',;) 5>,45' ), *' ('7) a 8uer-a cortante basal del edi8icio no $odr* ser menor que el 7V del valor de la cortante basal obtenida mediante an*lisis est*tico $ara estructuras re&ulares= ni menor que el V $ara estructuras irre&ulares. #ara lo&rar esto= la %orma E.3 señala que los resultados del an*lisis din*mico De5ce$to des$la-amientos se deben escalar $or el 8actor 8= el cual re$resenta la relaci'n entre la 8uer-a cortante basal est*tica " din*mica= dico 8actor debe ser siem$re ma"or a la unidad .
.# JUNTA DE SEPARACI &N SSMICA a %orma de ,iseño ismorresistente E.3 señala que debe e5istir una distancia libre Ds entre estructuras vecinas $ara evitar el contacto entre ellas. ,ica distancia libre Ds ser*: W3 cm. W 2H3 de la suma de los des$la-amientos m*5imos de los bloques ad"acentes. K 3 I .4D@(
X altura del edi8icioX " en cm.
Nna edi8icaci'n se debe retirar del l!mite de $ro$iedad $or lo menos 2H3 del des$la-amiento m*5imo del edi8icio ' H2. /unta s!smica:
#ara edi8icaciones de 2 niveles:
2 3
3
2
Dmax = . ( 5.29 )=3.52 cm 3
+ 0.004 ( 1030−500 )=5.12 cm
+inalmente se decide usar una junta de 2 $ul&adas entre todos los $abellones ad"acentes. #ara edi8icaciones de 3 niveles:
2 3
3
2
Dmax = . ( 5.29 )=3.52 cm 3
+ 0.004 ( 1380−500 )=6.52 cm
+inalmente se decide usar una junta de 3 $ul&adas entre todos los $abellones ad"acentes.
. DIAGRAMAS DE FUERAS Y MOMENTOS En las 8i&uras si&uientes se $uede a$reciar la envolvente ,.).+. de los $'rticos debido a car&as sismo " de car&as de &ravedad. as unidades de los momentos est*n e5$resados en toneladas $or metro D9.m " las +uer-as Cortantes en 9oneladas.
PABELLON 1 – ADMINISTRACION E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
PABELLON - ADMINISTRACION E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
CAFETIN E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
CAPILLA E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
PABELLON SECUNDARIA
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
VESTIDORES POLIDEPORTIVO E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
POLIDEPORTIVO E,<*),;) :) F9)3'7 A4'*)7 – T4)3'* 34,84'*
E,<*),;) :) F9)3'7 A4'*)7 – T4)3'* 34,84'* APOYOS6
A*48'84+, :) *'7 3)'884<,)7 ), *<7 '<<7 :) *' 8<()3;93' 8<5< 8'3@'7 9,;9'*)7 ), )* 5<:)*< :) 8+59;<
E,<*),;) :) M<5),;<7 :) <*4:)<3;4< ;34(9,'7
E,<*),;) :) M<5),;<7 V4@'7 34,84'*)7 :) ;34(9,'7
ESCALERAS E,<*),;) :) M<5),;<7
E,<*),;) :) C<3;',;)7
CAPTULO ! DISEO DE LA CIMENTACION #ara el diseño de la cimentaci'n se consideraran las car&as de &ravedad " s!smicas. e&n
la %orma E@0 las car&as s!smicas de servicio se obtienen reduciendo al 7V las obtenidas mediante el an*lisis s!smico. #ara la acci'n de car&as s!smicas= en concordancia con el Art!culo 1(.2.4= se considerara un incremento 3V de la ca$acidad $ortante del suelo. e reali-ara el $redimensionamiento considerando las car&as de &ravedad " s!smicas actuando simult*neamente " se reali-ara la veri8icaci'n de las $resiones del suelo " asentamientos mediante una oja de c*lculo. El asentamiento di8erencial m*5imo considerado en el $ro"ecto es de 1H( DYH corres$ondiente a edi8icios en los que no se $ermiten &rietas. Este an*lisis se reali-ara solo $ara car&as de &ravedad.
