Memoria de Calculo Jardin Piloto Habilitacion

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL MEJORAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS Este documento forma parte integral del proyecto estructural de MEJORAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD

El proyecto comprende la construcción del DE LA INSTITUCION EDUCATIVA XXXXX, DISTRITO DEL PROVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD, el cual se encontrara ubicado en el distrito del Porvenir, Provincia de Trujillo perteneciente al Departamento de la Libertad. El Proyecto es destinado para educación, esta conformado por 03 Aulas. Cuenta con la siguiente distribución arquitectónica arquitectónica dentro del proyecto: ZONA A MEJORAR ZONA A MEJORAR

DISTRIBUCION GENERAL DEL PROYECTO El diseño estructural del LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO se orienta a proporcionar adecuada estabilidad, resistencia, rigidez y ductilidad frente a solicitaciones provenientes de cargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales y eventos sísmicos. El diseño sísmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE del Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales: 



La estructura no debería colapsar, ni causar daños graves a las personas debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio. sitio . La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.

Ing. William Conrad Galicia Guarniz

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Estos principios guardan estrecha relación con la Filosofía de Diseño Sismorresistente de la Norma:   

Evitar pérdidas de vidas Asegurar la continuidad de los servicios básicos Minimizar los daños a la propiedad

DIAFRAGMA RÍGIDO La cimentación consiste en cimentación de cimientos corridos y ensanches de cimientos para muros de albañilería albañilería y columnas, respectivamente. respectivamente. La cimentación cimentación se constituye constituye así en el primer diafragma rígido en la base de la construcción, con la rigidez necesaria para controlar asentamientos diferenciales. Los techos están formados por losas aligeradas que además de soportar cargas verticales y transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la función de formar un Diafragma Rígido Continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos laterales. Se ha buscado cumplir con las recomendaciones sobre la relación entre las dimensiones de los lados de las losas de tal forma que no se exceda de 4 de tal manera que se comporte. Estructuralmente viable. CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO El Sistema Estructural Predominante en la dirección “X “es el Sistema Aporticado y en la dirección “Y” Albañilería Confinada, de esta manera la norma principal que rige su diseño es la E060 y E070 del RNE. Se han incluido columnas en forma de “L” y “T” y “T” , a manera que tenga un buen comportamiento estructural. Además se cuenta cuenta con vigas peraltadas peraltadas de 25x60cm y 25x40cm. Las losas aligeradas se han dimensionado con 20cm de espesor. Todo el concreto de las estructuras es de d e 210 kg/cm2. La configuración busca satisfacer los siguientes requisitos: Planta simple Simetría en distribución de masas y disposición de muros, compensada con la adición de pórticos. Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lo mismo en altura. Regularidad en planta y elevación sin cambios bruscos de rigidez, masa o discontinuidades en la transmisión de las fuerzas de gravedad y horizontales a través de los elementos verticales hacia la cimentación. Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificación.  








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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 

Cercos y tabiques aislados de la estructura principal.

Evaluación de la configuración: Irregularidad de Rigidez – Piso Blando. No presenta. Irregularidad de Masa. Si presenta. Irregularidad Geométrica Vertical. Si presenta. Discontinuidad en el Sistema Resistente. No presenta. Irregularidad Torsional. Si presenta. Esquinas Entrantes. Si presenta. Discontinuidad del Diafragma. No presenta. La estructura clasifica como Irregular. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL Se empleó el programa de análisis estructural Etabs 9.7.1 que emplea el método matricial de rigidez y de elementos finitos. Se modeló la geometría de la estructura y las cargas actuantes. 1. CARGAS A continuación se detallan las cargas consideradas en el análisis por gravedad: Concreto Piso acabado s/c sobre techos s/c en corredores

2400 kg/m3 100 kg/m2 300 kg/m2 400 kg/m2

Las características de los materiales consideradas en el análisis y diseño estructural fueron: Concreto f’c = 210 kg/cm2 Ec = 2 173 000 T/m2 Acero: fy= 4200 kg/cm2 con elongación mínima del 9%. No se permite traslapar refuerzo vertical en zonas confinadas en extremos de soleras y columnas.  

