Evaluación Estructural Edificacion_ebc Turmalina.pdf

ESTUDIO ESTRUCTURAL

ESTUDIO ESTRUCTURAL

“EBC TURMALINA”

SOLICITADO: TELXIUS PERÚ S.A.

MARZO 2019

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INDICE INDICE ...........................................................................................................................2

1.

GENERALIDADES ............................................................................................ 4 1.1. Objetivo .................................................................................................................4 1.2. Descripción de la Edificación ............................................................................4 1.3. Consideraciones para el Modelo Estructural ..................................................4 1.4. Normatividad ........................................................................................................4

2.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN ............................................................. 4 2.1. Análisis dinámico .................................................................................................4 2.2. Análisis de desplazamientos ..............................................................................5 2.3. Verificación de esfuerzos ...................................................................................5

3.

CRITERIO DE LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ............................................. 5 3.1. Hipótesis de Análisis ............................................................................................5

4.

CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA ....................................................... 5 4.1. Resumen de dimensiones de los elementos ...................................................5 4.2. Características de los materiales ......................................................................5

5.

METRADO DE CARGAS ................................................................................. 6 5.1. Cargas por peso propio ......................................................................................6 5.2. Cargas vivas .........................................................................................................6 5.3. Cargas producidas por sismo ............................................................................6 5.4. Resumen de Cargas ............................................................................................6 5.5. Introducción Gráfica de Cargas al Etabs. .......................................................7

6.

CONSIDERACIONES SÍSMICAS .................................................................... 8 6.1. Zonificación (Z).....................................................................................................8 6.2. Parámetros de Suelo (S) .....................................................................................8 6.3. Factor de Amplificación Sísmica (C) ................................................................9 6.4. Categoría de las Edificaciones (U) ..................................................................9 6.5. Sistemas Estructurales........................................................................................ 10 6.6. Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas Sísmicas (Ro) ................ 10 6.7. Factores de Irregularidad (Ia, Ip) .................................................................... 11 6.8. Coeficientes de Reducción de las Fuerzas Sísmicas R ................................ 12

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7.

ANÁLISIS SISMO RESISTENTE DE LA ESTRUCTURA ..................................... 13 7.1. Modelo Estructural Adoptado .......................................................................... 13 7.2. Masa de la Estructura ........................................................................................ 15 7.3 Análisis Estático ................................................................................................... 15 7.4. Análisis Dinámico ............................................................................................... 16 7.4.1. Tabla de Periodos Fundamentales en Cada Eje ..................................................... 16 7.4.2. Periodos fundamentales en cada eje ........................................................................ 17 7.4.3. Espectro de Respuesta ................................................................................................... 19 7.4.4. Cortante Basal por Análisis Dinámico ......................................................................... 20 7.4.5. Fuerza Cortante Mínima en la Base ............................................................................ 20 7.4.6. Desplazamiento y Distorsiones ...................................................................................... 21

8.

MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................................. 23 8.1. Geometría de la Edificación ............................................................................ 23 8.2 Introducción de Datos al ETABS ........................................................................ 23 8.2.1. Características de los Materiales ................................................................................. 23 8.2.2. Cargas Actuantes en la Estructuras ............................................................................ 24 8.2.3. Combinaciones de Cargas Empleadas: ................................................................... 24

8.3. Verificación de Vigas ........................................................................................ 24 8.3.1. Descripción de Análisis por Flexión .............................................................................. 24 8.3.2. Descripción de Viga existente ...................................................................................... 25 8.3.3. Análisis por Cortante ........................................................................................................ 27

8.4. Verificación de Columnas ............................................................................... 29 8.4.1. Verificación de columna existente ............................................................................. 29

8.6. Verificación de Muros Confinados de Albañilería ........................................ 32 8.6.1. Verificación de Esfuerzo Axial ....................................................................................... 32 8.6.2 Verificación de la resistencia al corte por sismo moderado ................................ 33 8.6.3. Verificación de Resistencia al Corte (Sismo Severo). ............................................. 34

9.

CONCLUSIONES........................................................................................... 35

ANEXOS ............................................................................................................... 36

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PROPIETARIO PROYECTO DIRECCIÓN DISTRITO PROVINCIA DEPARTAMENTO

: TELXIUS PERÚ S.A. : EBC TURMALINA : Av. La Marina N° 4602 : LA PERLA : CALLAO : LIMA

1. GENERALIDADES 1.1. Objetivo La finalidad del presente documento es realizar la EVALUACIÓN ESTRUCTURAL para la edificación en la cual se encuentra la estación base celular TURMALINA. 1.2. Descripción de la Edificación La estructura a evaluar, consta de 3 niveles construidos y azotea, presenta un sistema dual de pórticos de concreto armado y albañilería confinada en el eje X-X y un sistema de albañilería confinada en el eje Y-Y. El techo de la estructura está conformado por losas aligeradas que actúan a manera de diafragma rígido. En la azotea se encuentra la Torre de telecomunicaciones de esta EBC. 1.3. Consideraciones para el Modelo Estructural El presente modelo se ha desarrollado a partir de una inspección ocular, para el modelo se ha considerado el uso de la norma actual sismo resistente E-030. 1.4. Normatividad Se utilizó en el desarrollo de la VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL los análisis sugeridos en: -NORMA TECNICA E-030 (VIGENTE) DISEÑO SISMORRESISTENTE. -NORMA TECNICA E-020 CARGAS. -NORMA TECNICA E-060 CONCRETO ARMADO -NORMA TECNICA E-070 ALBAÑILERÍA.

2. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 2.1. Análisis dinámico A nivel general, se verificará el comportamiento dinámico de la estructura frente a cargas sísmicas mediante un análisis espectral indicado en la Norma correspondiente, con ese propósito se genera un modelo matemático para el análisis respectivo. Este modelo será realizado usando el programa de cálculo de estructuras ETABS.