!.1 CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO Como se indico en el numeral 1.4.1= el estudio de suelos indica que se $uede a$licar una ca$acidad $ortante de 1.14 F&Hcm2 $ara cimentaciones cuadradas= considerando como estrato resistente al material &ranular que se encuentra intercalado con estratos de arcilla. En condiciones de sismo la ca$acidad $ortante considerada es de 1.1451.3 K 1.472 F&Hcm2. e reali-ara el an*lisis $or &ravedad " &ravedad I sismo de 8orma simult*nea.
!.2 CARGAS EN LA CIMENTACION A continuaci'n se indica las car&as consideradas en cada modulo $ara e8ectos de &ravedad " sismo. #&= quiere decir car&as de &ravedad= )& momentos $or &ravedad= #s son las car&as s!smicas Dque $or tanto son tanto $ositivas como ne&ativas " )& son los momentos s!smicos. os momentos transmitidos al suelo $or los muros de albañiler!a se est*n reem$la-ando $or car&as $untuales verticales con si&nos cambiados= de 8orma que re$resentan al momento s!smico equivalente. ,ebe indicarse que donde e5iste una -a$ata combinada com$artida entre dos $abellones ad"acentes= se a considerado la acci'n simult*nea de las car&as a$licadas en el suelo en el caso m*s des8avorable= es decir en el mismo sentido tanto en 8uer-a como en momento.
!. PRESIONES EN EL SUELO as #resiones en el suelo 8ueron obtenidas mediante las si&uientes combinaciones de servicio: CO)Z 1 : Car&a )uerta I Car&a 6iva CO)Z 2 : Car&a )uerta I Car&a 6iva I .7 ismo @ CO)Z 3 : Car&a )uerta I Car&a 6iva @ .7 sismo @ CO)Z 4 : Car&a )uerta I Car&a 6iva I .7 ismo S@S CO)Z ( : Car&a )uerta I Car&a 6iva ? .7 ismo S@S
!.! ASENTAMIENTOS Y DISTORSIONES #ara la limitaci'n del asentamiento total " el asentamiento di8erencial= consideraremos las recomendaciones de Alva= que est*n indicadas en la 9abla 4.2. El asentamiento m*5imo ace$table se est* considerando 1 $ul&ada D2.(4 cm= $or corres$onder a estructuras con muros de albañiler!a= " en cuanto al asentamiento di8erencial estamos considerando una distorsi'n de .2 l D1H(= que corres$onde al l!mite de 8isuracion de la albañiler!a= " es consecuente con la %orma E@( uelos " Cimentaciones.
T'(*' !.2. A7),;'54),;< A:5474(*)
CAPTULO # DISEO EN CONCRETO ARMADO
#.1 MTODO DE DISEO a metodolo&!a em$leada 8ue la de ,iseño $or Resistencia. Con este mtodo se busca que la resistencia ltima de un elemento sometido a 8le5i'n= com$resi'n= o corte sea ma"or o i&ual a la 8uer-a ltima que se obtiene mediante las combinaciones de car&as am$li8icadas= lo cual se resumen en la si&uiente 8'rmula: ϕR, K C4
,onde: ϕ +actor de reducci'n de resistencia= menor que la unidad
R, Resistencia nominal : +actor de car&a o de am$li8icaci'n C4 E8ecto de las car&as de servicio a tabla (.1 muestra los 8actores de reducci'n de resistencia indicados en la %orma E.0.
T'(*' #.1 F'8;<3)7 :) R):9884+, :) R)747;),84'
os 8actores de am$li8icaci'n de car&a $ara el caso de car&a muerta= viva " sismo son los mostrados en la tabla (.2.