2. MODELO ESTRUCTURAL El modelo empleado para vigas y columnas consistió en barras de eje recto que incluyen deformaciones por flexión, carga axial, fuerza cortante y torsión. Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte de rigidez de cada elemento estructural. Para modelar los muros de albañilería se emplearon elementos tipo Shell (Areas) que incluyen el efecto de membrana y de flexión.


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

Fig. 1. Modelo Estructural

Fig. 2. Geometria de Secciones del Proyecto 3. MASAS PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO MODAL Y SÍSMICO Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran a nivel del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio de las vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su longitud. Luego el programa lleva la masa de los elementos estructurales hacia los nudos extremos. En el cálculo de la masa de la estructura se consideró el 50% de la carga viva (Art. 16.3 NTE E.030).


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL 4. ANÁLISIS SÍSMICO Se realizó un Análisis Sísmico Dinámico por Superposición Modal Espectral. Los parámetros empleados para el cálculo del Espectro de Respuesta fueron: Factor de Zona Z = 0.4 (Zona 1) Factor de Uso U= 1.5 (Categoría C - Edificaciones Comunes) Factor de Suelo S = 1.2 (Según E.M.S. ING. ENRIQUE LUJAN SILVA) Periodo que define la Plataforma del Espectro Tp = 0.6 Factor de Reducción de Fuerza Sísmica Rx = 8 (¾); Ry = 6( ¾) De esta forma el factor

ZUSg/Rx = 1.177 ZUSg/Rx = 1.570 Para la superposición de los modos se empleó la fórmula de la Combinación Cuadrática Completa contemplando un 5% de amortiguamiento crítico.

ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES RNE E.030

Z= U= S= Tp = Rx = Ry = ZUS/Rx = ZUS/Ry =


0.4 1.5 1.2 0.6 6 4.50 0.30 0.40

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T 0 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

Sa x 0.300 0.300 0.300 0.300 0.277 0.257 0.240 0.225 0.212 0.200 0.189 0.180

Sa y 0.400 0.400 0.400 0.400 0.369 0.343 0.320 0.300 0.282 0.267 0.253 0.240

C = 2.5(Tp/T) 2.5 2.50 2.50 2.50 2.31 2.14 2.00 1.88 1.76 1.67 1.58 1.50

ANALISIS ESTATICO CORTANTES ESTATICOS EN LA BASE Modulo Story Shears Story

Load

Loc

P

VX

VY

STORY1

SXX

Bottom

0 -117.66

STORY1

SYY

Bottom

0

STORY1

SX

Bottom

0

0

0 -156.88 98.81

0

Como vemos que se cumple la condición: (con un aceptable + / - 5%) 0.90 x V estático / V dinámico FACTOR DE ESCALA

Vx

Vy

Vestatico

117.66

156.88

Vdinamico

98.81

132.26

Vdin/Vest

0.84

0.84

Fact. Min

0.90

0.90

Factor Amp

1.07

1.07

Es necesario escalar dado que no se cumple la condición señalada entre el Análisis Estático y Dinámico.


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGÚN LA NORMA E030. RNE Control de Derivas del Modulo

5. COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANÁLISIS ESTRUCTURAL Se consideran las combinaciones exigidas por la Norma E060 C1 C2 C3 C4 C5

1.4 1.25 0.9 1.25 0.9

D D D D D

+ + + + +

1.7 1.25 1.0 1.25 1.0

L L SX L SY

+

1.0

SX

+

1.0

SY

Para el diseño de vigas se trazaron las envolventes de fuerzas. 6. DISEÑO ESTRUCTURAL Para el diseño de vigas y columnas se siguen los lineamientos del RNE cuyas fórmulas y factores de cargas son las provenientes a los de la norma E060. Para el trazo de los planos se verifica que las cuantías de diseño sean mayores a la mínima y menores a la máxima estipuladas en la Norma E060. DISEÑO DE ALIGERADO Se verificará el diseño del paño general del proyecto.