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2.2. Análisis de desplazamientos Se verificará los desplazamientos relativos de entrepiso obtenidos en el programa ETABS comparándolos con los permisibles de la Norma E 0.30 del RNC. 2.3. Verificación de esfuerzos Entre los parámetros que intervienen en la verificación estructural se encuentran la resistencia al corte, flexión, carga axial en vigas y columnas de concreto armado.

3. CRITERIO DE LA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL 3.1. Hipótesis de Análisis Al tratarse de una edificación con aporte de elementos de concreto armado se realizará el análisis sísmico dinámico de la estructura reglamentado por la Norma E 0.30. Para el caso de las cargas que actúan sobre la estructura se definirá a partir de la Norma E0.20, se verificará que las distorsiones no superen el límite máximo indicado por Norma E0.30, así mismo se verificará el comportamiento dúctil de los elementos estructurales, la resistencia ante la acción de cagas combinadas, para el análisis y diseño se tomaran en cuenta las combinaciones de carga detalladas en la E 0.60 Concreto Armado.

4. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA 4.1. Resumen de dimensiones de los elementos Columnas existentes Vigas Losa Aligerada Muros de Albañilería

: C1-0.25x0.30m, C2-0.35x0.50m, C3-0.25x0.15m : V15x20, V25x20, V25x40, V25x50, V15x17, V25x17. : e= 0.20m, e= 0.17m : e=0.13m, 0.23m

4.2. Características de los materiales Propiedades del concreto - Resistencia mecánica del concreto existente f’c = 175 Kg/cm2 - Módulo de Elasticidad del concreto E = 15000 x SQR(f’c) Kg/cm2 - Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2 - Módulo de Elasticidad del acero E = 2000000 kg/cm2 Propiedades de la albañilería -

KK industrial existente, resistencia a la compresión f’m = 35 Kg/cm2. Resistencia al corte v’m = 5.1 kg/cm2 Módulo de elasticidad, Em = 500f’m =17500kg/cm2

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5. METRADO DE CARGAS 5.1. Cargas por peso propio Son cargas provenientes del peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques, y otros elementos que forman parte de la edificación y/o se consideran permanentes. 5.2. Cargas vivas Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, que incluyen a los ocupantes, materiales, equipos muebles y otros elementos móviles estimados en la estructura. 5.3. Cargas producidas por sismo Análisis de cargas estáticas o dinámicas que representan un evento sísmico y están reglamentadas por la norma E.030 de diseño sismo resistente. 5.4. Resumen de Cargas Cargas Muertas (D): - Peso propio elementos de concreto armado - Aligerado 20cm - Aligerado 17cm - Acabados - Tabiquería*

= = = = =

2400 Kg/m3 300 Kg/m2 280 Kg/m2 100 Kg/m2 100 Kg/m2

- Parapeto en azotea h=1.00m**

=

243 Kg/m

=

800 Kg

=

600 Kg

= =

200 Kg/m2 100 Kg/m2

*(Aplica solo en piso Intermedio)

**(Aplica como carga distribuida en edificación)

- Peso Torre ventada existente en azotea* *(Aplica como cargas puntuales en edificación)

- Peso Panel publicitario en azotea*

*(Aplica como cargas puntuales en edificación)

Cargas Vivas (L): Sobrecarga Piso (Uso Vivienda - Entrepisos) Sobrecarga Piso (Uso Vivienda - Techo) Cargas de Sismo (SX, SY): Según Norma Peruana de Estructuras

Sa

= (ZUCS.g) / R

Carga de Torre debido al Viento Según Norma TIA EIA 222-F. Se obtienen del análisis de la torre mediante el programa Ms Tower y son cargas que se aplican localmente en el modelo en los puntos de apoyo del mástil (No son cargas de viento propiamente dichas). De las combinaciones se está considerando la condición más crítica de viento. *(Aplica como cargas puntuales sobre columnas de la edificación)

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5.5. Introducción Gráfica de Cargas al Etabs.

Figura 1. Carga Muerta y carga viva en losa (Tn/m2)

Figura 2. Carga de tabiqueria, torre y panel (Tn/m)

Figura 3. Carga de viento aplicada sobre edificación (Tn)

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6. CONSIDERACIONES SÍSMICAS Las consideraciones adoptadas para poder realizar un análisis dinámico de la edificación son tomadas mediante movientes de supervisión espectral, es decir, basado en la utilización de periodos naturales y modelos de vibración que podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura. 6.1. Zonificación (Z) La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características esenciales de los movimientos sísmicos, la atención de estos con la distancia epicentral, así como en la información neo tectónica. De acuerdo a lo anterior la Norma E-0.30-2014 de diseño sismo-resistente asigna un factor “Z”, según se indica en la tabla N°1, este factor se interpreta como la aceleración máxima horizontal en suelo rígido con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. El factor se expresa como una fracción de la aceleración de la gravedad.

6.2. Parámetros de Suelo (S) Para efectos de este estudio, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta sus propiedades mecánicas, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizándose los correspondientes valores del factor de amplificación del suelo S y de los periodos TP y TL dados en la tabla N°3 y N°4.

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6.3. Factor de Amplificación Sísmica (C) De acuerdo a las características del sitio, se define al factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión

T es el periodo de acuerdo al numeral 4.5.4, concordado con el numeral 4.6.1 de la Norma E030-2014. 6.4. Categoría de las Edificaciones (U) Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categoría de uso de la edificación.

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6.5. Sistemas Estructurales Se determina el sistema estructural de acuerdo a las definiciones que aparecen en el numeral 3.2. En la tabla N°6 (Numeral 3.3) se definen los sistemas estructurales permitidos de acuerdo a la categoría de la edificación y a la zona sísmica en la que se encuentra.