T'(*' #.2 C<5(4,'84<,)7 :) C'3@' '3' D47)< ), C<,83);< A35':<
#.2 DISEO POR FLE%I&N a secci'n cr!tica $ara momento ne&ativo se tomar* en las caras de los a$o"os= mientras que $ara momentos $ositivos en el interior de la lu-. #ara calcular la resistencia a 8le5i'n de una secci'n= como la mostrada en la 8i&ura (.1= se su$one que: • • •
as secciones $lanas $ermanecen $lanas Di$'tesis de %avier. %o e5iste desli-amiento entre el acero de re8uer-o " el concreto. a m*5ima de8ormaci'n a considerar en la 8ibra e5trema a com$resi'n ser* de .3
#ara $oder sim$li8icar los c*lculos= el AC> $ermite que se em$lee el bloque equivalente de com$resiones. En consecuencia= $ara un elemento con anco
F4@93' #.1 B*<9) )94'*),;) :) 8<53)74<,)7 #or tanto se $uede estimar el momento resistente a 8le5i'n como:
#ara 8le5i'n el valor del 8actor de reducci'n Dϕ es . e alcan-ar* esta resistencia nominal cuando el acero lle&ue al es8uer-o de 8luencia ' cuando el concreto alcance su de8ormaci'n m*5ima. El ti$o de 8alla de$ender* de la cuant!a de acero colocado en la secci'n. ,ica cuant!a se de8ine como: ρ =
,onde:
As b.d
[KCuant!a de acero AsK \rea de acero ZKanco de la secci'n dK$eralte e8ectivo de la secci'n
Cuant!a balanceada e de8ine cuant!a balanceada al *rea de acero que $ro$icia una 8alla $or a$lastamiento de la secci'n de concreto en com$resi'n al mismo tiem$o que el acero alcan-a la de8ormaci'n de 8luencia.
Cuando se coloca una cuant!a ma"or a la balanceada se $roducir* 8alla en com$resi'n= es una 8alla 8r*&il mu" $eli&rosa. #or ello= lo que debemos buscar en el diseño es una 8alla dctil. #or ende= es im$ortante controlar la cuant!a de acero= "a que una cuant!a ma"or o menor a la balanceada determinar* el ti$o de 8alla que $uede $resentar la secci'n del elemento. Cuant!a m*5ima a %orma E.0 Concreto Armado limita la cuant!a m*5ima en -onas s!smicas al (V de la balanceada= de tal 8orma que &aranticemos una 8alla dctil. e determinar* se&n: ρmax =0.50 ρ b
Cuant!a m!nima En la %orma E.0 se establece que se debe de $roveer una cuant!a m!nima a la secci'n de tal 8orma que la resistencia de la secci'n 8isurada sea $or lo menos 1.( veces ma"or que el momento 8lector causante del a&rietamiento de la secci'n. El *rea m!nima $ara secciones rectan&ulares se calcular*:
os requisitos es$ec!8icos $ara diseño $or 8le5i'n en losas " vi&as ser*n e5$licados en ac*$ite corres$ondiente.
#. DISE O POR FLE%O-COMPRESI&N Ca$acidad $or +le5o@com$resi'n: as mismas i$'tesis b*sicas utili-adas en el an*lisis de una secci'n en 8le5i'n sim$le ser*n validas $ara este ac*$ite. os elementos ti$o columnas o $lacas tienen una in8inidad de combinaciones de momento 8lector " car&a a5ial que $ueden $roducir su 8alla. Conociendo las $ro$iedades del material= la secci'n de la columna o $laca " la distribuci'n del acero de re8uer-o se $uede construir un dia&rama de interacci'n nominal D)n 6s #n con las di8erentes combinaciones de momento 8lector " car&a a5ial que causa la 8alla de la secci'n.
P3<8):454),;< :) :47)< e asume una secci'n re8or-ada= lue&o se constru"e el dia&rama de interacci'n de diseño= esto se lo&rar* a8ectando el dia&rama de interacci'n nominal con el 8actor ϕ Dreducci'n de resistencia " el 8actor n corres$ondiente a car&a a5ial. +inalmente= lo que debemos lo&rar es que los $ares de 8uer-a D)u=#u obtenidas de las combinaciones se encuentren dentro del dia&rama de diseño. a 8i&ura (.2 muestra el dia&rama de interacci'n nominal " de diseño de una secci'n de concreto re8or-ada
F4@93' #.2 D4'@3'5' :) 4,;)3'884+, ,<54,'* :) :47)<
#.! DISEO POR CORTE #ara el diseño $or corte ser* de inters las secciones con ma"or 8uer-a cortante= la secci'n a anali-ar se tomar* a una distancia
C''84:': ), 8<3;) En una secci'n re8or-ada la ca$acidad en corte D ϕ6n estar* dada $or la suma del a$orte del concreto D ϕ6c " del re8uer-o D ϕ6s= es decir: ϕ6n K ϕ 6c I ϕ 6s X ϕK.7(
,onde: 6n: resistencia nominal a corte= considerando el a$orte del concreto D6c " del acero D6s. 6c: resistencia a corte del concreto= se calcular* como V) 0.53 √ f ' c .b.d = 6s: resistencia a corte del estribo $er$endicular el eje del elemento= cu"a resistencia se calcula
Vs=( A v . f y . d )/ S
es$aciamiento del re8uer-o.
