Memoria-de-calculo.docx

Memoria de Cálculo

2-51

Memoria de estructura 1.1. 1.1.2.

Generalidades Objetivo

La finalidad del presente documento es realizar los cálculos justificativos del diseño estructural de la estructura de concreto armado ‘” VIVIENDA DE USO MIXTO”. 1.1.3.

Descripción de la estructura

La estructura principal a calcular es una edificación rectangular pequeña de 100m2, de cimentación configurada por zapatas aisladas,perimetrales y esquineras, pórticos de concreto armado. El sistema de techo será de aligerado en el primer entrepiso, y en el segundo entrepiso en el área de SSHH también será un aligerado y se proyectara una estructura metálica conformada por vigas metálicas rectangulares tubulares y correas de arrioste que descanzan sobre las vigas para soportar sobre ellas la cubierta de termopanel . En el tercer piso se planteo una losa maciza de 20cm de espesor.

. 1.1.4.

Normatividad

Se considera en la VERIFICACION ESTRUCTURAL la normatividad:

− RNE 2009, Capítulo E020 Cargas. − RNE 2009, Capitulo E030 Diseño Sismorresistente − RNE 2009, Capitulo E050 Suelos y Cimentaciones − RNE 2009, Capitulo E060 Concreto Armado − RNE 2009, Capítulo E090 Estructuras Metálicas

1.1.5.

Procedimiento de evaluación

− Predimensionamiento: Se tomarán secciones típicas acorde al criterio dado por el diseñador, todo ello como punto de partida para el análisis. − Analisis de cargas: Se evaluarán y definirán todas las cargas actuantes sobre la estructura, realizando los metrados correspondientes. − Modelamiento virtual: Se procederá a dibujar el modelo virtual en el programa ETABS v9, con el fin de realizar en análisis estructural, cuyos resultados servirán para la verificación siguiente. − Verificación de esfuerzos: Se verificarán las dimensiones de los elementos según norma, entre los parámetros que intervienen en la VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL se encuentran la resistencia a la flexión, corte, tracción, compresión, axial. − Rediseño: En caso que las dimensiones iniciales no garantizen la estabilidad de la estructura se procederá a variar los mismos a fin de garantizar el cumplimiento de la norma técnica empleada. − Análisis de desplazamientos: Dada la simplicidad de la edificación pues tan solo cuenta con un nivel y las que juntas de separación entre vecinos es innecesaria no se tendrá en cuenta este paso. 1.1.6.

Características de los materiales

− Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2 − Resistencia mecánica del concreto f’c = 210 Kg/cm2 − Módulo de Elasticidad del concreto E = 2173700.0 Kg/cm2 − Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2 1.2.

Predimensionamiento

Se trata de una estructura de concreto armado pues posee cimentación y columnas mientras que la estructura de techo es un sistema de aligerado y vigas metálicas rectangulares tubulares y correas de arrioste que descanzan sobre las vigas para soportar sobre ellas la cubierta de termopanel El predimensionamiento se realizó con secciones mínimas recomendadas según el criterio del diseñador debido al bajo riesgo en la zona y a las cargas de magnitudes bajas. 1.2.2.

Concreto armado

+ Vigas Principales: V1: 30x40

+ Vigas Secundarias: V1: 30x30

+ Columnas: C1: 30x 30

+ Zapatas: Z1: 1.50 x 1.50(centrales) Z2: 1.20 x 1.00(perimetrales) Z3: 1.20 x 1.20(Esquineras) Estructuras metálicas

1.2.3.

+ Vigas: Tuberia rectangular: □100x100 (e=3mm) Correas: □50x50 (e=3mm)

+ Cubierta: Techo Termopanel 1.3.

Cargas

Según el RNE en su norma técnica E-020 para este tipo de análisis se debe considerar lo siguiente. 1.3.2.

Cargas muertas

Se consideran como cargas muertas al peso propio de los elementos estructurales, al peso de los acabados y al peso de tabiquería complementaria en la edificación.

+ Peso de los materiales: Concreto armado: 𝜔 = 2.4 𝑡𝑛/𝑚3 Acero estructural: 𝜔 = 7.85 𝑡𝑛/𝑚3 Muros de albañilería: 𝜔 = 1.7~ 1.9𝑡𝑛/𝑚3 1.3.3.

