Albañileria Modelamiento En Etabs Jimenezzz.docx

“Año

del Diálogo y la Reconciliación Nacional”

“UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL - TACNA” FACULTAD PROFESIONAL DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME ANALISIS SISMICO Y MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR DE ALBAÑILERIA CONFINADA ALUMNOS

:

-

CHURA CHURA JUAN CERAFINO CHUMPITAZ MANCO WALTHER HECTOR CHAMBILLA YUPANQUI ORIS JAELI MAMANI JIMENEZ CRISTOFER ROLANDO

DOCENTE CARRERA SEMESTRE

: : :

ING. WILBER PERCY MENDOZA RAMIREZ INGENIERIA CIVIL NOVENO CICLO

TACNA – PERÚ 2018

LISTA DE CONTENIDO LISTA DE TABLAS LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES 2 1.1

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 6

1.2

CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA .............................................................. 6

1.3

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES............................................................. 7

1.4

REGLAMENTOS Y NORMAS TECNICAS .................................................................. 8

1.5

JUSTIFICACION ........................................................................................................... 18

CAPÍTULO II ANALISIS DEL EDIFICIO 2.1. REQUISITOS ESTRUCTURALES MINIMOS ............................................................ 19 2.2.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ................................................ 20

2.2.1.

MUROS DE ALBAÑILERIA ................................................................................ 20

2.2.2.

COLUMNAS Y VIGAS DE CONFINAMIENTO ................................................. 23

2.2.3.

LOSA ALIGERADA .............................................................................................. 24

2.3.

PARAMETROS SISMICOS .......................................................................................... 24

2.4.

RESUMEN PARA EL MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA .......................... 26

2

INDICE DE TABLAS

Pág. Tabla N° 01. Tabla de Muro de Cargas Vivas

08

Tabla N° 02. Pesos Propios de la Losa

08

Tabla N° 03.Tabla de Pesos Unitarios

09

Tabla N° 04.Factor de Suelos

11

Tabla N° 05.tabla de periodos

11

Tabla N° 06.Categorias de la Edificacion y Factor U

11

Tabla N° 07.Sistemas Estructurales

12

Tabla N° 08. Límites para Distorsiones

15

Tabla N° 09. Clasificación de tipo de unidad de albañilería

15

Tabla N° 10.Resistencias Características de Albañilería

16

Tabla N° 13. Longitud de Muros en x-x segundo nivel

21

Tabla N° 14. Longitud de Muros en y-y segundo nivel

21

Tabla N° 15. Longitud de Muros en x-x tercer nivel

22

Tabla N° 16. Longitud de Muros en y-y tercer nivel

22

Tabla N° 17. Parámetros Sísmicos

25

3

INDICE DE FIGURAS

Pág. Figura N° 01. Variabilidad Dimensional

10

4

INTRODUCCION

En el contexto social que vivimos actualmente denota un exceso de competencia en la oferta de planos de vivienda, poniendo su valor por debajo del honorario de un profesional de la rama de Ingeniería Civil, estos proyectos viene siendo elaborados por personas no profesionales en muchos casos los modelos de una vivienda, son clonada sin tomar en cuenta los requisitos que debe cumplir el Reglamento Nacional de Edificaciones. Debido a esta problemática que presenta la ciudad de Tacna en el presente trabajo se ha decidido modelar un Proyecto de Vivienda Multifamiliar de Albañilería Confinada tomando como cargas muertas y vivas las estipuladas según Normas Técnica Peruanas en edificaciones. En el siguiente informe vamos a desarrollar el tema ticularidad. Veamos estas propiedades y la forma de controlarlas a partir de los ensayos. Los criterios de rechazo de las piezas cuando no se cumplan las exigencias, figuran en las normas nacionales que exigen el cumplimiento neto de su resistencia ante posibles fallas naturales.

5

CAPITULO I ASPECTOS GENERALES 1.1

OBJETIVO GENERAL Analizar, verificar, modelar y evaluar si el Proyecto de Vivienda Multifamiliar de 5 niveles cumple con las exigencias mínimas del Diseño Sismo resistente E.030 que se establecen de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones.