X siendo Av el *rea del re8uer-o $or corte "
er* necesario re8or-ar mediante estribos $er$endiculares al elemento cuando el concreto no sea ca$a- de resistir la 8uer-a cortante ltima. as $articularidades del diseño $or corte en los di8erentes elementos estructurales se mencionar*n en sus res$ectivos ac*$ites.
#.# DISEO DE LOSAS ALIGERADAS El diseño de losas ali&eradas se reali-o considerando las car&as de &ravedad indicadas en el Ca$itulo 3 " se desarrollo el diseño $or 8le5i'n " $or corte. #ara el c*lculo de los momentos en las losas ali&eradas se a$lica el mtodo sim$li8icado $ro$uesto $or la %orma E@0= ac*$ite 7.3.4= $ara car&as de &ravedad en losas en una direcci'n. os resultados se $resentan el A%EO 1. ,iseño de osas Ali&eradas.
#. DISEO DE VIGAS El diseño $or 8le5i'n se reali-ar* considerando la envolvente de las di8erentes combinaciones de car&a. a %orma E.0 Concreto Armado establece que $ara secciones rectan&ulares el *rea m!nima se determinar* usando la si&uiente 8'rmula: Asmin =0.7 . √ f ' c .b.d / fy .El
*rea
de
acero
m*5imo
se
calcula:
Asmax =0.5 . ρb . b . d
Es $reciso señalar= se&n %orma E.0= las vi&as con res$onsabilidad s!smica deben cum$lir con las si&uientes e5i&encias: /
e deber* correr dos barras de acero tanto en la $arte su$erior como in8erior= las que deber*n de ser $or lo menos el acero m!nimo de la secci'n.
/
e recomienda que el *rea de acero $ositivo deber* ser ma"or o i&ual a un tercio del acero colocado $ara resistir momentos ne&ativos.
#ara el diseño $or corte= la ca$acidad resistente de una vi&a re8or-ada estar* dada $or el a$orte del concreto D6c " del estribo D6s= es decir: ϕ6n K ϕ6c I ϕ6s = de tal 8orma que: ϕ6n K 6u. En vi&as con res$onsabilidad s!smica= la %orma E.0 señala:
$
e reali-ar* el diseño $or ca$acidad= $or ello la 8uer-a cortante D6u de los elementos sometidos a 8le5i'n deber* calcularse con la suma de la 8uer-a cortante asociada a car&as $ermanentes Dcortante isost*tica " la cortante asociada al desarrollo de las resistencias nominales en 8le5i'n D)n= 'sea : Mn 1 + Mn 2 Vu=Vest + ln
$
e deber* colocar estribos D3H7B di*metro m!nimo en la -ona de con8inamiento con un es$aciamiento que no e5ceda el valor de: .2(d= 7db= 3 cm. ,ica -ona de con8inamiento ser* considerada a una distancia 2d de la cara en ambos e5tremos.
$
El es$aciamiento de estribos 8uera de la -ona de con8inamiento no ser* ma"ora .(d.
os resultados se $resentan el A%EO 2. ,iseño de 6i&as.