Cargas vivas

Al ser la estructura destinada al primer nivel a uso de oficina, y el segundo piso a uso de vivienda, según la norma de cargas se le asignara como carga viva el valor mínimo de 200 kg/m2.(RNE-E020) 1.3.4.

Combinación de cargas

La resistencia requerida de la estructura y sus elementos debe ser determinada para la adecuada combinación crítica de cargas factorizadas. El efecto crítico puede ocurrir cuando una o más cargas no estén actuando. Las combinaciones de cargas usadas para encontrar la envolvente de esfuerzos sobre los elementos de la estructura son las siguientes: COMB1 COMB2

: :

1.4 D 1.25 D +1.60 L

COMB3, COMB4 COMB5, COMB6 COMB7, COMB8 Donde:

: : :

1.25 D + 1.60 L ± 0.8W 1.25 D + 0.5 L ± 1.3W 0.9D ± 1.3W

D: Carga permanente. L: Carga Viva. W: Viento.

Figura 2-67 Detalle de Cargas utilizadas

Figura 2-68 Detalle de las combinaciones de cargas utlizidas

Figura 2-69 Detalle de los factores de carga

1.4.

FUERZA SISMICA E030 PARAMETROS SISMICOS PARAMETROS

Z4 S2 C

ZONA = SUELO = CATEGORIA U = C=

Tp TL SIST. ESTRUCTURAL

REDUCCION FINAL

PORTICO

Ip = Ia = R=Ro x Ia x Ip v=

1.5.

0.45 1.05 1 2.5 0.6 2 8 1 1 8 0.148

Control de derivas

Se puede observar que los dos primeros modos son translacionales y el tercer rotacional asegurando asi una minima excentricidad

Periodos fundamentales de la edificación Ty Tx

0.396 s 0.370 s

CONTROL DE RIGIDEZ VERIFICACIÓN DE DERIVAS DIRECCIÓN X-X DESCRIPCIÓN

DESP. ABSOLUTO

3 2 1

9.40 6.552 3.105

DESP. RELATIVO 2.85 3.45 3.11

DERIVA

DERIVA INELASTICA

E030

0.0010175 0.00123107 0.00110893

0.0057 0.0069 0.0062

0.007 0.007 0.007

DERIVA

DERIVA INELASTICA

E030

0.00123071 0.00133679 0.00125607

0.0069 0.0075 0.0070

0.007 0.007 0.007

DIRECCIÓN Y-Y DESCRIPCIÓN

DESP. ABSOLUTO

3 2 1

10.71 7.26 3.52

DESP. RELATIVO 3.45 3.74 3.52

1.6.

Análisis estructural

El análisis estructural se realizó usando el programa Etabs versión 9, para ello se consideró una planta típica similar pues en esta área se ubican 7 estructuras menores de las cuales se eligió a la de mayores dimensiones la cual corresponde al área de lavandería. Figura 2-70 Modelo estructural en Etabsv9

En la siguiente figura véase los diagramas de momentos flectores de los elementos que conforman la edificación. Figura 2-71 Modelo estructural y Diagramas de momentos de la estructura

Figura 2-72 Modelo estructural y Diagramas de momentos de la estructura de entrepiso 1

Figura 2-72 Modelo estructural y Diagramas de momentos de la estructura de entrepiso 2

Figura 2-72 Modelo estructural y Diagramas de momentos de la estructura de entrepiso 3(losa maciza)

En función de los resultados se analizarán, dimensionarán y diseñarán los refuerzos necesarios.

1.7. 1.7.2.

Concreto armado Dimensiones Zapatas DISEÑO DE ZAPATA INTERNA - COLUMNA

ingresos -datos respuestas CELDAS CON FORMULAS

SISTEMA TECNICO PERUANO

SUPUESTO

longitud del cuadrado

1°PASO: PERALTE POR CORTANTE PD 23000 PL 6000 Pu 37200 lado de columna 30 recubrimiento 10 fc 210 ym-concreto 2400 Ym-suelo 1600 fy 4200 λ (factor de peso) 1 q-adm 1.5 fondo de cimentacion H 120 intento de h 50 d 40