1.2

CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA

- La altura proyectada de la Vivienda Multifamiliar es 2.60m. del 1°nivel al 5° nivel; con un nivel de +13.00 m sobre la vía pública. - El sistema estructural planteado consiste en un Sistema Albañilería Confinada (en ambas direcciones de la Edificación). - La estructura comprende dos tipo de columnas: Columna 1 (25 x 40) y Columna 2 (20x55) y vigas VP1 (25 X 30 ) y VP2 (25 X 20), VS1 (25 X 30), VS2 (15 X30) VS3 (15 X 20), VA (15 X 40 ) - El Diafragma Rígido lo conforma una losa aligerada en un sentido de peralte 17cm desde el 1° al 5° nivel, según se indica en los planos. Además, se han contemplado losas macizas en algunas partes debido a la presencia de aberturas y discontinuidades en los diafragmas.

6

1.3

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES CONCRETO: -

En las columnas de confinamiento, vigas soleras y dinteles se empleará concreto con una resistencia última a la compresión f’c=210 kg/cm2, que es el utilizado en edificaciones de albañilería confinada.

-

La losa de techo armada en dos direcciones será de concreto con una resistencia a la compresión f’c=210 kg/cm2. Resistencia (f´c):

210 Kg/cm2 (todos los elementos)

Módulo de Elasticidad (E) :

2173706.512 Kg/cm2 (f´c = 210 Kg/cm2)

Módulo de Poisson (u) :

0.20

Peso Específico (γC) :

2400 Kg/m3 (Concreto Armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A605): -Resistencia a la fluencia (fy) : 4,200 Kg/cm2 (Go 60): “E”: 2’100,000 Kg/cm2

UNIDADES DE ALBAÑILERIA Serán unidades industriales de arcilla maciza King Kong dimensiones de 9 x 12.5 x 23 cm. y un peso de 2.7 Kg, con las siguientes características: f’m = 35 kg./cm2.

7

Tabla N° 1 Tabla de Resistencia de unidades de albañilería

FUENTE: R.N.E. E. 0.70

1.4

REGLAMENTOS Y NORMAS TECNICAS Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e Internacionales descritos a continuación.

(REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (PERÚ), 2017 – RNE – NORMAS TÉCNICAS DE EDIFICACIÓN (N.T.E.): Tiene a su cargo la elaboración de las Normas Técnicas de Edificación del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y la evaluación para la aprobación de los Sistemas Constructivos No Convencionales. (NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIONES, 2017- NTE E.020 “CARGAS”) Las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. 8

Tabla N° 2 Tabla de Muro de Cargas Vivas

FUENTE: R.N.E. E. 0.20 Para el modelamiento de nuestra vivienda multifamiliar de albañilería confinada se tomará una carga viva para vivienda de 200 kg/cm2.

Tabla N° 3 Tabla de Pesos Propios según el espesor de la Losa

FUENTE: R.N.E. E. 0.20

La losa es de un espesor de 17 cm. Por lo tanto sus peso propio será 280 kg/cm2.

Tabla N° 4 Tabla de Pesos Unitarios

FUENTE: R.N.E. E. 0.20 9

En el modelamiento de la vivienda multifamiliar de albañilería trabajaremos con los pesos unitarios del ladrillo sólido y hueco para la tabiquería. En ningún caso las cargas empleadas en el diseño serán menores que los valores mínimos establecidos en esta Norma. Las cargas mínimas establecidas en esta Norma están dadas en condiciones de servicio. Esta Norma se complementa con la NTE E.030 Diseño Sismo resistente y con las Normas propias de diseño de los diversos materiales estructurales.

(NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIONES, 2017- NTE E.030 “DISEÑO SISMO RESISTENTE”) Esta Norma establece las condiciones mínimas para que las edificaciones diseñadas tengan un comportamiento sísmico acorde con los principios del Diseño Sismo resistente.

10

Parámetros Sísmicos

Figura N° 1 Zonificación del Perú

FUENTE: R.N.E. E. 0.30 Durante el armado de las consideraciones para el modelamiento de la estructura se tomara en cuenta las siguientes tablas.

Tabla N° 5 Factor de Suelos

FUENTE: R.N.E. E. 0.30 11

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 períodos TP y TL dados en las Tablas Nº 4y Nº 5.

Tabla N° 6 Periodos Tp

FUENTE: R.N.E. E. 0.30

Tabla N°7 Categoría de las Edificaciones y Factor U

FUENTE: R.N.E. E. 0.30

12

Tabla N°8 Sistemas Estructurales

FUENTE: R.N.E. E. 0.30 (CAPÍTULO 4 ANÁLISIS ESTRUCTURA R.N.E .E .0.30) La estimación del Peso (P) 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 de la siguiente manera: a. En edificaciones de las categorías A y B, se tomará el 50 % de la carga viva. b. En edificaciones de la categoría C, se tomará el 25 % de la carga viva. c. En depósitos, el 80 % del peso total que es posible almacenar. d. En azoteas y techos en general se tomará el 25 % de la carga viva. e. En estructuras de tanques, silos y estructuras similares se considerará el 100 % d de la carga que puede contener.

