memorias de cálculo

AUTORIZADO POR: …. 1 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera

PROYECTO: DISEÑO ESTRUCTURAL VIVIENDA DE TRES PLANTAS

INTERESADO: YHOJAN GONZALEZ VARGAS

LOCALIZACIÓN: CALLE EL MATADERO N°6-18, REMEDIOS-ANTIOQUIA

CONTIENE: MEMORIAS DE CÁLCULO

DISEÑÓ: Juan Sebastián Monsalve Giraldo REVISÓ: Irvin Alberto Mosquera Mosquera AUTORIZÓ: …

FEBRERO DE 2012


DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ESTRUCTURAL. El proyecto planea construir una edificio de 3 niveles en el municipio de Remedios perteneciente al departamento de Antioquia. La estructura portante ante cargas verticales y horizontales es un pórtico tridimensional en concreto reforzado, compuesto de columnas de 20cm x 40cm, vigas principales de 30cm x 30cm, vigas de fundación de 30cm x 30cm. Las vigas de amarre de la estructura están conformadas por vigas de 30cmx 30 cm. Para la cubierta se propone un entramado de vigas sobre los muros. El pórtico se diseña para capacidad moderada de disipación de energía (DMO) con un coeficiente R0= 5. La estructura está ubicada en zona de amenaza sísmica media. El sistema de entrepiso estará conformado por losa aligerada en dos direcciones en casetón recuperable que actúan como diafragma rígido en la estructura otorgándole a la estructura un mejor comportamiento ante cargas sísmicas, el proyecto estructural propone un sistema aporticado en concreto reforzado, con muros divisorios y de fachadas en bloques de mampostería convencional. La estructura se cimentará en zapatas de 1.5m x 1.5m en concreto reforzado con profundidad de 30 cm, esta cimentación es capaz de transmitir de manera adecuada las cargas al suelo de fundación. Todo el sistema se analizó y diseñó, cumpliendo con el Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistente (NSR-10). Para el análisis de los elementos estructurales se utilizó el programa “SAP 2000 V.14”. El pre- dimensionado de los elementos estructurales, se realizó con base a las tablas existentes en el Título C (Capítulo vigas y capítulo columnas) y finalmente fueron chequeadas las cuantías de refuerzo, para que estuvieran dentro de los límites establecidos por las norma. Para el chequeo de las “Derivas” se elaboró una hoja de cálculo en Excel que incluía los parámetros y recomendaciones del Título A de las norma sismo resistente. El análisis sísmico se realizó por el método dinámico espectral.


GENERALIDADES 2.1. CARGAS DE MAYORADAS Y DE SERVICIO Las cargas de servicio fueron calculadas según lo expuesto en los capítulos B.3 y B.4 de la NSR-10 en cada nivel de la estructura. Carga típica de la estructura. LOSA EN DOS DIRECCIONES

CARGAS MUERTAS (D) - Loseta - Nervio - Casetón recuperable - Particiones - Acabados - Recubrimiento inferior TOTAL CARGA MUERTA

kN/m2 1.20 1.44 0.25 1.50 1.50 0.10 6.0

CARGAS VIVAS (L)

1.8

CARGA DE SERVICIO (D+L) CARGA MAYORADA (1.2D+1.6L)

7.8 10.1

Carga en las cubiertas CARGAS MUERTAS (D)

kN/m2

- Teja de barro

0.80

-Alistado de la cubierta -Impermeabilización Cielo Falso TOTAL CARGA MUERTA

0.18 0.15 0.15 1.3

CARGAS VIVAS (L)

0.35


CARGA DE SERVICIO (D+L)

1.6

CARGA MAYORADA (1.2D+1.6L)

2.1

2.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES . Los elementos de concreto reforzado sometidos a flexión deben diseñarse para que tengan una rigidez adecuada con el fin de limitar cualquier deflexión que pudiese afectar adversamente la resistencia o el funcionamiento de la estructura. Tomando la condición de una viga con extremos continúo de la tabla C.9.5.a h = L/21 Para

=>

h= 0.25m

Los peraltes utilizados en las diferentes vigas y nervios superan en mínimo. REQUISITOS GENERALES DEL DISEÑO SISMO RESISTENTE

3.1 ZONA DE AMENAZA SISMICA Según la tabla A.2.3-1 NSR-10 la edificación del proyecto se encuentra en zona de amenaza sísmica media.

3.2 COEFICIENTES (Aa) y (Av) Los coeficientes de aceleración horizontal pico efectiva y de velocidad horizontal pico efectiva fueron seleccionados de las Fig A.2.3-2 Y A.2.3-3 NSR-10, y son los que se presentan a continuación: Aceleración horizontal pico efectiva (Aa): 0.15 Velocidad horizontal pico efectiva (Av): 0.20


3.3 DEFINICIÓN DEL TIPO DE PERFIL DE SUELO Y DE LOS COEFICIENTES Fa y Fv Según la tabla A.2.4-1 NSR-10 el perfil de suelo correspondiente al perfil tipo C. Teniendo definidos el tipo de suelo y los valores de Aa y Av se puede obtener los valores Fa y Fv de las tablas A.2.4-3 Y A.2.4-4. La capacidad portante por punta del terreno según el estudio de suelo es de 15 Ton/m². A continuación se presentan los valores obtenidos. Tipo de perfil de suelo