kg kg kg cm cm kg/cm2 kg/m3 kg/m3 kg/cm2

=

2° PASO:DISEÑO DE ACERO seleccione h 50 d 40 Mu 446400 Rn 0.0098 ρ (fc,fy) 0.0023 As flexion 13.8000 8 As min 1 16.5616 0.0033 As min 2 (0.0033) 19.8000 As (req) 19.800

diametros 1/2" 5/8"

kg/cm2 cm cm kg/cm2

3/4" 7/8" 1"

termino de confinamiento USE

3.500 2.5

LONGITUD REQUERIDA

65.73

de tablas cm2 cm2 cm2 cm2

=

p 0.084252896 0.000492866

=

4 2

area de barra plg2 0.2 0.31

separacion entre barras 9.78 15.15

cm cm

area de barra cm2 1.29 2.00

0.44 0.6 0.79

21.51 29.33 38.61

cm cm cm

2.84 3.87 5.10

nota: tomar la separacion mas razonable cm kg cm cm

RESULTADO

DIAMETRO AREA DE BARRA SEPARACION

As (prop) kg cm cm cm CUMPLE EL h

M agrietamiento

NOTA 2.54 1 1 1 1 8.89 15.25 8.89 0

TOMAR EL MENOR VALOR w1 1.685057926 w2 0.009857328

. kg/cm2 cm cm cm

q-efectiva de trabajo 1.27 LONG. requerida 151.23 long aceptada 150 q-ult 1.65 d :cortante 2 direcc-punzonado bo 280 Vu2 cortante 29098.67 d1 9.01 d2 4.67 d :cortante en 1 direcc Vu1 cortante 4960.00 d3 5.73 d : (por 1 y 2 dir) 9.01 h 19.01 h-h cortante,(+) 30.99

longitud de desarrollo db diametro de barra ψ posicion del refuerzo ψ recubrim. del refuerz ψ tamaños del refuerzo λ (factor de peso) Cb separacion o dimension del recub Cb minimo K tr:si no lleva estribos =0

cm cm kg-cm

1" 5.1 30.5 25.08

1312500 kg-cm

cm2 cm cm2

Menor que la separacion teorica

Magr>Mu ,LA SECCION NO SE AGRIETA Y EL REFUERZO NO ES DE CONSIDERACION ,TOMAR POR TEMPERATURA

SE PUEDE TOMAR COMO REFUERZO MINIMO 4/3 DEL As calculado requerido

cm SI UNA VIGA ES LIGERAMENTE REFORZADA , Y SU MOMENTO RESISTENTE ULTIMO ES MENOR Q SU MOMENTO DE AGRIETAMIENTO , LA VIGA FALLARA TAN PRONTO SE PRESENTE UN GRIETA EN LA VIGA SIN PREVIA AVISO DE LA FALLA .

recub lateral cm media separacion -barras cm

cm

SE PROPONE ENTONCES Q SI EL MOMENTO DE AGRIETAMIENTO DE LA VIGA DEBE SER MAYOR Q EL MOMENTO ULTIMO MAXIMO ESPERADO, ASI NO SE IMPORTARIA LA CANTIDAD DE REFUERZO SOLO SU CANTIDAD POR TEMPERATURA

Vigas

Se puede observar las cuantias requeridas por las vigas ACERO AREA cm2 3/8" 0.71 1/2" 1.27 5/8" 2 3/4" 2.85 1" 5.08

VP-01

Se usa

Acero negativo 4 ø5/8" = Acero Positivo 4 ø5/8" =

8 cm2 8 cm2

VS-01

se usa 4 ø5/8" =

4

cm2

Columnas

5. DISEÑO DE COLUMNAS Se diseñara con ayuda al programa etabs, para lo cual se cambiara las columnas con los distintos refuerzos hasta encontrar non el refuerzo adeacuado para que cumpla las exigencias de la norma: Se diseñara para las combinaciones indicadas anteriormente. Criterio de columna fuerte y viga débil

Se busca que P<=0.85 el refuerzo transversal debe cumplir:

Se debe proveer estribos en los extremos de las columnas a una distancia "lo" con un espaciamiento "Sh": lo= sh=

máximo(50cm,1/6*Ln, mayor dimensón de columna) minimo((dimensión de columna)/4, 6*(diametro refuerzo longitudinal,45cm)

Secciones de diseño

Analisis de Cargas

Diseño(acero requerido en cm2

) Se usa 8 ø1/2" =

10.16 cm2