(4.3 ANÁLISIS ESTÁTICO O DE FUERZAS ESTÁTICAS EQUIVALENTES; R.N.E E .0.30)

13

Este método representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas actuando en el centro de masas de cada nivel de la edificación. Podrán analizarse mediante este procedimiento todas las estructuras regulares o irregulares ubicadas en la zona sísmica 4, las estructuras clasificadas como regulares según el numeral 3.5 de no más de 30 m de altura y las estructuras de muros portantes de concreto armado y albañilería armada o confinada de no más de 15 m de altura, aun cuando sean irregulares. 4.5.2 Fuerza Cortante en la Base La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la dirección considerada, se determinará por la siguiente expresión:

𝑉=

𝑍𝑈𝐶𝑆 ×𝑃 𝑅

El valor de C/R no deberá considerarse menor que : C/R ≥ 0,125

En este caso antes del modelamiento solo lo hallaremos sin su peso. 

Sismo Estático en X-X



Coef. xx = Z*U*C*S R Sismo Estático en Y-Y



Coef. yy =Z*U*C*S R Evaluar las cortantes según norma Vdin > 0.8 Vest (regular) Vdin > 0.9 Vest (irregular)

(4.6 ANÁLISIS DINÁMICO MODAL ESPECTRAL; R.N.E E .0.30) Cualquier estructura puede ser diseñada usando los resultados de los análisis dinámicos por combinación modal espectral.

14

Modos de Vibración Los modos de vibración podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas. En cada dirección se considerarán aquellos modos de vibración cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90 % de la masa total, pero deberá tomarse en cuenta por lo menos los tres primeros modos predominantes en la dirección de análisis Aceleración Espectral Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por:

𝑆𝑎 =

𝑍∗𝑈∗𝐶∗𝑆 ×𝑔 𝑅

(CAPÍTULO 5 REQUISITOS DE RIGIDEZ, RESISTENCIA Y DUCTILIDAD) Determinación

de

Desplazamientos

Laterales

Para

estructuras

regulares,

los

desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por 0,75 R los resultados obtenidos del análisis lineal y elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas. Para estructuras irregulares, los desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por R los resultados obtenidos del análisis lineal. Desplazamientos Laterales Relativos Admisibles El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, no deberá exceder la elástico fracción de la altura de entrepiso (distorsión)

15

Tabla N°9 Limites para la Distorsión

FUENTE: R.N.E. E. 0.20

(NORMA TÉCNICA DE EDIFICACIONES, 2017-NTE E.070 “ALBAÑILERÍA”) Esta Norma establece los requisitos y las exigencias mínimas para el análisis, el diseño, los materiales, la construcción, el control de calidad y la inspección de las edificaciones de albañilería estructuradas principalmente por muros confinados y por muros armados.

Tabla N°10 Clase de Unidad de Albañilería

FUENTE: R.N.E. E. 0.70

16

Para efectos del diseño estructural, las unidades de albañilería tendrán las características indicadas en la tabla las cuales nos servirán para hallar el módulo de elasticidad de la unidad de albañilería.

Tabla N°11 Resistencias características de la albañilería

FUENTE: R.N.E. E. 0.70 ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL Artículo 22.- DEFINICIONES Para los propósitos de esta Norma se utilizará las siguientes definiciones: a) SISMO SEVERO. Es aquél proporcionado por la NTE E.030 Diseño Sismo resistente, empleando un co-eficiente de reducción de la solicitación sísmica R = 3. b) SISMO MODERADO. Es aquél que proporciona fuerzas de inercia equivalentes a la mitad de los valores producidos por el «sismo severo» El Módulo de Elasticidad ( Em ) y el Módulo de Corte Unidades de arcilla:

E 500 f ´m

Unidades Sílico-calcáreas:

E 600 f ‘ m

Unidades de concreto vibrado:

E 700 f ´ v

Para todo tipo de unidad de albañilería: Gm 0,4 E m

17

1.5

JUSTIFICACION La finalidad del presente trabajo académico es verificar, analizar y evaluar una estructura que ha sido diseñada en la ciudad de Arequipa y ver si este proyecto cumple con el Reglamento Nacional de Edificaciones y con las Normas Técnicas Legales, de no ser así se determinara las pautas de corrección para el modelamiento estructural.