6.6. Coeficiente Básico de Reducción de las Fuerzas Sísmicas (Ro) Los sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismo resistente en cada dirección de análisis, tal como se indica en la tabla N°7. Cuando en la dirección de análisis, la edificación presenta más de un sistema estructural, se tomará el menor coeficiente Ro que corresponda

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6.7. Factores de Irregularidad (Ia, Ip) El factor Ia, se determinará con el menor de los valores de la Tabla N° 8 correspondiente a las irregularidades estructurales en Altura en las dos direcciones de análisis. El factor Ip, se determinará con el menor de los valores de la Tabla N° 9 correspondiente a las irregularidades estructurales existentes en planta en las direcciones de análisis.

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6.8. Coeficientes de Reducción de las Fuerzas Sísmicas R El coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas se determina como el producto del coeficiente Ro determinado de la Tabla N°7 y de los factores Ia, Ip obtenidos de la tabla N° 8 y N° 9. 𝑅 = 𝑅𝑜 𝑥 𝐼𝑎 𝑥 𝐼𝑝 Tabla 1. Análisis por irregularidad torsional Story

Load Case/ Direction Maximum Average Ratio Condición Combo m m Story3 DXX Max X 0.084155 0.070013 1.202 Irreg. Story2 DXX Max X 0.056954 0.045825 1.243 Irreg. Story1 DXX Max X 0.021256 0.013972 1.521 Irreg. Tabla 2. Análisis por irregularidad de rigidez Story

Load Case

Story3 DXX Story2 DXX Story1 DXX

Shear X Drift X Stiffness X Condición tonf m tonf/m 129.6906 0.024888 5211.044 Regular 242.4125 0.032166 7536.209 Regular 287.9565 0.013972 20609.29 Regular

Del analisis se obtiene:  

No hay Irregularidad en altura Ia=1.00 (Regular en altura) Si hay Irregularidad en Planta Ip=0.75 (Irregular torsional en planta) *

* Cabe indicar que la Norma E0.30 vigente no permite irregularidades del tipo extrema en edificaciones tipo C en zona sísmica 4. En la dirección X-X el mayor porcentaje de la cortante de los ejes estructurales están conformados por pórticos de concreto armado en conjunto con muros de albañilería confinada conformando un sistema dual, razón por la cual se toma Ro=6. En la dirección Y-Y la mayoría de los ejes estructurales están conformados por un mayor aporte de muros de albañilería confinada al cortante, razón por la cual se toma Ro=3 𝑹𝒙 = 𝑅𝑜 𝑥 𝐼𝑎 𝑥 𝐼𝑝 = 6 𝑥 1.00 𝑥 0.75 = 4.50 𝑹𝒚 = 𝑅𝑜 𝑥 𝐼𝑎 𝑥 𝐼𝑝 = 3 𝑥 1.00 𝑥 0.75 = 2.25

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7. ANÁLISIS SISMO RESISTENTE DE LA ESTRUCTURA 7.1. Modelo Estructural Adoptado El comportamiento dinámico de las estructuras se determina mediante la generación de modelos matemáticos que consideren la contribución de los elementos estructurales tales como vigas y columnas en la determinación de la rigidez lateral de cada nivel de la estructura. Las fuerzas de los sismos son del tipo inercial y proporcional a su peso, por lo que es necesario precisar la cantidad y distribución de las masas en la estructura. Toda la estructura ha sido analizada con diafragmas supuestos como infinitamente rígidas frente a las acciones en su plano. Los apoyos han sido considerado como empotrados al suelo dada la presencia de cimientos corridos en toda la cimentación. Las cargas verticales se evaluaron conforme a la Norma E020 y las cargas de sismo conforme a la E 0.30.

Figura 4. Vista en planta (Primer y segundo Nivel)

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Figura 5. Vista en planta (Primer y segundo Nivel)

Figura 6. Modelo estructural utilizado (Vista Tridimensional)

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7.2. Masa de la Estructura Según los lineamientos de la Norma de Diseño Sismo Resistente NTE R.030 – 2014, que forma parte del RNE, y considerando las cargas mostradas anteriormente, se realizó el análisis modal de la estructura total. Para efectos de este análisis el peso de la estructura consideró el 100% de la carga muerta y únicamente el 25% de la carga viva, por tratarse de una edificación común tipo C. P = Peso total de la edificación P = PD +0.25 PL (Edificaciones Comunes) Tabla 3. Masas de la edificación por piso Story

Diaphragm

Story1 Story2 Story3

D1 D2 D3

Mass X Mass Y XCM YCM tonf-s²/m tonf-s²/m m m 13.20784 13.20784 4.6687 8.1436 13.0187 13.0187 4.5297 8.3309 8.49187 8.49187 5.3183 7.0233

7.3 Análisis Estático Eje X-X - Periodo fundamental T (seg) = 0.456 hn (m) = 8.000 - Fuerza Cortante en la Base CT = 35 Z = 0.45 Zona 4 (LIMA) U= 1 Común S = 1.05 S2 TP = 0.6 TL = 2 Cmax = 2.500 R = 4.50 Factor de Reducción ZUCS/R = 0.263 C/R = 0.556 ≥ 0.125 OK K= 1.000

Tabla 4. Cortantes Basal Estático X-X Story

Load Case/ Combo Story3 SXE Story2 SXE Story1 SXE

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P VX tonf tonf 0 -39.2147 0 -80.2176 0 -104.0168

VY T MX MY tonf tonf-m tonf-m tonf-m 0 311.4717 0 -97.7104 0 686.3259 0 -301.8683 0 910.5576 0 -588.1254

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Eje Y-Y - Periodo fundamental T (seg) = 0.127 hn (m) = 8.000 - Fuerza Cortante en la Base CT = 60 Z = 0.45 Zona 4 (LIMA) U= 1 Común S = 1.05 S2 TP = 0.6 TL = 2 Cmax = 2.500 R = 2.25 Factor de Reducción ZUCS/R = 0.525 C/R = 1.111 ≥ 0.125 OK K= 1.000

