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MEMORIA DE CÁLCULO

MEMORIA DE CÁLCULO INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO “ INSTALACION POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA -HUANCAVELICA”

EXPEDIENTE TECNICO “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA - HUANCAVELICA ”

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ANÁLISIS SÍSMICO DINAMICO 1. GENERALIDADES El diseño del Cálculo Estructural desarrollado corresponde al Proyecto: “INSTALACION DE LOS

SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA - HUANCAVELICA” , el que se construirá conforme lo detallado a continuación:

2. DESCRIPCION DEL PROYECTO. El proyecto “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE

CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA -HUANCAVELICA comprende los ambientes descritos en el cuadro 01:

CUADRO 01: LOCAL COMUNAL AMBIENTES LOCAL COMUNAL

CANTIDAD 01

USO

Nº DE NIVELES

1º Nivel

2º Nivel

3º Nivel

03

S.U.M.

OFICINAS

OFICINAS

El análisis estructural del local comunal se realizó de acuerdo a los parámetros de la Norma Sismorresistente E-030 – (Sistema Estructural, Uso, Tipo de suelo, Zona, Factor de Reducción); el sistema estructural empleado es el recomendado en E030 para lugares de asamblea. Las losas aligeradas del primer nivel así como del segundo nivel (azotea) son horizontales de 20cm de espesor y la del techo del 3 nivel es de 17 cm. de espesor. La cimentación ha sido diseñada tomando en cuenta el estudio de Mecánica de Suelos, considerando una capacidad portante de 1.02 Kg. /cm2 y una profundidad mínima para los elementos portantes de 1.60 m., se ha considerado el empleo de zapatas aisladas dando cumplimiento además a lo establecido en la norma sismorresistente. Debe indicarse que se está empleando una solado de 0.10 m. para lograr la superficie adecuada indicada en el estudio de cimentación. El diseño de las estructuras se ha efectuado con las fórmulas de Resistencia última indicados en el CODIGO ACI-318-05 y las NORMAS E-060. Empleándose un concreto de resistencia f ’c= 210Kg/cm2. y acero de f’y= 4200 kg/cm2.


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Para el análisis Sísmico se ha utilizado los parámetros Sísmicos para la zona de Huancavelica (Zona 2), indicados en la Norma Sismo resistente E-030.



Factor de Zona: Z = 0.30



Factor de Uso: U= 1.00 (Edificación Común)



Factor de Suelo: S= 1.2 Tp = 0.6



Coeficiente de Amplificación Sísmica: C= 2.5 y



Factor de Reducción:

Sistema de Pórticos:

R= 8

Los recubrimientos, empalmes, sobrecargas, resistencias del concreto, etc. Se encuentran indicados en los planos y especificaciones Técnicas. Las Normas utilizadas en el análisis y diseño son: 

E-020 NORMA DE CARGAS



E-070 NORMAS DE ALBAÑILERIA



E-030 NORMAS SISMORESISTENTES



E-060 NORMAS DE CONCRETO REFORZADO



ACI-318-08.

3. ANÁLISIS y DISEÑO ESTRUCTURAL El diseño de las estructuras se ha efectuado con las fórmulas de Resistencia última indicados en el CODIGO de ACI –318-08 y las Normas Peruanas E-60 y con la ayuda del programa de Cómputo ETABS V 2013 basado en el Análisis Estructural de Elementos Finitos. El concreto estructural usado es f’c= 210 Kg./cm2 y Acero de f’y=4200 Kg./cm2. En todos los casos las estructuras han sido analizadas independientemente, luego se ha tipificado hasta cierto punto de acuerdo a su similitud.

3.1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL 3.1.1 ALCANCES. De acuerdo a los criterios que establece la norma E-30 Diseño Sismo resistente, establece los requisitos mínimos para que la “CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA ”

tenga un


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adecuado comportamiento sísmico con el fin de reducir el riesgo de pérdidas de vidas y daños materiales, y posibilitar que las estructuras esenciales puedan seguir funcionando durante y después de un sismo. Esta norma se aplica al diseño de todas las edificaciones nuevas, a la evaluación y reforzamiento de las edificaciones e industrias existentes y a la reparación de las edificaciones e industrias que resultan dañadas por acciones de los sismos.

3.1.2

FILOSOFÍA DEL DISEÑO SISMO RESISTENTE.

El proyecto “CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA ” deberá de desarrollarse con la finalidad de garantizar un comportamiento que haga posible: 

Resistir sismos leves sin daño.



Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daños estructurales leves.



Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso de la edificación.

3.1.3

PARÁMETROS DE SITIO.

a) Zonificación. El territorio nacional se encuentra dividido en tres zonas, esta zonificación se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. A cada zona se le asigna un factor Z según se indica en la tabla N° 01, este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.

ZONA

FACTOR DE ZONA - Z (g)

3

0.4

2

0.3

1

0.15

Cuadro 02: FACTORES DE ZONA El presente proyecto se encuentre ubicado en el departamento de Huancavelica, Provincia de Yauli perteneciente a la zona 2 cuyo factor de zona Z=0.3


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b) Condiciones Locales b.1) Estudios de Sitio Son estudios similares a los de microzonificación, aunque no necesariamente en toda su extensión. Estos estudios están limitados al lugar del proyecto y suministran información sobre la posible modificación de las acciones sísmicas y otros fenómenos naturales por las condiciones locales, siendo su objetivo principal la determinación de los parámetros de diseño. Será necesario realizar estudios de sitio para edificaciones del grupo A el nivel de exigencia y de detalle será a criterio del proyectista. No se considerará parámetros de diseño inferiores a los indicados en esta norma.

b.2) Condiciones Geotécnicas. Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vib ración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelo son cuatro:

a)

Perfil tipo S1: Roca o suelos muy Rígidos.

A este tipo corresponden las rocas y suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte similar al de una roca, en los que el periodo fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25s.

b)

Perfil tipo S2: Suelos intermedios.

Se clasifican como de este tipo los sitios con características intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3.

c)

Perfil tipo S3: Suelos flexibles o con estratos de gran espesor.

Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el periodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor que 0.6s, incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores siguientes:


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Suelos cohesivos

Resistencia al corte Típica en condición no Espesor del estrato drenada (kPa)

(m) (*)

< 25

20

25 - 50

25

50 - 100

40

100 - 200

60

Blandos Medianamente compactos Compactos Muy compactos

Valores N típicos en Suelos granulares

ensayos de penetración

Espesor del estrato (m)(*)

estándar (SPT) Sueltos

4-10

40

Medianamente densos

10-30

45

Densos

Mayor que 30

100

(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.

d)

Perfil tipo S4: Condiciones excepcionales.

A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geologías y/o topográficas sean particularmente desfavorables. Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizando los correspondientes valores de T p, Y el factor de amplificación del suelo S, dado en la siguiente En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Solo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo determinen.

Cuadro 03: PARÁMETROS DE SUELO Tipo

Descripción

Tp (s)

S

S1

Roca o suelos muy rígidos

0.4

1.0

S2

Suelos intermedios

0.6

1.2

S3

Suelo flexibles o con estratos de gran espesor

0.9

1.4

S4

Condiciones excepcionales

*

*


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(*) Los valores Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista pero en ningún caso serán menores que a los especificados para el perfil tipo S3.

Para la edificación en estudio los parámetros de suelo pertenecen al tipo S2 (suelos Intermedios).

Tp (s) = 0.6 Y S = 1.2 c) Factor de Amplificación Sísmica. De acuerdo a las características de sitio se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión: C  2.5. *

 T P   T   

C ≤ 2.5

Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo. T es el periodo fundamental, que para cada dirección se estimará con la siguiente expresión: Dónde:

T



hn C t

CT = 35

para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sea únicamente pórticos

CT = 45

para edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean pórticos y las cajas de ascensores y escaleras.

CT = 60

para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros de corte.

3.1.4

REQUISITOS GENERALES.

a) Aspectos Generales. 

Toda la edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y construidas para resistir las solicitaciones sísmicas determinadas en la forma prescrita en las normas sismorresistentes.



Deberá de considerarse el posible efecto de los elementos no estructurales en el comportamiento sísmico de la estructura y al análisis y detallado del refuerzo de anclaje deberá hacerse acorde con esta consideración.



Se considerará que las solicitaciones sísmicas horizontales actúan según las dos direcciones principales de la estructura o en las direcciones que resulten más desfavorables.


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

La fuerza sísmica vertical se considerará que actúan en los elementos simultáneamente con la fuerza sísmica horizontal y en el sentido más desfavorable para el análisis.



No es necesario considerar simultáneamente los efectos de sismo y viento.



Cuando un solo elemento de la estructura, muro o pórtico resistente, una fuerza de 30% o más del total de la fuerza horizontal en cualquier nivel, dicho elemento deberá diseñarse para el 25% de dicha fuerza.

b) Concepción Estructural Sismorresistente Debe considerarse que el comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las siguientes condiciones: 

Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.



Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.



Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.



Resistencia adecuada.



Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.



Ductilidad como requisito indispensable para un comportamiento satisfactorio.



Deformación limitada ya que en caso contrario los daños en los elementos no estructurales podrán ser desproporcionados.



Ilusión de líneas sucesivas de resistencia.



Consideración de las condiciones locales de suelo en el proyecto.



Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.

c) Categoría de las Edificaciones. Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a las categorías indicadas en la tabla N° 03 de la Norma Sismoresistente E30, en este caso la edificación que se diseña pertenece a la categoría C (Edificaciones Comunes) cuyo factor U es 1.0

d) Configuración Estructural. Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o irregulares con el fin de determinar el procedimiento adecuado de análisis y los valores apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica. (Tabla N° 06 de la Normas Sismorresistente), que de acuerdo a los parámetros del edificio podemos considerarlo como regular.

e) Sistema Estructural. Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal como se indica en la tabla N° EXPEDIENTE TECNICO “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA - HUANCAVELICA ”

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06. Para la presente Sistema Estructural le corresponde porticos de concreto Armado (Las acciones sísmicas son resistidas por columnas y vigas de concreto armado, pórtico), cuyo coeficiente de reducción R, para estructuras regulares es R = 8.


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3.1.5

DESPLAZAMIENTOS LATERALES.

a) Desplazamientos laterales Permisibles. El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado con el análisis estructural realizado con el programa ETABS, esta no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se indica en la tabla N° 08 de la Norma Sismorresistente.

Cuadro 04: Límites para desplazamiento Lateral de Entrepiso Límites para desplazamiento Lateral de Entrepiso Material Predominante

( i / he¡ )

Concreto Armado

0.007

Acero (*)

0.010

Albañilería

0.005

Madera

0.010

(*) Estos límites no son aplicables a naves industriales.

b) Juntas de Separación Sísmica. Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima ("s") para evitar el contacto durante un movimiento sísmico. Esta distancia mínima no será menor que los 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes ni menor que: S = 3 + 0.004 (h - 500) (h y s en centímetros) S > 3 cm Donde h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel considerado para evaluar.

c) Control de giros en planta. En cada una de las direcciones de análisis el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos, no debe ser mayor que 1.75 veces el desplazamiento relativo de los centros de masas.


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3.1.6

ANÁLISIS DE LOS EDIFICIOS.

a) Solicitaciones Sísmicas y Análisis. 

En concordancia con la filosofía de diseño sismorresistente se acepta que las edificaciones tendrán incursiones inelásticas frente a solicitaciones sísmicas severas. Por tanto las solicitaciones sísmicas de diseño se considerarán corno una fracción de la solicitación sísmica máxima elástica.



El análisis podrá desarrollarse usando las solicitaciones sísmicas reducidas con un modelo de comportamiento elástico para la estructura.



El análisis podrá hacerse independientemente en cada dirección y para el total de la fuerza sísmica en cada caso.

b) Peso de la Edificación. El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará según lo establecido en la norma; para edificaciones de categoría C se tomará el 25% de la carga viva.


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ANALISIS ESTRUCTURAL – ETABS 1. Estructuración del Local Comunal. De acuerdo a la norma Sismorresistente nos dice: “De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde se ubique, ésta deberá proyectarse observando las características de regularidad y empleando el sistema estructural que se indica en la Tabla N° 7.”

Para la estructuración del Local Comunal, en la dirección XX (tomando como

referencia el modelo analizado en el Programa ETABS) se empleó columnas para un Sistema de Pórticos así como para la dirección YY.

2. Metrado de cargas. Para el metrado de cargas se utilizaron las siguientes cargas: PESOS Aligerado (e=0.20m)

300

kg/m

2

Acabados

100

kg/m

2

Sobrecarga oficinas

250

kg/m

2

3. Parámetros Sísmicos Empleados 

Sistema Estructural –

Dirección XX: Sistema de Pórticos Dirección YY: Sistema de Pórticos



Factor de Zona: Z = 0.30



Factor de Uso: U= 1.00 (Común)



Factor de Suelo: S= 1.2 Tp = 0.6



Coeficiente de Amplificación Sísmica: C= 2.5 y



Factor de Reducción:

Sistema de Pórticos

:

R= 8

Sistema de Pórticos

:

R= 8

4. Espectro de Respuesta de aceleraciones NTE030 -2003. Según la norma al realizar un análisis sísmico de una edificación se utilizará un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones el cual debe ser calculado para cada dirección de análisis (dirección X-X e YY).