18

CAPITULO II ANALISIS DEL EDIFICIO Previo al modelamiento del edificio se analiza el pre dimensionando de los principales elementos de la estructura y calculando las cargas actuantes en él. Con estos resultados se procede a verificar los requerimientos mínimos que debe cumplir una edificación de albañilería confinada, rigiéndonos al reglamento nacional de edificaciones del Perú Normas (E0.30, E0.70 y E0.20). 2.1. REQUISITOS ESTRUCTURALES MINIMOS Es necesario verificar que la edificación cumpla con algunos requerimientos antes de proceder al modelamiento estructural, tales como la densidad mínima de muros, el esfuerzo axial máximo permitido y otras características que debe tener una edificación de albañilería confinada. Se considerará como muro portante confinado a aquel que cumpla las siguientes condiciones: -

El muro debe encontrarse enmarcado en sus cuatro lados por elementos de concreto armado verticales (columnas) y horizontales (vigas).

-

Una longitud mayor o igual a 1,20 m para ser considerado como contribuyente en la resistencia a las fuerzas horizontales.

19

2.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS Acorde con las especificaciones de la Norma E.070 y a las características geométricas del edificio multifamiliar, se pre dimensionan los elementos que formarán el sistema de albañilería confinada.

2.2.1.

MUROS DE ALBAÑILERIA (Norma NTE E.070) indica que el espesor efectivo “t” para muros de albañilería confinada, es igual al espesor del muro sin tarrajeo y deberá ser como mínimo: t

≥

h

(Para zonas sísmicas 2, 3 y 4)

20 h: altura libre entre elementos de arriostre horizontales. Reemplazando: t

≥

2.60m = 0.13m => t = 0.13m 20

Para el Modelamiento asumiremos un espesor de 15 cm.

DENSIDAD DE MINIMA DE MUROS La estructura del edificio debe cumplir con una mínima cantidad de muros portantes en cada dirección de análisis.

20

Donde: N

= número de pisos del edificio

:5

L

= longitud total del muro confinado (en metros)

t

= espesor efectivo del muro

: 0.13 m

PRIMER NIVEL Ap = área de la planta típica

: 131.26 m2

SEGUNDO AL QUITO NIVEL Ap = área de la planta típica

: 131.26 m2

PRIMER NIVEL Longitud en x-x MURO

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10

LONGITUD

1.70

1.50

1.50

2.0

2.10

3.10

2.40

3.15

1.30

3.45

TOTAL 22.20 22.20

Tabla N° 11 Longitud de Muros en X-X

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

Longitud en y-y MURO

Y1

LONGITUD 14.25

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

TOTAL

2.75

1.8

3.58

4.11

3.15

3.88

2.35

35.87

21

12.65

2.75

1.8

3.28

4.11

2.75

3.58

1.95

32.87 68.74

Tabla N° 12 Longitud de Muros en Y-Y

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ΣL x t Ap

>

0.45 x 1.0 x 1.0 x3 56

= 0.024

En XX: Σ L . t / Ap = (49.20 x 0.14 ) / 104.79 = 0.065 > 0.0241 ok! En YY: Σ L . t / Ap = (68.74 x 0.14 ) / 104.79 = 0.091 > 0.0241 ok!

SEGUNDO NIVEL Longitud en x-x MURO

X9

X10

X11

X12

X13

X14

X15

X16

TOTAL

LONGITUD

8

1.3

3.5

1.3

3.5

2.45

3.5

1.5

25.05

7.1

1.3

2.9

1.3

3.2

2.15

2.9

1.5

22.35 47.40

Tabla N° 13 Longitud de Muros en X-X

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA Longitud en y-y MURO

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

Y18

TOTAL

LONGITUD

3.8

2.75

1.8

3.58

3.88

3.15

4.1

8.75

4.1

4.95

40.86

3.2

2.75

1.8

3.28

3.58

2.75

4.1

7.75

4.1

4.35

37.66 78.52

Tabla N° 14 Longitud de Muros en Y-Y

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ΣL x t Ap

>

0.45 x 1.0 x 1.0 x3 56

= 0.0241

22

En XX: Σ L . t / Ap = (47.40 x 0.14 ) / 104.79 = 0.063 > 0.0241 ok! En YY: Σ L . t / Ap = (78.52 x 0.14 ) / 104.79 = 0.104> 0.0241 ok! TERCER NIVEL Longitud en x-x MURO