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Se ha procedido a carga a la vigueta con las respectivas cargas muertas y vivas, realizando además la debida alternancia de cargas vivas.

Análisis Estructural

ALTERNANCIA DE CARGAS

DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Diseño por Flexión

Diseño por Flexión


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Diseño por Cortante DIAGRA MA DE ENVOLV ENTE DE FUERZAS CORTANTES

Como podemos apreciar todas zonas de los cortantes supera la resistencia al cortante proporcionado por el concreto, de esta manera es necesario utilizar ensanches de viguetas, para los cortantes cercanos a los apoyos extremos.


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Diseño de Aliegrado final

DISEÑO DE VIGAS

Diagrama de Momento Flector del Pórtico de Análisis

DISEÑO POR FLEXION Se procederá con el diseño del pórtico presentado que corresponde al pórtico más cargado dentro de la estructura (Eje D en Plano de Encofrados del Proyecto). Para ello seleccionamos uno de los momentos más críticos de las vigas. En la imagen anterior se muestra los momentos provenientes de la combinación de Envolvente de combinaciones.


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De tal manera que para M(+) = 23.76 Ton.m, será necesario utilizar: As = 13.02 cm² --> 3Ø3/4 ”+ 3Ø5/8”, que resiste Mm = 24.97 Ton.m, satisfaciendo de esta manera la solicitación (incluyendo sismo). (As min=4.37 cm²) Este acero será corrido de extremo a extremo. Para el M(-) = 29.58. Ton.m (del Análisis Estructural / Extremo Derecho) será necesario As = 16.83 cm² --> 6Ø3/4 ”, que resiste Mu = 29.75 Ton.m El requerimiento se satisface con la siguiente disposición de acero:

Diseño de Final de Viga


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DISEÑO POR CORTANTE Los cortantes en la derecha y en la izquierda, respectivamente (medidos a la distancia “d” del

apoyo) son los siguientes: Vu d = 12.10 Ton (izquierda); Vu d = 14.41 Ton (derecha) Como podemos apreciar los cortantes actuantes en la viga no supera el cortante resistente propuesto con un arreglo de 1 Ø 3/8": 1 a .05, 9 @ .125, rto. @ .15 c/ext, lo cual puede resistir: b= 30 cm h= 60 cm rec = 3 cm d= 65 cm f'c = 210 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2 Estribo = 0.71 cm2 ØVc = 8.83 ton ØVs = 24.36 ton s = 9.5 cm Separación a usar 2h = 140 cm

Concluyendo que el estribaje propuesto es el correcto. DISEÑO DE MURO DE ALBAÑILERIA Se procederá a la verificación del muro de albañilería correspondiente al Modulo, cuyo muro se encuentra ubicado en el Eje “E”.


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Diseño Final de Muro de Albañileria


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL DISEÑO DE COLUMNAS

Story STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY3 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2

Column Load C23 14CM17CV C23 14CM17CV C23 14CM17CV C23 09CMSX MAX C23 09CMSX MAX C23 09CMSX MAX C23 09CMSX MIN C23 09CMSX MIN C23 09CMSX MIN C23 09CMSY MAX C23 09CMSY MAX C23 09CMSY MAX C23 09CMSY MIN C23 09CMSY MIN C23 09CMSY MIN C23 125CMCVSX MAX C23 125CMCVSX MAX C23 125CMCVSX MAX C23 125CMCVSX MIN C23 125CMCVSX MIN C23 125CMCVSX MIN C23 125CMCVSY MAX C23 125CMCVSY MAX C23 125CMCVSY MAX C23 125CMCVSY MIN C23 125CMCVSY MIN C23 125CMCVSY MIN C23 14CM17CV C23 14CM17CV C23 14CM17CV C23 09CMSX MAX C23 09CMSX MAX C23 09CMSX MAX


P (Tonf) -22.82 -20.41 -16.66 -15.71 -14.25 -9.88 -7.99 -18.18 -16.02 -13.44 -12.59 -11.28 -8.22 -6.53 -21.09 -18.94 -15.18 -14.34 -13.03 -8.78 -7.09 0.01 2.16 -2.36 -1.51 -0.21 -4.55 -2.86 -39.28 -37.12 -26.26 -25.41 -24.11