C

Coeficiente de amplificación del suelo para periodos cortos (Fa): Coeficiente de amplificación del suelo para periodos intermedios (Fv):

1.2 1.65

3.4 COEFICIENTE DE IMPORTANCIA (I) Según la tabla A.2.5-1 NSR-10. Clasifica la importancia de la edificación con respecto para clasificarlo según su importancia en la atención y recuperación de las personas después de la ocurrencia de un sismo. El coeficiente de importancia correspondiente a los proyectos de edificaciones con ocupación residencial es I=1.0. 3.5 ESPECTRO ELASTICO DE ACELERACIÓN DE DISEÑO La forma del espectro elástico de aceleraciones, Sa expresada como fracción de la gravedad, para un coeficiente del 5% del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño se da en la figura A.2.6-1 NSR-10, con sus correspondientes ecuaciones. Para la estructura en cuestión y según los factores anteriormente definidos, el espectro elástico de Diseño correspondiente se presenta en la figura siguiente. Según el literal A.4.2-2 NSR-10 el valor T del periodo puede ser igual al periodo aproximado, Ta, que se obtenga por medio de la ecuación A.4.2


Uso de la Estructura I =

1.00

Perfil del Suelo S =

C

Coeficiente de amplificación del suelo para periodos cortos (Fa):

1.20

Coeficiente de amplificación del suelo para periodos intermedios (Fv):

1.65

Aceleración pico esperada Aa =

0.15

Velocidad horizonta pico efectiva (Av):

0.20

ESPECTRO T [s]

Sa [g]

0.00

0.45

0.05

0.45

0.10

0.45

0.15

0.45

0.20

0.45

0.25

0.45

0.30

0.45

0.35

0.45

0.40

0.45

0.45

0.45

0.50

0.45

0.55

0.45

0.60

0.45

0.65

0.45

0.70

0.45

0.75

0.45

0.80

0.45

0.85

0.45

0.90

0.44

AUTORIZADO POR: …. 7 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 0.95

0.4168421

1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55

0.396 0.3771429 0.36 0.3443478 0.33 0.3168 0.3046154 0.2933333 0.2828571 0.2731034 0.264 0.2554839

1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85

0.2475 0.24 0.2329412 0.2262857 0.22 0.2140541

1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80

0.2084211 0.2030769 0.198 0.1931707 0.1885714 0.184186 0.18 0.176 0.1721739 0.1685106 0.165 0.1616327 0.1584 0.1552941 0.1523077 0.149434 0.1466667 0.144 0.1414286

AUTORIZADO POR: …. 8 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.85 3.90 3.92 3.95 4.00 4.05 4.10 4.15 4.20 4.25 4.30 4.35 4.40 4.45 4.50 4.55 4.60 4.65 4.70 4.75

0.1389474 0.1365517 0.1342373 0.132 0.1298361 0.1277419 0.1257143 0.12375 0.1218462 0.12 0.118209 0.1164706 0.1147826 0.1131429 0.1115493 0.11 0.1084932 0.107027 0.1056 0.1042105 0.1028571 0.1015385 0.1010204 0.1002532 0.09801 0.0956049 0.0932873 0.091053 0.088898 0.0868185 0.0848112 0.0828728 0.081 0.07919 0.07744 0.0757474 0.0741096 0.0725245 0.0709896 0.0695029


0.0680625 0.0666664 0.0653128 0.064 0.0627264 0.0614904 0.0602907 0.0591256 0.0579941 0.0568947 0.0558263 0.0547877 0.0537778 0.0527956 0.05184 0.0509102 0.0500051 0.049124 0.0482659 0.0474302 0.0466159 0.0458225 0.0450491 0.0442952 0.04356 0.042843 0.0421435 0.041461 0.040795 0.0401449 0.0395102 0.0388904 0.0382852 0.0376939 0.0371162 0.0365517 0.036 0.0354607 0.0349334 0.0344178


0.0339135 0.0334202 0.0329376 0.0324654 0.0320033 0.0315509 0.0311081 0.0306746 0.03025 0.0298342 0.0294269 0.0290279 0.028637 0.0282539 0.0278784 0.0275104 0.0271496 0.0267958 0.026449 0.0261088 0.0257751 0.0254478 0.0251267 0.0248117 0.0245025 0.0241991 0.0239012 0.0236089 0.0233218 0.02304 0.0227632 0.0224914 0.0222245 0.0219623 0.0217046 0.0214515 0.0212028 0.0209584 0.0207182 0.0204821

AUTORIZADO POR: …. 11 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 8.80 8.85 8.90 8.95 9.00

0.02025 0.0200218 0.0197975 0.0195769 0.01936

En la figura se presenta el espectro elástico de diseño correspondiente a las características de la edificación y del terreno definidas anteriormente. Figura . Espectro elástico de Diseño.