#./ DISEO DE COLUMNAS as columnas est*n sometidas a momentos 8lectores " car&as a5iales D8le5ocom$resi'n. #ara di8erenciar el com$ortamiento de una columna al de una vi&a es necesario calcular la car&a a5ial que acta= entonces= si #u ] .18cDA&= el elemento se diseñar* como vi&a= caso contrario como columna. El diseño se reali-a $ara cada una de las combinaciones de car&a " consiste en armar tentativamente una secci'n $ara &ra8icar su dia&rama de interacci'n= de tal 8orma que las combinaciones D)uX #u queden dentro del dia&rama. a %orma E.0 limita la cuant!a m!nima $ara el acero lon&itudinal a 1V de la secci'n bruta de concreto " un m*5imo de 0 V. #ara cuant!as ma"ores al 4V ser* necesario detallar la colocaci'n del re8uer-o en las uniones con vi&as.
a resistencia $or corte estar* dada $or el a$orte del concreto " del acero de re8uer-o Destribos= de tal 8orma que: ϕV8 ϕV7 ^ V9.
a 8uer-a cortante ltima se calcular* si&uiendo los criterios de diseño $or ca$acidad:
a %orma limita la 8uer-a cortante m*5ima que $uede actuar en una secci'n:
a resistencia a corte se calculara si&uiendo la si&uiente e5$resi'n:
,onde :
%u: car&a a5ial ltima A&: *rea bruta de la secci'n
El a$orte a la resistencia del acero de re8uer-o Destribo se calcular*: 6s K Av.8".dH Con la 8inalidad de $roveer una ductilidad adecuada se debe con8inar una lon&itud o= donde:
En dica -ona de con8inamiento el es$aciamiento m*5imo = ser* menor de:
+uera de la -ona de con8inamiento= el es$aciamiento entre estribos no $uede ser ma"or a:
os resultados se $resentan el A%EO 3. ,iseño de columnas.
#. DISEO DE CIMENTACIONES El diseño de la cimentaci'n debe &aranti-ar que no se e5ceda la ca$acidad $ortante del suelo= evitar que se $rodu-can asentamientos di8erenciales " que la resistencia de los elementos sea ma"or o i&ual a las solicitaciones ltimas. #ara e8ectos del $resente $ro"ecto= la ca$acidad admisible Dq A es 1.14 J&Hcm2= con una $ro8undidad m!nima de cimentaci'n de 1. m. as -a$atas se dimensionaron trabajando con car&as de &ravedad " de sismo= veri8icando que la $resi'n ejercida sobre el terreno sea menor a la admisible. #ara calcular la $resi'n sobre el terreno se asumi' una distribuci'n lineal de $resiones= $or lo tanto el es8uer-o ser* determinado $or: ,ebido a que en las -a$atas no se coloca acero de re8uer-o $or corte= se debe ele&ir un $eralte adecuado= de 8orma tal que el concreto sea ca$a- de so$ortar los es8uer-os $or corte " $un-onamiento Dϕ6c ^ 6u.
•
Corte sim$le: a 8uer-a cortante ser* calculada a una distancia
•
Corte doble o $un-onamiento: e determina en una secci'n $erimetral ubicada a dH2 de la cara de la columna. a resistencia del concreto se $uede calcular como:
#ara el diseño $or 8le5i'n se asumir* una cuant!a m!nima D.17 similar al de las losas maci-as. El diseño se reali-ar* a la cara del elemento vertical. os resultados se $resentan el A%EO 4. ,iseño de -a$atas.
#.$ DEFLE%IONES eleccionamos un $'rtico t!$ico $ara el c*lculo de la de8le5i'n inmediata ante car&as de &ravedad D,ead I ive.