Tabla 5. Cortantes Basal Estático Y-Y Story

Load Case/ Combo Story3 SYE Story2 SYE Story1 SYE Del cuadro se tiene

P tonf 0 0 0

VX VY T MX tonf tonf tonf-m tonf-m 0 -78.2802 -480.6437 195.0493 0 -160.1301 -916.0161 602.5887 0 -207.6381 -1173.6783 1174.0146

VXE= 104.02Tn

MY tonf-m 0 0 0

VYE=207.64Tn

7.4. Análisis Dinámico 7.4.1. Tabla de Periodos Fundamentales en Cada Eje El programa Etabs calcula las frecuencias naturales y los modos de vibración de las estructuras. En el análisis tridimensional se ha empleado la superposición de los primeros modos de vibración por ser los más representativos de la Estructura. En la tabla se muestra los Periodos de vibración con su porcentaje de masa participante que indicará la importancia de cada modo en su respectiva dirección.

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Tabla 6. Periodos de la Estructura Case Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal

Mode Period UX UY UZ Sum UX Sum UY sec 1 0.456 0.6973 0.0043 0 0.6973 0.0043 2 0.233 0.004 0.2225 0 0.7013 0.2268 3 0.159 0.1383 0.0172 0 0.8396 0.244 4 0.127 0.0018 0.5083 0 0.8413 0.7523 5 0.105 0.0108 0.0944 0 0.8521 0.8467 6 0.091 0.0963 0.0098 0 0.9484 0.8565 7 0.061 4.908E-05 1.401E-05 0 0.9485 0.8565 8 0.055 0.0159 0.0145 0 0.9644 0.871 9 0.054 0.0034 0.0114 0 0.9679 0.8825 10 0.053 0.0027 0.0125 0 0.9705 0.895 11 0.053 0.0024 0.0052 0 0.9729 0.9002 12 0.051 0.0001 0.0141 0 0.973 0.9143

7.4.2. Periodos fundamentales en cada eje Como se observa en la tabla los periodos con una mayor participación de masa fueron El 1 en la dirección X-X con Tx=0.456 seg El 4 en la dirección Y-Y con Ty=0.127 seg

Figura 7. Forma Modal 1° (Tx-x=0.456)

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Figura 8. Forma Modal 3° (Ty-y=0.127) Para poder calcular la aceleración espectral para cada una de las direcciones analizadas se utiliza un espectro inelastico de pseudo – aceleraciones definido por: Sa = ZUCS x g R Donde: Z = U = S = Rx= Ry= g = C =

0.45 (Zona 4 – Lima) 1.00 (Categoría C: Común) 1.05 (Suelos Intermedio) Ro x Ia x Ip = 6 x 1.00 x 0.75= 4.50 Ro x Ia x Ip = 3 x 1.00 x 0.75= 2.25 9.81 (Aceleración de la gravedad m/s2) Tp=0.6, TL=2.0; T=hn / Ct T< Tp , C=2.50 Tp TL , C=2.50 (Tp.TL/T2)

Para edificaciones convencionales, se realiza el análisis dinámico por medio de combinaciones espectrales, mostradas anteriormente por la Norma E0.30 vigente. De acuerdo a ello, los parámetros de sitio, y las características de la edificación, se muestran a continuación las señales sísmicas empleadas en el programa Etabs, para considerar las cargas sísmicas en las direcciones X-X e Y-Y.

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7.4.3. Espectro de Respuesta En la dirección X-X C 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.680 0.620 0.567 0.521 0.480 0.444 0.412 0.383 0.357 0.333

Sa 2.575 2.575 2.575 2.575 2.575 2.575 2.575 2.207 1.931 1.717 1.545 1.405 1.288 1.189 1.104 1.030 0.966 0.909 0.858 0.813 0.773 0.701 0.638 0.584 0.536 0.494 0.457 0.424 0.394 0.367 0.343

ESPECTRO DE DISEÑO EN LA DIRECCION X 3.000 2.500

aceleración Sa (m/s2)

T 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0

2.000

1.500 1.000 0.500 0.000

Periodo T (s)

En la dirección Y-Y C 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.680 0.620 0.567 0.521 0.480 0.444 0.412 0.383 0.357 0.333

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Sa 5.150 5.150 5.150 5.150 5.150 5.150 5.150 4.415 3.863 3.434 3.090 2.809 2.575 2.377 2.207 2.060 1.931 1.818 1.717 1.626 1.545 1.401 1.277 1.168 1.073 0.989 0.914 0.848 0.788 0.735 0.687

ESPECTRO DE DISEÑO EN LA DIRECCION Y 6.000 5.000

aceleración Sa (m/s2)

T 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0

4.000 3.000 2.000 1.000 0.000

Periodo T (s)

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7.4.4. Cortante Basal por Análisis Dinámico De acuerdo a lo indicado en el art.18.2.c, se debe verificar que la cortante en la base obtenida del análisis dinámico para cada una de las direcciones consideradas en el análisis sea mayor o igual al 0.9Vestático para estructuras Irregulares. De esta forma se tiene que para el análisis dinámico se obtuvieron las siguientes cortantes: Tabla 7. Cortantes Basal Dinámico X-X Story

Load Case/ Combo Story3 SXD Max Story2 SXD Max Story1 SXD Max

P VX VY T MX MY tonf tonf tonf tonf-m tonf-m tonf-m 0 33.2502 6.6244 249.7936 16.9242 83.7783 0 62.8941 8.2402 490.5332 34.3275 241.5635 0 74.8372 9.9623 586.662 56.7517 444.1953

Tabla 8. Cortantes Basal Dinámico Y-Y Story

Load Case/ Combo Story3 SYD Max Story2 SYD Max Story1 SYD Max Del cuadro se tiene