3.6 TIPO DE SISTEMA ESTRUCTURAL Según las tablas A.3.2.1, A.3.2, A.3.3 Y A.3.4 de la NSR-10 se reconocen cuatro sistemas estructurales; los cuales se diferencian según los tipos de elementos verticales utilizados para resistir las fuerzas sísmicas y el grado de capacidad de disipación de energía. El sistema estructural a utilizar es un sistema de pórticos espaciales, resistente a momentos, esencialmente completo, sin diagonales, que resiste todas las cargas verticales y fuerza horizontales. 3.7 COEFICIENTE DE DISIPACION DE ENERGIA (R) Según tabla A.3.7 NSR-10. El diseño de los elementos estructurales y sus conexiones se realiza cumpliendo los requisitos exigidos para el grado de capacidad de disipación de energía requerido de los materiales. Cuando una estructura es irregular en planta ó en altura y tenga ausencia de redundancia, el valor de R, debe reducirse multiplicando por el valor de , dichos valores se obtienen de la tabla A.3.5 y A.3.6, y del literal A.3.3.8. Para nuestro caso no existe irregularidad en planta, ni en altura; por tanto los coeficientes quedan definidos como se muestra a continuación. Irregularidad en planta Фp: Irregularidad en Altura Фa: Ausencia de redundancia Фr: Tipo de Estructura: Coeficiente de capacidad de disipación de energía para el diseño (R):

1

Regular

1 1

Regular Regular Regular

5


3.9 ANALISIS DE DERIVAS ( ∆ i ) La evaluación de las derivas se realizó según lo estipulado en el numeral A.6.3.1.2 NSR-10; donde se define la deriva máxima en cualquier punto del piso i, como la diferencia entre los desplazamientos totales máximos, de acuerdo con A.6.2.4, del punto en el piso i y los desplazamientos horizontales totales máximos de un punto localizado en el mismo eje vertical en el piso inmediatamente inferior (i-1), por medio de la siguiente ecuación:

En el numeral A.6.4 de la NSR-10 se estipulan los límites de deriva según la tipología estructural. Para este proyecto en particular se tiene una estructura en concreto reforzado y su correspondiente deriva máxima se define como el 1% ó el 0.010 de la altura de piso correspondiente.

DERIVAS MÁXIMAS CALCULADAS:

NIVEL 1: DERIVA MÁXIMA PERMITIDA EN (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION X (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION Y (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO (CM)

2.7 0.89 0.70 1.13

NIVEL 2: DERIVA MÁXIMA PERMITIDA EN (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION X (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION Y (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO (CM)

2.7 0.94 0.74 1.20

NIVEL 3: DERIVA MÁXIMA PERMITIDA EN (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION X (CM)

2.7 0.44


DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO EN DIRECCION Y (CM) DESPLAZAMIENTO MAXIMO CALCULADO (CM)

0.39 0.59

COMBINACIONES DE CARGA Las combinaciones de diseño se definen según lo estipulado en el capítulo B.2.4.2 de la NSR-10, y se presentan en la tabla 4.1. DIRECCIÓN DE APLICACIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS — En zonas de amenaza sísmica intermedia o alta deben considerarse los efectos ortogonales, salvo que (1) la estructura tenga diafragmas flexibles o (2) se trate de edificios de un piso (naves industriales o similares) en los cuales no haya irregularidades en planta del tipo 5P. Los efectos ortogonales pueden tenerse en cuenta suponiendo la concurrencia simultánea del 100% de las fuerzas sísmicas en una dirección y el 30% de las fuerzas sísmicas en la dirección perpendicular. Debe utilizarse la combinación que requiera la mayor resistencia del elemento. De acuerdo a lo definido en el numeral B.2.3.2.1 de la NSR-10; para evaluar las derivas obtenidas de las deflexiones horizontales causadas por el sismo de diseño, deben utilizarse los requisitos del Capítulo A.6, los cuales exigen que las derivas se verifiquen para las fuerzas sísmicas Fs, sin haber sido divididas por R, empleando 1E en vez de 0.7 en las ecuaciones que incluyen E en B.2.3. En la tabla 4.2 se presentan los combos para la revisión de derivas. Tabla 4.2 Combos Para la revisión de derivas COMBOS PARA LA REVISIÓN DE DERIVAS DerivaX Carga Muerta +-1.0 sismox DerivaY Carga Muerta +-1.0 sismoy Tabla 4.1 Combinaciones de diseño usando el método de resistencia. TABLE: Combination Definitions ComboT AutoDes ComboName ype ign CaseName Text Text Yes/No Text 1.4D Linear No DEAD

ScaleFa ctor Unitless 1.4


1.2D+1.6L 1.2D+1.6L 1.2D+L+0.27Ex+0 .08Ey 1.2D+L+0.27Ex+0 .08Ey 1.2D+L+0.27Ex+0 .08Ey 1.2D+L+0.27Ex+0 .08Ey 1.2D+L+0.27Ex0.08Ey 1.2D+L+0.27Ex0.08Ey 1.2D+L+0.27Ex0.08Ey 1.2D+L+0.27Ex0.08Ey 1.2D+L-0.27Ex0.08Ey 1.2D+L-0.27Ex0.08Ey 1.2D+L-0.27Ex0.08Ey 1.2D+L-0.27Ex0.08Ey 1.2D+L0.27Ex+0.08Ey 1.2D+L0.27Ex+0.08Ey 1.2D+L0.27Ex+0.08Ey 1.2D+L0.27Ex+0.08Ey 1.2D+L+0.27Ey+0 .08Ex 1.2D+L+0.27Ey+0 .08Ex 1.2D+L+0.27Ey+0 .08Ex 1.2D+L+0.27Ey+0 .08Ex 1.2D+L+0.27Ey0.08Ex