M2 (Tonf-m) -0.001 0 0 0.001 0.003 0.003 0.009 100.126 64.732 64.703 50.785 29.275 29.251 1.424 -100.128 -64.731 -64.703 -50.782 -29.268 -29.244 -1.407 2.487 1.607 1.606 1.262 0.73 0.729 0.045 -2.49 -1.606 -1.605 -1.259 -0.723

M3 (Tonf-m) 1.417 -1.173 -0.224 -0.771 -1.617 -0.623 -1.47 1.585 -0.95 -0.072 -0.612 -1.256 -0.449 -1.173 0.785 -1.035 -0.313 -0.683 -1.446 -0.582 -1.27 6.423 -0.458 1.407 -0.173 -0.088 0.386 -0.533 -4.053 -1.526 -1.792 -1.122 -2.614

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 STORY1

C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23 C23

09CMSX MIN 09CMSX MIN 09CMSX MIN 09CMSY MAX 09CMSY MAX 09CMSY MAX 09CMSY MIN 09CMSY MIN 09CMSY MIN 125CMCVSX MAX 125CMCVSX MAX 125CMCVSX MAX 125CMCVSX MIN 125CMCVSX MIN 125CMCVSX MIN 125CMCVSY MAX 125CMCVSY MAX 125CMCVSY MAX 125CMCVSY MIN 125CMCVSY MIN 125CMCVSY MIN 14CM17CV 14CM17CV 14CM17CV 09CMSX MAX 09CMSX MAX 09CMSX MAX 09CMSX MIN 09CMSX MIN 09CMSX MIN

-12.45 -10.76 -10.18 -8.63 -7.53 -6.92 -5.98 -4.76 -3.54 -13.09 -11.54 -9.27 -8.66 -7.72 -5.31 -4.09 8.01 9.56 3.55 4.16 5.1 -1.09 0.13 -31.28 -29.73 -20.35 -19.74 -18.8 -8.98 -7.76

-0.723 -0.028 100.125 64.732 64.703 50.785 29.275 29.251 1.422 -100.129 -64.731 -64.703 -50.782 -29.268 -29.245 -1.409 2.487 1.607 1.606 1.262 0.73 0.729 0.043 -2.49 -1.606 -1.605 -1.259 -0.723 -0.723 -0.03

DISPOSICION DE REFUERZO EN COLUMNA


-1.418 -1.91 0.984 -0.487 0.006 -0.293 -0.566 -0.168 -0.525 0.184 -0.571 -0.234 -0.364 -0.756 -0.301 -0.622 5.822 0.005 1.486 0.146 0.602 0.667 0.115 -4.654 -1.063 -1.713 -0.804 -1.924 -1.137 -1.262

“T”

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DIAGRAMAS DE INTERACCION DE COLUMNA

“T”

Se muestra los respectivos diagramas de interacción de la columna y se puede apreciar que las combinaciones P-M caen dentro del diagrama por lo que se considera que el diseño es correcto. DISEÑO DE CIMENTACION Verificación de Esfuerzos en el terreno

Modelacion Tridimensional dela Cimentación


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Del Análisis Estructural tenemos:

Esfuerzos sobre el terreno, se pude visualizar que no supera el 11.80 ton/m2 (1.18 kg/cm2)

Diagramas de Momentos Flectores de Zapatas A isladas

Diseño Final De Zapata.


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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL Se procedera a diseñar la viga de cimentacion de 30x70 correspodiente al eje 1 del módulo. A continuación se detalla el proceso:

Diagramas de Momentos Flectores de las Vigas de Cimentación


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BIBLIOGRAFÍA 1. 2. 3. 4. 5.

Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas. SENCICO. 2006. Norma Técnica de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente. SENCICO. 2006. Norma Técnica de Edificación E.050 Suelos y Cimentaciones. SENCICO. 2006. Norma Técnica de Edificación E.060 Concreto Armado. SENCICO. 2009. Norma Técnica de Edificación E.070 Albañilería. SENCICO. 2006.


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