P tonf 0 0 0

VX tonf

VY tonf

T tonf-m

MX tonf-m

MY tonf-m

15.4983 46.7192 428.7006 116.6527 40.2945 22.5381 96.5201 1015.5592 361.4121 69.6083 19.9247 123.3626 1168.6515 699.9418 106.9281 VXD= 74.84Tn

VYD=123.36Tn

7.4.5. Fuerza Cortante Mínima en la Base Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80 % del valor calculado según el Artículo 17 (17.3) para estructuras regulares, ni menor que el 90 % para estructuras irregulares. Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los desplazamientos. Tabla 9. Factores de amplificación dinámica

Vx Vy

EBC TURMALINA

V estático (ZUCS/R)*P

0.9 Vest

V dinámico

Factor

104.02 207.64

93.62 186.88

74.84 123.36

1.25 1.51

20

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Los factores de amplificación, se usarán para el análisis de resistencia de la edificación en la Memoria de Cálculo. 7.4.6. Desplazamiento y Distorsiones El máximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado según el análisis lineal elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas por el coeficiente R, no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso según el tipo de material predominante. Así se tiene que para sistema pórticos dúctiles es de 0.007 y de Albañilería Confinada es de 0.005

Figura 9. Gráfico Máximos drift X-X

Figura 10. Gráfico Máximos drift Y-Y

EBC TURMALINA

21

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Del cuadro de drifts obtenido del análisis del análisis de la edificación, y en aplicación a la norma E 0.30, se calcula los máximos desplazamientos de entrepiso en cada dirección 0.85 x R x DRIF hei 0.85 x R x DRIF hei

≤ 0.007 ≤ 0.005

Pórticos C°A°

X-X

Albañilería Confinada

Y-Y

Máximos Desplazamientos Obtenidos:

Tabla 10. Cuadro de drift de los entrepisos de la Edificación x-x DIRECCION X-X Pisos Tercero Segundo Primero

DISTORSIONES Drifts 0.85DriftsxR Limite-E030 0.002381 0.01071 0.007 0.003068 0.01381 0.007 0.001676 0.00754 0.007

Verifica No cumple No cumple No cumple

Tabla 11. Cuadro de drift de los entrepisos de la Edificación y-y DIRECCION Y-Y Pisos Tercero Segundo Primero

Drifts 0.001274 0.000823 0.000476

DISTORSIONES 0.85DriftsxR Limite-E030 0.002866 0.005 0.001851 0.005 0.001070 0.005

Verifica Cumple Cumple Cumple

Los desplazamientos en la dirección X-X están fuera de los límites de la Norma E030, por lo que NO CUMPLE los requerimientos de la norma.

EBC TURMALINA

22

ESTUDIO ESTRUCTURAL

8. MEMORIA DE CÁLCULO De acuerdo al levantamiento realizado, se observaron algunos puntos críticos en la estructura, los cuales serán analizados en esta sección para determinar que se cumpla con lo exigido en el Reglamento Nacional de Edificaciones. Las Vigas y columnas deben seguir los lineamientos de la Norma E-060. 8.1. Geometría de la Edificación

Figura 11. Geometría de Edificación (Primer al tercer Nivel) 8.2 Introducción de Datos al ETABS 8.2.1. Características de los Materiales Propiedades del concreto -

Resistencia mecánica del concreto existente f’c = 175 Kg/cm2 Módulo de Elasticidad del concreto E = 15000 x SQR(f’c) Kg/cm2 Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2 Módulo de Elasticidad del acero E = 2000000 kg/cm2

Propiedades de la albañilería -

KK artesanal existente, resistencia a la compresión f’m = 35 Kg/cm2. Resistencia al corte v’m = 5.1 kg/cm2 Módulo de elasticidad, Em = 500f’m =17500kg/cm2

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23

ESTUDIO ESTRUCTURAL

8.2.2. Cargas Actuantes en la Estructuras Debido a que el programa ETABS hace la distribución automática de las cargas de losa a vigas, únicamente adicionamos la puesta de cargas por m2 en la losa, además de las cargas puntuales (ya considerado con la opción peso propio de la estructura). (Ver Ítem 5.4) 8.2.3. Combinaciones de Cargas Empleadas: Las combinaciones de cargas usadas según Norma E 0.60 son las siguientes: COMBO 1 : 1.4 D + 1.7 L COMBO 2 : 1.25 (D + L ) ± SX COMBO 3 : 1.25 (D + L ) ± SY COMBO 4 : 0.9 D ± SX COMBO 5 : 0.9 D ± SY COMBO 6 : 1.25 (D+L+W) COMBO 7 : 0.9D + 1.25W ENVOL : COMBO 1 + COMBO 2 + COMBO 3 + COMBO 4 + COMBO5 + COMBO6 + COMBO7 Con estas se obtuvieron los momentos máximos amplificados en las columnas y vigas que forman parte de la Estructura. 8.3. Verificación de Vigas Se evalúan aquellas vigas que se encuentran sometidas y que tiene mayor momento para verificar que se comporten de acuerdo a los límites establecidos por norma. 8.3.1. Descripción de Análisis por Flexión Criterios de Análisis por Flexión, según el RNE 0.60 se tiene: a) Cuantía Máxima y Mínima

ρmax = 0.75 x ρbal

b) Diseño por Flexión Teniendo la ecuación de equilibrio de esfuerzos (Bloque de compresiones en el Concreto) para una sección rectangular:

EBC TURMALINA

24

ESTUDIO ESTRUCTURAL

La condición según la Normas E.060 para el momento de diseño es:

Despejando “a” (profundidad del bloque equivalente de compresiones), se tiene, también se tiene que el área de acero es:

Reemplazando el valor de “a” en la expresión anterior se obtiene:

8.3.2. Descripción de Viga existente Se analizará la viga existente VP-0.25x0.40 más esforzada de la edificación considerando un concreto de f’c=175kg/cm2 (solo con motivos de análisis) ubicada en el eje 5, entre los ejes A-C. Momento positivo : M