Add Linear Add

No

DEAD viva

1.2 1.6

Linear Add

No

DEAD

1.2

viva

Linear Add

No

Sismo x

0.27

Sismo y

0.08

DEAD viva

Linear Add

No

No

No

Sismo y

-0.08

DEAD

No

1.2 1

Sismo x

-0.27

Sismo y

-0.08

DEAD

1.2 1

Sismo x

-0.27

Sismo y

0.08

DEAD viva

Linear Add

1 0.27

viva

Linear Add

1.2

Sismo x

viva

Linear Add

1

1.2 1

Sismo x

0.08

Sismo y

0.27

DEAD

1.2

AUTORIZADO POR: …. 16 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 1.2D+L+0.27Ey0.08Ex 1.2D+L+0.27Ey0.08Ex 1.2D+L+0.27Ey0.08Ex 1.2D+L-0.27Ey0.08Ex 1.2D+L-0.27Ey0.08Ex 1.2D+L-0.27Ey0.08Ex 1.2D+L-0.27Ey0.08Ex 1.2D+L0.27Ey+0.08Ex 1.2D+L0.27Ey+0.08Ex 1.2D+L0.27Ey+0.08Ex 1.2D+L0.27Ey+0.08Ex 0.9D+0.08Ex0.27Ey 0.9D+0.08Ex0.27Ey 0.9D+0.08Ex0.27Ey 0.9D+0.27Ex+0.08 Ey 0.9D+0.27Ex+0.08 Ey 0.9D+0.27Ex+0.08 Ey 0.9D+0.27Ex0.08Ey 0.9D+0.27Ex0.08Ey 0.9D+0.27Ex0.08Ey 0.9D0.08Ex+0.27Ey 0.9D0.08Ex+0.27Ey 0.9D0.08Ex+0.27Ey 0.9D-0.08Ex-

viva

Linear Add

No

Sismo x

-0.08

Sismo y

0.27

DEAD viva

Linear Add

No

Linear Add

Linear Add

Linear Add

Linear

No

No

No

No

No

1.2 1

Sismo x

-0.08

Sismo y

-0.27

DEAD viva

Linear Add

1

1.2 1

Sismo x

0.08

Sismo y

-0.27

DEAD

0.9

Sismo x

0.08

Sismo y

-0.27

DEAD

0.9

Sismo x

0.27

Sismo y

0.08

DEAD

0.9

Sismo x

0.27

Sismo y

-0.08

DEAD

0.9

Sismo x

-0.08

Sismo y DEAD

0.27 0.9

AUTORIZADO POR: …. 17 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 0.27Ey 0.9D-0.08Ex0.27Ey 0.9D-0.08Ex0.27Ey 0.9D0.27Ex+0.08Ey 0.9D0.27Ex+0.08Ey 0.9D0.27Ex+0.08Ey 0.9D-0.27Ex0.08Ey 0.9D-0.27Ex0.08Ey 0.9D-0.27Ex0.08Ey Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente

Add

Linear Add

Linear Add

Envelope

No

No

No

Sismo x

-0.08

Sismo y

-0.27

DEAD

0.9

Sismo x

-0.27

Sismo y

0.08

DEAD

0.9

Sismo x

-0.27

Sismo y 1.2D+1.6L 1.2D+L+0.27Ex+ 0.08Ey 1.2D+L+0.27Ex0.08Ey 1.2D+L+0.27Ey+ 0.08Ex 1.2D+L+0.27Ey0.08Ex 1.2D+L0.27Ex+0.08Ey 1.2D+L-0.27Ex0.08Ey 1.2D+L0.27Ey+0.08Ex 1.2D+L-0.27Ey0.08Ex 1.4D 0.9D+0.08Ex0.27Ey 0.9D+0.27Ex+0.0 8Ey 0.9D+0.27Ex0.08Ey 0.9D0.08Ex+0.27Ey 0.9D-0.08Ex0.27Ey 0.9D-

-0.08 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

AUTORIZADO POR: …. 18 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 0.27Ex+0.08Ey 0.9D-0.27Ex0.08Ey

Envolvente Linear 1.2D+L+Ex+0.3Ey Add 1.2D+L+Ex+0.3Ey 1.2D+L+Ex+0.3Ey 1.2D+L+Ex+0.3Ey Linear 1.2D+L+Ex-0.3Ey Add 1.2D+L+Ex-0.3Ey 1.2D+L+Ex-0.3Ey 1.2D+L+Ex-0.3Ey Linear 1.2D+L-Ex-0.03Ey Add 1.2D+L-Ex-0.03Ey 1.2D+L-Ex-0.03Ey 1.2D+L-Ex-0.03Ey Linear 1.2D+L-Ex+0.3Ey Add 1.2D+L-Ex+0.3Ey 1.2D+L-Ex+0.3Ey 1.2D+L-Ex+0.3Ey Linear 1.2D+L+Ey+0.3Ex Add 1.2D+L+Ey+0.3Ex 1.2D+L+Ey+0.3Ex 1.2D+L+Ey+0.3Ex Linear 1.2D+L+Ey-0.3Ex Add 1.2D+L+Ey-0.3Ex 1.2D+L+Ey-0.3Ex 1.2D+L+Ey-0.3Ex Linear 1.2D+L-Ey-0.3Ex Add 1.2D+L-Ey-0.3Ex 1.2D+L-Ey-0.3Ex 1.2D+L-Ey-0.3Ex Linear 1.2D+L-Ey+0.3Ex Add 1.2D+L-Ey+0.3Ex 1.2D+L-Ey+0.3Ex 1.2D+L-Ey+0.3Ex