D)=*)4+, '* 8),;3< :) *' *9 :) 4@' ), +3;48< ;>48< ,e8ormaci'n inmediata $ara ca&as de servicio K .23 cm ,e8ormaci'n di8erida. Nsamos el +actor de la norma E@0
` K 2HD1I(.30K1.0 ,e8ormaci'n di8erida en ( años K .2351.0 K .37 cm ,e8ormaci'n total K .23 I .37 K .01 cm ,e8ormaci'n m*5ima admisible K 0(H47 K 1.3( cm ^ .01 cm. 8<33)8;<
CAPITULO DISEO EN ACERO ESTRUCTURAL
.1 MTODO DE DISEO ,os son los en8oques de diseño estructural en acero= el mtodo de <,iseño $or es8uer-os $ermisiblesB= conocido $or sus si&las A, DAlloable tress ,esi&n= " el <,iseño $or estados limitesB conocido $or sus si&las R+, <oad and Resistence +actor ,esi&nB. En el $resente diseño estructural se est* a$licando el mtodo R+,= al ser el recomendado $or la %orma E@ Estructuras )et*licas= " al ser un mtodo m*s racional basada en conce$tos de $robabilidades= denomin*ndose estado limite aquella condici'n de la estructura en la cual cesa de cum$lir su 8unci'n. A continuaci'n= en la 9abla .1 se muestran las diversas combinaciones $ro$uestas $or el A>C D>nstituto Americano de la Construcci'n en Acero.
C<5(4,'84<,)7 '3' )* D47)< 5;<:< LRFD
e debe considerar $ara e8ecto del diseño estructural= la combinaci'n de car&as que ori&ine los ma"ores resultados= es decir la combinaci'n que $rodu-ca la ma"or solicitaci'n a la estructura en &eneral o al miembro en $articular. e debe encontrar la envolvente de es8uer-os internos= "a sea $or 8le5i'n= corte acciones normales de tracci'n o com$resi'n= as! como de los es8uer-os combinados. En la inecuaci'n que sirve de base $ara ase&urar que los e8ectos ma"orados sobre la estructura son menores que la resistencia con8iable de sus miembros= la resistencia nominal $ara un ti$o de es8uer-o de un elemento estructural $uede tener una dis$ersi'n estad!stica de su com$ortamiento com$robado $or estudios te'ricos " de laboratorio= lo que se toma en cuneta $or el llamado 8actor de resistencia = que es menor de la unidad " sus valores $ara determinado ti$o de solicitaci'n estar*n de8inidos $or el conocimiento que se ten&a del com$ortamiento real del miembro o la cone5i'n considerada. A continuaci'n se dan al&unos valores de $ara miembros o conectores.
V'*<3)7 :)* F'8;<3 :) R):9884+, '3' )* :47)< LRFD
.2 DISEO EN ACERO ESTRUCTURAL e an considerado las si&uientes combinaciones de car&a se&n la %orma E@: CO)Z 1: 1.4, CO)Z 2: 1.2, I .( CO)Z 3: 1.2, I 1.0 I .76# CO)Z 4: 1.2, I .( I 1.36# CO)Z (: ., I 1.36
,K Car&a )uerta K Car&a 6iva K Car&a de %ieve 6# K Car&a de $resi'n del viento. 6 K Car&a de succi'n del viento #ara el diseño= se an veri8icado los si&uientes $ar*metros:
R)747;),84' M45' :) *' S)884+, ' T3'884+, 9racci'n )*5ima K . +" 5 \rea ecci'n
R)747;),84' M45' :) *' 7)884+, ' 8<53)74+, Nsamos la 9abla AH10= tomado del ibro <,iseño Estructural en AceroB= de ;a$ata Za&lieto= D6er 9abla .3 inter$olando el 6alor de FlHr $ara obtener el c+cr DJ&Hcm2= " multi$licar este valor $or el *rea de la secci'n. Com$resi'n )*5ima K c+cr 5 \rea ecci'n
R)*'84<,)7 :) E7()*;) e veri8icar* en todas las secciones los l!mites m*5imos de esbelteEn tracci'n Hr" ] 3 En com$resi'n Hr5 " Hr" ] 2
F*)8' M45' e veri8icar* que la 8leca )*5ima no sobre$ase de H17
T'(*' /. R)747;),84' ' 8<53)74+, 7)@, *' 3)*'84+, :) )7()*;)
. DISEO DE ESTRUCTURA METALICA DE COBERTURA.
..1 T4)3'* P34,84'*. #ara el tijeral $rinci$al= se a de8inido las si&uientes secciones:
B34:' S9)34<3 D<(*) ,@9*< !!1!
B34:' I,=)34<3. D<(*) A,@9*< !!1!