+

1-2(max)

=

9.53 t-m

Momento negativo : M -1 =

18.64 t-m

M -2 =

13.59 t-m

Diagrama de Momentos Flectores EBC TURMALINA

25

ESTUDIO ESTRUCTURAL

8.3.2.1 Cuantía máxima y mínima b1 =

0.85

rb=

0.85 x f'c x b1 fy

rb=

0.01782

r max =

0.75 r b =

r min =

14 fy

0.003 x Es 0.003 x Es + fy

0.01336 =

0.00333

8.3.2.2 Verificacion de la altura real de la viga h = b = r =

0.45 m 0.25 m 0.75 r b =

d d = d =

45 cm 25 cm 0.01336

altura de la viga a verificar base de la sección a considerar cuantía de acero para la verificación

Mu max  . fy. (1  0.59. .( fy / f ' c)).b

42.66 cm 41.37cm

rec = 3.00 cm Ø= 12.70 mm h = d + rec + Ø/2 =

(profundidad efectiva de refuerzo de acero)

(diámetro de acero a usar asumido) 45 cm

Por lo tanto tenemos: h =

0.45 m

<

0.45 m

OKEY!

8.3.2.3. Cálculo de áreas de acero: Hallando la Cuantía Mecánica (W) Sabemos que:

Mu   . f ' c .b.d 2 .W (1  0.59W ) Despejando tenemos:

W  0.85  0.7225 

1.7.Mu 0.9. f 'c .b.d 2

DISEÑO POR FLEXION donde:

d = 41.37cm

 W

f ´c f 'y

Asmin. =

EBC TURMALINA

As As= 100. .b.d 3.447 cm2

(b y d en mt.)

( r min )

26

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Se asume que el acero en la viga es: Tramo centro Seccion 1

Tramo borde Seccion 2

0.Ø 1/2 3.Ø 5/8

3.Ø 5/8 0.Ø 5/8

r 1= r 1=

As1 = 0.00574r 1= 32.2 % r rb1=

5.938Ascm2 1 = 0.00574 32.2 OK% r b

5.938 cm2 OK

r 2= r 2=

As2 = r 2= 0.00574 32.2 % rr b2=

Ascm2 5.938 2 = 0.00574 32.2OK %rb

5.938 cm2 OK

MOMENTOS NEGATIVOS Apoyos M (kg/m) W r As (cm2)

1 18636.60 0.348 0.0145 14.984 No Cumple

2 13591.90 0.234 0.0097 10.080 No Cumple

MOMENTOS POSITIVO Apoyos M (kg/m) W r As (cm2)

1-2 9534.50 0.156 0.0065 6.713

Ø(pulg) 3/4 5/8 1

1/2 3/8

Ø(cm) 1.91 1.59 2.54 1.27 0.95

Area(cm2) 2.85 1.98 5.07 1.27 0.71

No Cumple

8.3.3. Análisis por Cortante 

Criterios de Análisis por Cortante:

Se analizará la viga más esforzada. La fuerza cortante que resiste la viga, se traduce en la resistencia al cortante que proporciona el acero y el concreto, de modo que:

Vn = Vc + Vs donde:

Vc  0.53 f ' c .bw .d

EBC TURMALINA

27

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Entonces: Vc =

7.250 tn.

Fuerzas cortantes factoradas V 1-2 = 16.47 tn. V 2-1 =

15.19 tn.

Diagrama de Fuerza Cortante - Viga Comparando con la fuerza factorada máximo. Vn = Vu / Ø = 19.380 tn. > V c V s1 = V n - V c = 12.129 tn. Como:

Vs  2.12 f ' c .bw .d tenemos: Vs  Por lo tanto:

29.002 tn. Vs = 12.13 tn

<

Vsmax =

29.002 tn.

OKEY!

Asumimos estribo doblado de 3/8" a 10 cm en la zona de cortante máxima Vest= 2*fy*As*d/s V s1 < V est= 24.76 OK

Del análisis de la viga por flexión y corte se concluye que la viga más esforzada NO CUMPLE con los requerimientos de la Norma E 0.60 por flexión.

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

8.4. Verificación de Columnas 8.4.1. Verificación de columna existente Se procederá a analizar la columna existente más esforzada de la edificación C1-25x30, la cual se ubica en el eje 1 con el Eje A, story1.

La cuantía de refuerzo longitudinal no será menor que 0,01 ni mayor que 0,08. 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 0.01 ∙ 750𝑐𝑚2 = 7.50𝑐𝑚2 𝐴𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0.08 ∙ 750𝑐𝑚2 = 60.00𝑐𝑚2 Área de acero suministrada 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 7.62𝑐𝑚2 (6 ɸ de Ø 1/2”)

EBC TURMALINA

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

Para esta columna se tomará una cuantía de 0.01016 < > 6 Ø 1/2”

Del análisis de la estructura se obtiene los máximos esfuerzos que generan las combinaciones según la norma (Fuerza Axial y Momentos Flectores) para las columnas C1-25x30 ubicada en el eje 1-A, story 1. CARGAS

P (Tn)

V2(Tn)

V3(Tn)

M2(Tn-m)

M3(Tn-m)

Dead

-4.271

-1.098

-0.402

-0.478

-1.267

Live

-0.542

-0.255

-0.010

-0.010

-0.322

SX

0.900

2.500

0.933

1.076

2.661

SY

1.750

1.465

3.116

3.595

1.812

COMBINACIONES

P (Tn)

V2(Tn)

V3(Tn)

M2(Tn-m)

M3(Tn-m)

1.4D+1.7L

6.900

1.969

0.580

0.687

2.320

1.25D+1.25L+SX

6.916

4.190

1.448

1.687

4.646

1.25D+1.25L+SY

7.765

3.155

3.632

4.206

3.798

0.9D+SX

4.744

3.487

1.294

1.507

3.801

0.9D+SY

5.594

2.452

3.478

4.026

2.952

Estos esfuerzos solicitados del análisis se verificarán en el diagrama de Interacción de la C1-25x30 para la cuantía indicada.