1

No

DEAD viva Sismo x Sismo y

1.2 1 1 0.3

No


1.2 1 1 -0.3

No


1.2 1 -1 -0.3

No


1.2 1 -1 0.3

No


1.2 1 0.3 1

No


1.2 1 -0.3 1

No


1.2 1 -0.3 -1

No


1.2 1 0.3 -1

AUTORIZADO POR: …. 19 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 0.9D+Ex+0.3Ey 0.9D+Ex+0.3Ey 0.9D+Ex+0.3Ey 0.9D+Ex-0.3Ey 0.9D+Ex-0.3Ey 0.9D+Ex-0.3Ey 0.9D-Ex-0.3Ey 0.9D-Ex-0.3Ey 0.9D-Ex-0.3Ey 0.9D-Ex+0.3Ey 0.9D-Ex+0.3Ey 0.9D-Ex+0.3Ey 0.9D+0.3Ex+Ey 0.9D+0.3Ex+Ey 0.9D+0.3Ex+Ey 0.9D+0.3Ex-Ey 0.9D+0.3Ex-Ey 0.9D+0.3Ex-Ey 0.9D-0.3Ex-Ey 0.9D-0.3Ex-Ey 0.9D-0.3Ex-Ey

Linear Add

No

DEAD Sismo x Sismo y

0.9 1 0.3

Linear Add

No


0.9 1 -0.3

Linear Add

No


0.9 -1 -0.3

Linear Add

No


0.9 -1 0.3

Linear Add

No


0.9 0.3 1

Linear Add

No


0.9 0.3 -1

Linear Add

No


0.9 -0.3 -1

No


0.9 -0.3 1

No

DEAD

Linear 0.9D-0.3Ex+Ey Add 0.9D-0.3Ex+Ey 0.9D-0.3Ex+Ey 0.9D+0.08Ex+0.27 Linear Ey Add 0.9D+0.08Ex+0.27 Ey 0.9D+0.08Ex+0.27 Ey Linear serv D+L Add serv D+L Linear serv D+0.7Ex Add serv D+0.7Ex

0.9

Sismo x

0.08

Sismo y

0.27

No

DEAD viva

No

DEAD Sismo x

1 1 1 0.7

AUTORIZADO POR: …. 20 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera serv D+0.7Ey serv D+0.7Ey D+0.525Ex+0.75L D+0.525Ex+0.75L D+0.525Ex+0.75L D+0.525Ey+0.75L D+0.525Ey+0.75L D+0.525Ey+0.75L envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio envolvente de servicio

Linear Add

No

DEAD Sismo y

1 0.7

Linear Add

No

DEAD Sismo x viva

1 0.525 0.75

Linear Add

No

DEAD Sismo y viva

1 0.525 0.75

Envelope

No

DEAD

1

serv D+L

1

serv D+0.7Ey

1

serv D+0.7Ex

1

0.9D+0.3Ex+Ey

1

0.9D+0.3Ex-Ey

1

0.9D+Ex+0.3Ey

1

0.9D+Ex-0.3Ey

1

0.9D-0.3Ex+Ey

1

0.9D-0.3Ex-Ey

1

0.9D-Ex+0.3Ey

1

0.9D-Ex-0.3Ey

1

PROGRAMAS DE ANALISIS Y DISEÑO


PROGRAMA SAP 2000 Para la modelación de estructuras empleamos el programa SAP, para lo cual se debe ingresar información tales como: Geometría: esta se toma del plano arquitectónico y estructural, tomando distancias entre ejes de elementos y alturas. Especificaciones de diseño: tales como espesores de vigas y losas obtenidas en el pre-dimensionamiento previo del proyecto. Cargas: se trabajan con cargas vivas y muertas obtenidas en el numeral 2.1 cargas de servicio tanto de losas como de cubierta dependiendo el proyecto. El método de análisis empleado es fuerza horizontal equivalente, por medio del cual obtenemos las fuerzas producidas por el sismo en cada uno de los niveles de la edificación y cuyos valores se muestran en la tabla 1.1 para fuerza horizontal equivalente. Resultados: una vez ingresada la información se verifican las derivas de cada nivel y el área de acero obtenida.


ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN Materiales Cemento El cemento utilizado para la fabricación de concretos, morteros, lechadas y solados de limpieza, deberá cumplir con los estándares de la normativa NTC 121, NTC 321 y ASTM 150.que indica los lineamientos de su fabricación. Agregados Los agregados para la fabricación del concreto, deben cumplir las normas estipuladas en el código NTC 174. El tamaño máximo de agregado no debe ser superior a 1”, para controlar la formación de hormigueos y vacios los elementos estructurales. Agua El agua utilizada para el mezclado y proceso de fabricación del concreto estructural, es necesario que cumpla con los lineamientos planteados en la norma NTC 3459, para garantizar la no contaminación de la misma. Concreto estructural El concreto debe cumplir con una resistencia a la compresión obtenida a los 28 días de vaciado no menor a 210Kg/cm², rectificando este valor con ensayos a la compresión de cilindros de concreto obtenido en obra, al momento del vaciado, tal como se establece en el numeral C.5.6.3 del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Acero de refuerzo El acero de refuerzo está compuesto por barras corrugadas dispuestas de tal forma que atiendan los esfuerzos presentes en los elementos estructurales, ya sea por condiciones de carga o temperatura. Este material debe cumplir con la normativa NTC 2289. La resistencia a la fluencia no debe ser menor a 4200Kg/cm². Para los elementos losa, el acero de refuerzo se dispondrá en mallas electro-soldadas de alambre liso, que tenga una resistencia a la fluencia no menor a 4200Kg/cm². En el momento de la colocación de concreto, es necesario que el acero de refuerzo esté libre de agentes contaminantes que impidan la adherencia. Aditivos En caso de utilizarse aditivos estos deben ser previamente aprobados por el diseñador, y cumplir con el numeral C.3.6 del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Recubrimiento de concreto Concreto colocado contra el suelo y expuesto 75mm permanentemente a el Concreto expuesto a suelo o a la intemperie 40-50mm


Concreto no expuesto a la intemperie ni en 10-40mm contacto con el suelo Estructuras en Concreto reforzado Todas las estructuras construidas en concreto reforzado, indicadas en los planos, deberán cumplir con las especificaciones de los materiales, así como su fabricación, colocación y curado. Todas las estructuras deben ser ubicadas tal como lo disponen los planos estructurales y arquitectónicos. Todas las superficies de concreto se protegerán adecuadamente del sol. El concreto fresco se protegerá de las lluvias, del agua corriente o de los elementos mecánicos que puedan hacerle daño todo el concreto deben mantenerse húmedo por el periodo no menor de 14 días, regándolo constantemente para que la superficie siempre se encuentre mojada.

Muros en mampostería Los bloques de mampostería pueden ser de perforación vertical, de perforación horizontal o maciza, cumpliendo con las normas NTC 4026, NTC 4076, NTC 4205 y NTC 922. El mortero de pega debe tener buena plasticidad y consistencia, y deben garantizar la retención del agua mínima para la hidratación del cemento. Su función principal es adherir las unidades de mampostería. Su resistencia mínima a la compresión a los 28 días debe ser de 75Kg/cm². Su dosificación no puede ser inferior a 1:4 en volumen. Este último cumplirá la norma ICONTEC correspondiente en cuanto a preparación, componentes y aplicación. En los muros que deberán ir ala vista, se deberá escoger el mejor lado del ladrillo y se asentará de tal forma que quede totalmente limpio dejando su correspondiente junta, ya sea repellada, estriada o con junta perdida según indiquen los planos. Debe cuidarse que quede alineado y a plomo, cada 60 cm o cada tres hiladas. Se utilizará ladrillo de calidad y tamaño especificado, pegado con mortero 1:4 arena de peña, debidamente trabado, hilado, nivelado y plomado. Las juntas horizontales y verticales si las hay serán de un promedio de 1,5 cm de ancho.


ANEXOS A.1 GEOMETRIA


A.2 DESPLAZAMIENTOS

A.2.1 DESPLAZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA El análisis es realizado con cargas de sismo en los dos sentidos. Sismo en X


Sismo en Y


A.3 DISEÑO DE FUNDACIONES A.3.1 REACCION EN APOYOS (con cargas de servicio)


A.3.2 DISEÑO DE ZAPATAS

Zapata σad Pserv e

Equinera 8000.00 kgf/m2 16900 Kgf 0.02 m

σcol (σcol/f'c) <30% Ф0,85f'c(b h) B prop B L σu σmax σmin d vu1 vu2 vp

11.59 Kgf/cm2 5.52 cumple 144585 cumple 0.1 1.0 1.1 7172.83 8000.0 6345.7 0.23 0.73 1.83 2.14

m m m kgf/m2 kgf/m2 kgf/m2 m kgf/m2 kgf/m2 kgf/m2

Diseño a flexión 0.002760 ρmin 26 0.015937 ρmax 5 Refuerzo en sentido L Mu 2401.46 kgf-m ρ 0.0028 As 6.35 cm2 Refuerzo en sentido B Mu 1027.94 kgf-m ρ 0.0028 As 7.10 cm2 Refuerzo por

cumple

cumple cumple cumple

AUTORIZADO POR: …. 29 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera temperatura ρ 0.0018 As 4.14 cm2

Zapatas σad Pserv e σcol (σcol/f'c) <30% Ф0,85f'c(b h) B prop B L σu σmax σmin d vu1 vu2 vp