5. Ingreso de datos al programa ETABS. En el programa ETABS, modelamos la estructura definiendo y asignando: el material a usar, las secciones de los elementos estructurales las cuales son las vigas y columnas, las cargas que van a actuar sobre la estructura como son las cargas de gravedad (obtenidas del metrado de cargas) y la carga sísmica; combinaciones de carga y finalmente el espectro de respuesta de aceleraciones; corremos el programa y analizamos los resultados.


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6. Resultados del análisis estructural del Programa ETABS. Una vez concluido el análisis estructural de la edificación procedemos a verificar los siguientes resultados: 

Desplazamiento de la estructura.



Carga Muerta, Carga Viva, Momentos flectores, fuerzas cortantes, y fuerzas axiales tanto de las vigas como de las columnas.

a) DESPLAZAMIENTOS RESUMEN DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES PROYECTO: "CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA" NORMA TECNICA DE EDIFICACION

: E-030

SISTEMA ESTRUCTURAL

: EN XX PORTICOS R = 8 : EN YY PORTICOS R = 8

DIRECCION X H piso

Δ piso

6

3.9

0.00036

6

3.15

0.00106

8

6

4.85

0.00071

DIFER.

R

3/4x R

H piso

Δ piso

0.006925

0.001972

8

6

3.9

0.00051

0.003369

0.003556

8

6

3.15

0.00113

0

0.003369

8

6

4.85

0.00069

Nº

PISO SUP.

PISO INF.

DIFER.

R

3/4x R

2

0.008187

0.006778

0.001409

8

2

0.006778

0.003449

0.003329

8

1

0.003449

0

0.003449

Nº

PISO SUP.

PISO INF.

2

0.008897

2

0.006925

1

0.003369

*

Despla.obt.

: Desplazamiento obtenido según análisis sísmico.

*

Des pl. Max .Nor.

: Des plaz amiento Máx imo permis ible s egún Norma E-030.

Despl.obt. espl.Max.No 0.0022 0.0063 0.0043

0.0070 0.0070 0.0070

Observ. OK OK OK

DIRECCION Y Despl.obt. espl.Max.No 0.0030 0.0068 0.0042

0.0070 0.0070 0.0070

Nota: Los desplazamientos obtenidos son menores a los máximos permitidos, por lo que el análisis sísmico es correcto.

Los desplazamientos obtenidos de los resultados del cálculo en el programa ETABS, cumplen con los parámetros establecidos en la tabla Nº 8 (Desplazamientos laterales permisibles) de la Norma E030 del Reglamento nacional de Edificaciones.


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Observ. OK OK OK

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b) CARGAS ACTUANTES CARGA MUERTA:

CARGA VIVA:


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ESFUERZOS AXIALES – CARGA MUERTA

ESFUERZOS AXIALES – CARGA VIVA

Los esfuerzos axiales producidos por las fuerzas de sismo en ambas direcciones son valores muy bajos, exceptuando para los valores de columnas que son usados para el diseño de zapatas.


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FUERZAS CORTANTES – ENVOLVENTE

MOMENTOS FLECTORES – ENVOLVENTE (Usado para el diseño de vigas)


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7. Diseño de los elementos estructurales. Vigas 

Para el diseño de las vigas usaremos la envolvente (Momentos flectores obtenidos del programa ETABS).



Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009)



El diseño se realizara por flexión, corte y fisuración.

ÁREA DE ACERO DE VIGAS DE UN PORTICO PARA DISEÑO

Columnas. 

Para el diseño de las columnas usaremos los momentos flectores por cargas de gravedad y sismo y las fuerzas axiales también por cargas de gravedad y sismo (resultados obtenidos en el programa ETABS).



Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009).



El diseño se realizara por compresión, y corte.

Zapatas. 

Para el diseño de las zapatas usaremos los momentos flectores por cargas de gravedad y sismo y las fuerzas axiales también por cargas de gravedad y sismo (resultados obtenidos en el programa ETABS).



Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009).



El diseño se realizara por compresión, y corte.


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8. ANEXOS: - ANEXO Nº1 (PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS) - ANEXO Nº2 (PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS) - ANEXO Nº3 (ESPECTRO DE DISEÑO) - ANEXO Nº4 (DESPLAZAMIENTO LATERAL) - ANEXO Nº5 (DISEÑO DE LOSA ALIGERADA) - ANEXO Nº6 (DISEÑO DE ZAPATAS)


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