D4'@<,'*. D<(*) A,@9*< 22 1
M<,;',;). D<(*) A,@9*< 22 1
,el an*lisis estructural obtenemos las si&uientes 8uer-as: )a"or com$resi'n en ,oble An&ulo brida su$erior: 1. T<,.
)a"or 9racci'n en doble *n&ulo Zrida in8erior: 2.!1 T<,.
..2 D)=*)4<,)7 #ara la combinaci'n de ervicio CO)Z ER6: 1., I 1. I .2(M I .2(
D)=<35'84+, M45' ), *' C<()3;93'
a de8ormaci'n m*5ima m*5ima es de 7.72 7.72 cm. en el centro de la lu-. a de8ormaci'n m*5ima $ermisible es de 21(H17 K 10.1 cm. #or tanto la 8leca en el centro del claro es ace$table.
CONCLUSIONES Y COMENTARIOS E7;398;93'84+, P3):45),74<,'54),;< /
a estruc estructur turaci aci'n 'n " $redim $redimens ension ionami amient entoo se realireali-'' a$lic a$licand andoo los criter criterios ios de las normas 9cnicas de Estructuras= lo&rando un control adecuado de de8le5iones " un armado sin con&esti'n. Con8irmando de esta 8orma que los criterios em$leados 8ueron correctos.
/
os elemen elementos tos $redim $redimen ensio sionad nados os con car&a car&ass de &raved &ravedad= ad= 8ueron 8ueron modi8ic modi8icad ados os de secci'n al reali-ar el an*lisis s!smico= $ara cum$lir con los requerimientos de ri&ide- de las normas $eruanas.
D47)< ), C<,83);< A35':< /
as vi&as que tienen una alta res$onsabilidad s!smica 8ueron diseñadas $or criterio de ca$acidad.
$
En el diseño de cimentaciones cimentaciones se utili-aron -a$atas -a$atas corridas $ara resistir $rinci$almente las 8uer-as s!smicas.
BIBLIOGR BIBL IOGRAF AFA 1. CA#E CA#ECO CO.. D2 D2( (.. %o %orm rmaa 9cni cnica ca E@2 E@2 C E%C>CO. O. D2 D2.. %orma %orma 9cnica E@0 Concreto Armado. 4. CA#EC CA#ECO. O. D2( D2(.. %orma %orma 9cnica 9cnica E@( <uelos <uelos " Cimen Cimentac tacion ionesB esB.. Re&lam Re&lament entoo %acional de Edi8icaciones. Edi8icaciones. (. CA#E CA#ECO CO.. D2 D2( (.. %o %orm rmaa 9cn 9cnic icaa E@0 E@0 n&eniero CivilB. #er. Editorial C>#. 2da Edici'n. 7. A% ZAR9O ZAR9OO)E O)E== \n&el. D17. D17. .C.G. 1. AC> Ca$itu Ca$itulo lo #eruan #eruano. o. > Con Con&re &reso so %acion %acional al de >n&en >n&enier ier!a !a Civil Civil " Con Constr strucc ucci'n i'n.. E9O= ZAG>E9O= uis. D17. D17. <,iseño <,iseño Estructura Estructurall en Acero con n8asis n8asis en el diseñ diseñoo con +actores +actores de Car&a Car&a " Resist Resistenc encia ia R+,B. R+,B. ibro ibro de la Colecc Colecci'n i'n del del >n&eniero CivilB. #er. Editorial C># 12. Com$ut Com$uters ers truct tructure ures. s. D2 D2.. <A# <A# 2 2: : inear inear and and %on inear inear tatic tatic and ,"nam ," namic ic An Anal" al"sis sis and ,e ,esi& si&nn o8 9ree 9ree ,imens ,imension ional al truct tructure uresB. sB. )anual )anuales es del usuario. 13. #ortland Cement Association. Association. D24. <#CAColumn <#CAColumn 3.03: ,esi&n and >nvesti&ation o8 Rein8orced Concrete Column ectionsB. )anual del usuario. 14. CARRA%;A CARRA%;A AR)E%, AR)E%,AR>;= AR>;= +redd. D211. D211.