Medianer a 8000.00 20700 0.01 20.13

kgf/m2 Kgf m Kgf/cm2

9.59 cumple 144585 0.1 1.3 1.4 7618.78 8000.0 7237.6 0.23 1.07 1.29 1.91

cumple

kgf/m2 cumple

kgf/m2 kgf/m2 kgf/m2

Diseño a flexión 0.002760 ρmin 26 0.015937 ρmax 5 Refuerzo en sentido L Mu 1517.09 kgf-m ρ 0.0028 As 8.25 cm2 Refuerzo en sentido B Mu 2752.06 kgf-m


AUTORIZADO POR: …. 30 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera ρ As

0.0028 8.93 cm2

Refuerzo por temperatura ρ 0.0018 As 5.38 cm2

Zapatas σad Pserv e σcol (σcol/f'c) <30% Ф0,85f'c(b h) B prop B L σu σmax σmin d vu1 vu2 vp

Concéntri ca 8000.00 30000 0.01 28.30

kgf/m2 Kgf m Kgf/cm2

13.47 cumple 144585 0.0 1.6 1.6 7763.969 81 8000.0 7527.9 0.23 1.38 1.45 2.35

cumple

kgf/m2 cumple

kgf/m2 kgf/m2 kgf/m2

Diseño a flexión 0.002760 ρmin 26 0.015937 ρmax 5 Refuerzo en sentido L Mu 2531.95 kgf-m ρ 0.0028 As 10.16 cm2


AUTORIZADO POR: …. 31 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera Refuerzo en sentido B Mu 5266.17 kgf-m ρ 0.0028 As 10.01 cm2 Refuerzo por temperatura ρ 0.0018 As 6.62 cm2

A.4 DISEÑO A.4.1 REFUERZOS EN ELEMENTOS El análisis es realizado con las 17 combinaciones de cargas descritas en el TÍTULO B DE LAS N.S.R. 10. en el caso de columnas y vigas. Para el caso de las viguetas solo se analizaron con 1.2D y 1.6L. Para las fundaciones se tuvieron en cuenta: muertas, vivas y últimas. Para cada uno de los elementos a diseñar, tuvimos en cuenta las cuantías mínimas y máximas que establecen las normas, por ejemplo; para las columnas entre el 1% y 4%; para vigas, entre 0.0033 por el área bruta y 0.0160 por el área neta, al igual que para las viguetas, de igual forma, también fueron tenidas en cuenta para el resto de elementos de concreto reforzado. VIGAS TABLE: Concrete Design 2 - Beam Summary Data - ACI 318-05/IBC2003 Fra DesignSe FTopCom FTopAr FBotAr me ct bo ea ea VRebar Text Text Text cm2 cm2 cm2/cm 8 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.3492 0.116 0 VC 87 0.2x0.25 Envolvente 1.157 0.3793 0 102 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.0991 0.033 0 103 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.4485 0.1489 0 104 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.3376 0.1122 0 105 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.3551 0.118 0 106 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.3492 0.116 0 107 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.2421 0.0805 0 108 Vf 0.3x0.3 Envolvente 0.2421 0.0805 0

AUTORIZADO POR: …. 32 DISEÑADO POR: Juan Sebastián Monsalve G. REVISADO POR: Irvin Alberto Mosquera 109 110 111 112 113 114 116 117 118 313 317 321 324 327 332 335 339 343 344 347 352 356 360 364 366 371 374 379 383 387 389 392 397 400 404 408 409 412 417 421

Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 Vf 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3

Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente

0.3492 0.3551 0.3376 0.3376 0.5179 0.3403 0.2422 0.4485 0.0991 2.2351 2.1937 2.3576 2.1574 2.6 2.6 2.3318 2.425 0.6009 2.6 2.6 2.6 2.6981 2.5389 2.6 2.678 2.6 2.6 1.823 1.7795 1.6965 1.515 2.6 2.0514 1.748 1.8146 0.5649 2.1085 2.1664 2.6 2.6

0.116 0 0.118 0 0.1122 0 0.1122 0 0.1719 0 0.1131 0 0.0806 0 0.1489 0 0.033 0 1.1016 0 1.0303 0 1.1966 0 1.5893 0 1.012 0.0076 1.4877 0 1.1142 0 1.1654 0 0.1994 0 1.6677 0.0024 0.9059 0.025 0.9962 0.0075 1.4204 0 0.8298 0 1.8613 0.025 1.1573 0.0048 1.1024 0.0082 1.0065 0 0.5992 0 0.5851 0 0.7603 0 0.9256 0 0.8843 0.0087 0.7887 0 0.6866 0 0.6352 0 0.1875 0.0058 0.8457 0.007 0.7101 0.025 0.8991 0.025 0.9428 0.00013


425 429 431 436 439 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 477 478 479 480 481

V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 V 0.3x0.3 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25 VC 0.2x0.25

Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente Envolvente

2.1234 1.7577 2.6 2.5933 2.6

0.6963 1.1434 0.9976 0.8472 0.9008

1 0 0 0.0051 0.0065 0

Envolvente

0.6974

0.2713

0

Envolvente

0.4098

0.399

0

Envolvente

0.7764

0.256

0

Envolvente

1.1105

0.3643

0

Envolvente

1.1118

0.3647

0

Envolvente

0.6413

0.2118

0

Envolvente

0.2436

0.5481

0

Envolvente

0.6721

0.2281

0

Envolvente

0.7874

0.2596

0

Envolvente

0.9083

0.2989

0

Envolvente

1.1487

0.3766

0

Envolvente

0.5638

0.3415

0

Envolvente

0.7951

0.3215

0

Envolvente

0.4688

0.2265

0

Envolvente

1.0614

0.3484

0

Envolvente

1.4

0.5113

0.0167

Las columnas cumplen con cuantía mínima para un momento máximo de 21 KN-m y una carga axial de 293 KN, se utilizarán 8 barras # 4 que dan una cuantía del 1.15%, el diagrama de interacción es el siguiente:


A.4.2 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES Los elementos no estructurales y sus anclajes se diseñan siguiendo los criterios de diseño enunciados en el capitulo A.9 de la NSR-10. Grado de desempeño (A.9.2.1): El grado de desempeño describe el comportamiento de los elementos no estructurales ante la ocurrencia del sismo de diseño. La norma clasifica el grado desempeño en 3: Superior, bueno y bajo. Grado de desempeño mínimo (A.9.2-1): Como mínimo debe cumplirse el grado de desempeño de acuerdo al uso definido en A.2.5.1 de la NSR-10.


Especificaciones de los materiales: Los materiales utilizados en la construcción deben cumplir los requisitos de calidad especificados en el capítulo D.3. de la NSR10. Criterios de diseño (A.9.4): Los no estructurales se deben disponer de tal forma que admitan las deformaciones de la estructura. Se debe tener en cuenta el potencial efecto nocivo sobre la estructura que pueda tener la interacción entre los elementos no estructurales y estructurales. Fuerzas sísmicas de diseño (A.9.4): Las fuerzas sísmicas horizontales reducidas de diseño que actúan sobre cualquier elemento no estructural se calculan utilizando la siguiente ecuación:

Aceleración en el punto de soporte del elemento, ax (A.9.4.2.1) : Aceleración en el punto de soporte del elemento. Corresponde a la aceleración horizontal que ocurre en el punto donde el elemento no estructural está soportado, o anclado, al sistema estructural de la edificación. Esta aceleración depende de las características dinámicas del sistema de resistencia sísmica de la edificación y de la localización del elemento dentro de ella.


heq= puede estimarse como heq=0.75hn Amplificación dinámica del elemento no estructural ap (A.9.4.2.2): Dependiendo de la rigidez, distribución de su masa y características de apoyo sobre la estructura, el elemento no estructural amplifica las aceleraciones que se presentan en su punto de soporte debido a efectos de resonancia. En ausencia de éstos, pueden emplearse los valores aproximados dados en las tablas A.9.5-1 y A.9.6-1, donde los valores de ap varían entre 1.0 y 2.5.

Capacidad de disipación de energía en el rango inelastico del elemento no estructural, Rp (A.9.4.2.3): Este coeficiente representa, en conjunto, la capacidad de disipación de energía en el rango inelástico de respuesta del elemento en sí y de su sistema de anclaje o amarre a la estructura de la edificación. Un valor de Rp bajo, cercano a la unidad, indica fragilidad, poca capacidad de disipación de energía, y anclajes o amarres a la estructura con poca capacidad de deformarse inelásticamente. En las tablas A.9.5-1 y A.9.6-1, se dan las condiciones para los


valores de Rp , mínimos permitidos para cada grado de desempeño, los cuales varían entre 0.5 y 6.0.

Diseño de mampostería estructural por el método de los esfuerzos de trabajo admisibles. Los esfuerzos admisibles de compresión axial ( ) Fa no deben exceder los valores siguientes: D-1.5.2 — ESFUERZOS ADMISIBLES PARA COMPRESIÓN AXIAL —

Muros de mampostería Fa = 0.20 fm′ Re

Donde: efecto de la esbeltez del muro en la Resistencia nominal para carga axial se obtiene por medio del parámetro Re : REDUCCIÓN DE RESISTENCIA AXIAL POR ESBELTEZ — El

El valor para el esfuerzo máximo admisible de trabajo para compresión por flexión ( ) Fb se debe tomar como 0.33fm′, pero no puede ser mayor que 14 MPa. ESFUERZOS ADMISIBLES PARA COMPRESIÓN POR FLEXIÓN:

Fb = 0.33 fm′ ≤ 14 MPa


ESFUERZOS COMBINADOS — ECUACIÓN FUNDAMENTAL (D-1.5.5): Cuando se combinen esfuerzos de compresión por carga axial y por flexión, se debe utilizar un procedimiento apropiado basado en los principios de la mecánica de sólidos. En su defecto se pueden verificar los esfuerzos por medio de la siguiente ecuación.

El Esfuerzos en compresión el concreto:

Donde

Para las secciones con refuerzo a tracción:

El esfuerzo actuante a compresión sobre el muro esta dado por la siguiente expresión:

Nu Ae Donde fa =

Ae es el área efectiva a compresión. Esfuerzos admisibles para cortante en muros (D-1.5.7) Esfuerzo cortante solicitado:


Esfuerzo cortante admisible en muros de mampostería con refuerzo:

ESFUERZOS ADMISIBLES EN EL REFUERZO (D-1.5.10) Se tomarán los siguientes valores para los esfuerzos máximos en el refuerzo ( ) Fs.:

Esfuerzos en el acero de refuerzo en tracción:

memorias de cálculo

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