X17

X18

X19

X20

X21

X22

X23

X24

X25

TOTAL

LONGITUD

8

1.3

1.3

3.5

1.3

3.5

2.65

3.5

3.5

28.55

7.1

1.3

1.3

2.9

1.3

3.2

2.65

2.9

3.5

26.15 54.70

Tabla N° 15 Longitud de Muros en X-X

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

Longitud en y-y MURO

Y19

Y20

Y21

Y22

Y23

Y24

Y25

Y26

Y27

TOTAL

LONGITUD

3.8

1.9

1.8

3.58

3.88

3.15

5.1

4.1

1.15

28.46

3.2

1.9

1.8

3.28

3.58

2.75

4.4

4.1

0.85

25.86 54.32

Tabla N° 16 Longitud de Muros en Y-Y

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

ΣL x t Ap

>

0.45 x 1.0 x 1.0 x3 56

= 0.0241

En XX: Σ L . t / Ap = (54.70 x 0.14 ) / 75.79 = 0.101 > 0.0241 ok! En YY: Σ L . t / Ap = (54.32 x 0.14 ) / 75.79 = 0100 > 0.0241 ok!

2.2.2. COLUMNAS Y VIGAS DE CONFINAMIENTO (Norma NTE E.070) especifica que el espesor mínimo de las columnas y vigas soleras debe ser igual al espesor efectivo del muro. Asimismo, indica que el peralte mínimo 23

para las columnas de confinamiento es 15cm y el peralte mínimo de las vigas soleras debe ser igual al espesor de la losa de techo. En resumen para el pre dimensionamiento se tiene:

- Muros de albañilería:

t

=

15 cm

- Columnas:

C1

=

30 x 30cm

C2

=

15 x 40cm

VP

=

25 X 40cm

VS

=

15 X 40cm

VD

=

15 X 20cm

VCH =

30 X 20cm

- Vigas Soleras:

2.2.3. LOSA ALIGERADA El pre dimensionamiento de la losa e = L

=20cm.

24

2.3. PARAMETROS SISMICOS (Norma E.030 de Diseño Sismo resistente) Los parámetros necesarios para realizar el análisis sísmico de la edificación de albañilería vienen especificados en la presente norma. -

Factor de Zona (Z), la ciudad de Tacna se encuentra ubicada en la zona Sísmica 4, por lo tanto según la Tabla Nº 1 de la Norma E.030 le corresponde un valor de Z=0.45.

24

-

Parámetros del Suelo (S) y (Tp), se considera un suelo intermedio de acuerdo a la Norma E.030, a Tacna le corresponde un tipo de suelo S1 con un valor de S2=1.05 y un periodo Tp=0.4seg.

-

Categoría de la Edificación (U), según la Tabla de categoría de edificación de la Norma E.030, a una edificación común (viviendas) le corresponde un factor U=1.0.

-

Factor de Reducción (R), según la Norma E-030, a un sistema estructural de albañilería confinada le asigna un coeficiente de reducción R=3 para sismo severo y un R = 6 para sismo moderado.

-

Factor de Amplificación Sísmica (C), de acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica con la siguiente expresión: C= 2.5× Tp ; C ≤ 2.50 T T = Periodo fundamental de vibración de la estructura, y se puede estimar para cada dirección con la siguiente expresión: T

= hn CT

Dónde: -

hn = 2.80 x 3 pisos = 8.40 m

-

CT = 60

-

T = 8.40m = 0.14 seg 60

(altura total del edificio)

(para estructuras de mampostería según Norma E-030). => C = 2.5 × 0.4 0.14

= 7 > 2.5 = > C = 2.5

PARAMETROS SISMICOS PARAMETRO

VALOR

25

Z

0.45

U

1.0

S

1.0

R

3

C

2.5

Tabla N° 17 Parámetros Sísmicos

FUENTE:RNE E.030

2.4. RESUMEN PARA EL MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA El modelamiento estructural de la vivienda multifamiliar se realizara por medio del Software ETABS teniendo la Norma E 0.20, E 0.30 Y E 0.70 para las cargas vivas y cargas muertas. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA -

Número de pisos

3 Niveles

-

Altura de piso a techo

2.80 m

-

Peralte de losa aligerada

0.20 m

-

Espesor efectivo de muros

0.15 m

PESOS UNITARIOS -

Albañilería solida

1.8 ton/m2

-

Tabiquería

1.35 ton/m2

-

Concreto

2.40 ton/m2

-

Resistencia (f´c):