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

Figura 12. Diagrama de interacción de columnas P-M33

Figura 13. Diagrama de interacción de columnas P-M22 De las curvas de interacción de la Columna C1-25x30, se aprecia que los esfuerzos solicitados están fuera de la curva, por tanto, la columna NO CUMPLE con las solicitaciones requeridas.

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

8.6. Verificación de Muros Confinados de Albañilería Se procederá a analizar el comportamiento de los muros confinados en la dirección de la Albañilería Confinada. Para nuestro caso los muros están conformados por ladrillos KK artesanal sólidos en primer nivel de un espesor de 23cm. A continuación, se muestra la verificación de la resistencia de los muros de albañilería confinada debido a las cargas axiales gravitacionales y debido a las cargas de corte producto del sismo moderado y severo. 8.6.1. Verificación de Esfuerzo Axial Nomenclatura: Pm = Servicio = carga gravitacional máxima de servicio en un muro, metrado con el 100% de sobrecarga. f’m= resistencia característica a compresión axial de la albañilería L = longitud total del muro, incluyendo las columnas de confinamiento (Sí existiesen). t = espesor efectivo del muro. h = altura de entrepiso o altura del entrepiso agrietado correspondiente a un muro confinado El máximo esfuerzo axial producido por la carga de gravedad máxima de servicio, incluyendo el 100 % de sobrecarga será inferior a: 𝜎𝑚 =

𝑃𝑚 ℎ 2 ≤ 0.2 𝑓 ′ 𝑚 [1 − ( ) ] ≤ 0.15 𝑓′𝑚 𝐿𝑡 35 𝑡

Verificando los muros más cargados del primer nivel. A partir del análisis de la edificación se tiene el siguiente cuadro: VERIFICACIÓN FUERZA AXIAL - DIRECCIÓN X-X NIVEL Story1 Story1

MURO EJES 7; eje A-B EJES 7; eje D-E

Pm (Tn) 17.33 2.88

L (m) 5.05 1.71

MURO EJES E; eje 1-7 EJES A; eje 1-4 EJES E; eje 1-7 EJES E; eje 1-8 EJES A; eje 1-4 EJES E; eje 1-7 EJES A; eje 5-7 EJES A; eje 2-3

Pm (Tn) 2.72 14.22 5.30 11.61 33.74 10.95 23.55 58.57

L (m) 1.85 17.12 1.85 5.30 17.12 1.85 5.30 17.12

t (m) 0.13 0.13

f'm (tn/m2) 350.00 350.00

H (m) 2.60 2.60

Pm/(L*t) 26.39 12.96

0.2f'm(1-(h/(35t))^2) 47.14 47.14

0.15 f'm 52.50 52.50

Condicion OK OK

VERIFICACIÓN FUERZA AXIAL - DIRECCIÓN Y-Y NIVEL Story3 Story3 Story2 Story2 Story2 Story1 Story1 Story1

t (m) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.23 0.23 0.23

f'm(tn/m2) 350.00 350.00 350.00 350.00 350.00 350.00 350.00 350.00

H (m) 2.40 2.40 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60

Pm/(L*t) 11.31 6.39 22.02 16.85 15.16 25.74 19.32 14.88

0.2f'm(1-(h/(35t))^2) 50.52 50.52 47.14 47.14 47.14 62.70 62.70 62.70

0.15 f'm 52.50 52.50 52.50 52.50 52.50 52.50 52.50 52.50

Condición OK OK OK OK OK OK OK OK

Del análisis se ha verificado la resistencia de los muros más esforzados debido a cargas axiales CUMPLE con la Norma E070.

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

8.6.2 Verificación de la resistencia al corte por sismo moderado Para el control de fisuración deberá usarse la expresión del ítem 26.3 de la Norma E 0.70, para sismo moderado; pudiendo esta calcularse en función de fuerzas como esta descrita en la norma o en función de esfuerzos como será desarrollada en este informe. La resistencia al corte de la albañilería para un f’m=35 Kg/cm2, es de la tabla 9 de la Norma E 0.70 se tiene: v’m = 5.10 Kg/cm2. Nomenclatura: v’m =Resistencia característica de la albañilería al corte obtenido de ensayos de muretes a compresión diagonal. f’m= Resistencia característica a compresión axial de la albañilería. Ve =Fuerza cortante en un muro, obtenida del análisis elástico ante el sismo moderado Me =Momento flector en un muro obtenido del análisis elástico ante el sismo moderado Pg =Carga gravitacional de servicio en un muro, con sobrecarga reducida. Según la Norma E.070, los muros de albañilería deben permanecer sin agrietarse ante las acciones de los sismos moderados. Se permite que exista agrietamiento en los muros del primer piso únicamente ante acciones de sismos severos, para lo cual los elementos de confinamiento de estos elementos deben cumplir con condiciones especiales de reforzamiento. Para el diseño por sismo moderado debe verificarse lo siguiente: Ningún muro debe agrietarse ante un sismo moderado Ve ≤ 0.55Vm. 𝑉𝑚 = 0.5 𝑣′𝑚 𝛼 𝑡 𝐿 + 0.23 𝑃𝑔

Verificando los muros con mayores esfuerzos del primer nivel. A partir del análisis de la edificación se tiene el siguiente cuadro: VERIFICACIÓN POR CORTE SISMO MODERADO - DIRECCIÓN Y-Y NIVEL Story3 Story3 Story2 Story2 Story2 Story1 Story1 Story1

MURO EJES E; eje 1-7 EJES A; eje 1-4 EJES E; eje 1-7 EJES E; eje 1-8 EJES A; eje 1-4 EJES E; eje 1-7 EJES A; eje 5-7 EJES A; eje 2-3

L (m) 1.85 17.12 1.85 5.30 17.12 1.85 5.30 17.12

t (m) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.23 0.23 0.23

Pg (ton) 2.53 13.43 4.76 10.51 30.96 9.71 21.31 54.19

Ve (ton) Me (ton-m) 8.14 4.54 30.16 32.01 4.18 3.06 28.39 19.29 57.69 79.78 6.84 6.49 30.56 33.21 66.70 125.41

Condición α Vm (ton) 0.55 Vm 0.55Vm>Ve 1.000 6.715 3.69 No Cumple 1.000 59.842 32.91 OK 1.000 7.227 3.98 No Cumple 1.000 19.986 10.99 No Cumple 1.000 63.873 35.13 No Cumple 1.000 13.084 7.20 OK 1.000 35.986 19.79 No Cumple 1.000 112.873 62.08 No Cumple

Se verifica que en los muros en la dirección Y-Y los máximos esfuerzos de corte (Ve) son mayores a los esfuerzos asociados al agrietamiento

EBC TURMALINA

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

diagonal (0.55 Vm). Por lo que NO CUMPLE los parámetros de la Norma E 0.70. 8.6.3. Verificación de Resistencia al Corte (Sismo Severo). Según la expresión dada en el ítem 26.4 índice b, se tiene que la resistencia al corte para sismo severo será considerada como la sumatoria de resistencias al corte para cada dirección de análisis, se tiene que el valor dado por Vm para sismo moderado para cada nivel corresponderá al valor de la sumatoria de resistencias. Para el caso de las cortantes por entrepisos del Etabs se tiene los valores Ve (asumiendo un sistema de albañilería Confinada) para la condición de sismo severo. Tabla 12. Cortante por Sismo Severo Y-Y Story

Load Case/ Combo Story3 SYSEV Max Story2 SYSEV Max Story1 SYSEV Max

P tonf

VX tonf

VY tonf

T tonf-m

MX tonf-m

MY tonf-m

0

23.4024 70.546

639.5278

176.1456

60.8447

0

34.0325 145.7453 1517.4446 545.7323

0

30.0863 186.2775 1744.5889 1056.9121 161.4614

105.1086

De los cuadros de análisis por sismo moderado se tiene la sumatoria de la resistencia de la cortante para el nivel analizado. Finalmente se deberá verificar que: ∑Vm >= Ve (sismo severo) Considerando el aporte al corte de las columnas en la dirección Y-Y: Tabla 13. Verificación de muros por sismo severo NIVEL

∑ ve (tn)

∑ vc (tn)

∑ vm (tn)

SITUACION

66.56

∑ vm+vc (tn) / ∑ ve(tn) 1.65

Nivel 3

70.55

50.13

Nivel 2

145.75

50.13

91.09

0.97

NO CUMPLE

Nivel 1

186.28

50.13

161.94

1.14

CUMPLE

CUMPLE

Se verifica en Y-Y que la suma de cortantes resistentes de los muros y el aporte de las columnas en esa dirección es menor a la cortante solicitada, NO CUMPLE la condición de resistencia por sismo severo según los parámetros de la Norma E0.70.

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

9. CONCLUSIONES El análisis de la edificación existente se ha realizado considerando la Norma E 0.30 vigente, del análisis sísmico realizado en la edificación se concluye: De la verificación de desplazamientos: - Los desplazamientos en la dirección X-X están por encima del valor máximo permisible por la norma E-030, No cumple en esta dirección. - Los desplazamientos en la dirección Y-Y están por debajo del valor máximo permisible por la norma E-030, cumple en esta dirección. De la verificación de esfuerzos: - Se ha verificado que las vigas más esforzadas no tienen suficiente resistencia para soportar las demandas impuestas estando fuera del rango recomendado por la Norma E-060, por lo que No cumple los requisitos mínimos. - Se ha verificado que la columna más esforzada no tiene la capacidad adecuada para soportar las demandas impuestas para las cuantías asumidas, por lo que No cumple los requisitos mínimos. - Del análisis de Albañilería Por Esfuerzo Axial los muros cumplen estando los esfuerzos solicitados debajo del valor permisible por la norma E 0.70. - Del análisis de Albañilería Por Sismo Moderado, los muros No cumplen siendo los esfuerzos de corte, mayores al valor permisible por la norma E 0.70. - Del análisis de Albañilería Por Sismo Severo, la suma de cortantes resistentes de los muros más el aporte de las cortantes de las columnas es menor a la cortante solicitada, por lo que No cumplen la condición de resistencia por sismo severo según los parámetros de la Norma E0.70 Finalmente se puede concluir que la edificación existente No Cumple con los parámetros de la Norma. La presente evaluación es válida para las cargas presentes y proyectadas hasta la fecha de elaboración de este informe, cualquier cambio en las cargas o condiciones de la estructura ameritará una nueva evaluación estructural. Realizada la Evaluación estructural se especifica que no existe responsabilidad sobre vicios ocultos de la edificación al ser construcciones existentes, concluyendo con la verificación la edificación cumple con los requerimientos estructurales indicados en el informe.

EBC TURMALINA

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

ANEXOS PANEL FOTOGRÁFICO

Vista frontal

Vista perfil de fachada EBC TURMALINA

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ESTUDIO ESTRUCTURAL

Vista interior primer nivel – Zona de estación

Vista interior primer nivel – Zona de estación

EBC TURMALINA

37

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Vista azotea – Torre ventada

Vista interior azotea – Torre ventada

EBC TURMALINA

38

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Vista anclaje de torre ventada

Vista acceso a azotea

EBC TURMALINA

39

ESTUDIO ESTRUCTURAL

Vista Torre ventada existente

Vista antenas en Torre ventada

EBC TURMALINA

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