210 Kg/cm2 (todos los elementos) 26

-

Módulo de Elasticidad (E) :

2173706.512 Kg/cm2 (f´c = 210 Kg/cm2)

-

Módulo de Poisson (u) :

0.20

-

Peso Específico (γC) :

2400 Kg/m3 (Concreto Armado)

CARGAS CONSIDERADAS Primer Nivel -

Carga Muerta de la losa para viviendas

300 kg/m2

-

Carga Muerta de piso terminado

100kg/m2 400 kg/m2

Carga muerta total -

200 kg/m2

Sobrecarga piso típico para vivienda

- Cargas Distribuidas

Metrado de cargas distribuidas de ventanas: Primer Nivel: Ventana de eje 1, A-B Ventana de eje 1, B-C Ventana de eje 5, A-B Ventana de eje B, 5-6 Ventana de eje 6, A-B Ventana de eje B, 6-7

: : : : : :

1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35

x x x x x x

0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

x x x x x x

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00

= = = = = =

0.203 0.203 0.203 0.203 0.203 0.405

Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2

Metrado de cargas distribuidas de muros Primer Nivel: Muro de eje 5, A-B Muro de eje 6, A-B

: 1.35 x 0.15 x 2.60 = 0.527 Tn-f/cm2 : 1.35 x 0.15 x 2.60 = 0.527 Tn-f/cm2

Segundo Nivel -

Carga Muerta de la losa para viviendas

300 kg/m2

27

-

100kg/m2

Carga Muerta de piso terminado

400 kg/m2

Carga muerta total -

200 kg/m2

Sobrecarga piso típico para vivienda

- Cargas Distribuidas

Metrado de cargas distribuidas de ventanas:

Segundo Nivel: Ventana de eje 5, A-B Ventana de eje B, 5-6 Ventana de eje 6, A-B Ventana de eje B, 6-7

: : : :

1.35 1.35 1.35 1.35

x x x x

0.15 0.15 0.15 0.15

x x x x

1.00 1.00 1.00 2.00

= = = =

0.203 0.203 0.203 0.405

Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2

Metrado de cargas distribuidas de muros Segundo Nivel: Muro de eje 1, A-B, B-C Muro de eje A, 1-3 Muro de eje C, 1-3 Muro de eje 5, A-B Muro de eje 6, A-B

: : : : :

1.35 1.35 1.35 1.35 1.35

x x x x x

0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

x x x x x

1.40 1.40 1.40 2.60 2.60

= = = = =

0.284 0.284 0.284 0.527 0.527

Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2

Tercer nivel -

Carga Muerta de la losa para viviendas

300 kg/m2

-

Sobrecarga azotea

100 kg/m2

-

Cargas Distriuidas

Metrado de cargas distribuidas de muros parapetos 28

Tercer Nivel: Muro de eje 3, A-B, B-C Muro de eje A, 2-5 Muro de eje 5, A-B Ventana de eje B, 5-6 Muro de eje 6, A-B Muro de eje A, 6-7 Muro de eje 7, A-B, B-C Muro de eje C, 7-3

: : : : : : : :

1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35

x x x x x x x x

0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

x x x x x x x x

1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40

= = = = = = = =

0.284 0.284 0.284 0.284 0.284 0.284 0.284 0.284

Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2 Tn-f/cm2

29

CAPITULO III ANALISIS ESTRUCTURAL

Se analiza el comportamiento estructural del edificio, obteniendo los esfuerzos a los que está sometido cada elemento y los desplazamientos de la estructura. Así mismo se verifica los esfuerzos y desplazamientos máximos permitidos según la norma E-030, para luego proceder al diseño de los elementos.

Para realizar el modelamiento de la estructura de la edificación, así como también, tanto para el análisis estático y dinámico, utilizaremos el programa ETABS.

El programa ETABS programa idealiza los materiales en su comportamiento elástico lineal y considera las deformaciones por efectos de flexión, carga axial, cortante y torsión, (a menos que se le indique lo contrario) lo que permitirá conocer el comportamiento del edificio en base a las solicitaciones que estará expuesta.

El análisis estructural nos permitirá revisar periodos de vibrar, los elementos mecánicos de cada elemento estructural del edificio y así podremos proponer y diseñar cada uno de los elementos estructurales de la edificación de acuerdo al proyecto arquitectónico.

Las ventajas que tiene el programa ETABS son por ejemplo:

30

 Cálculo automático de coordenadas de centros de masas (Xm, Ym).  Cálculo automático de coordenadas de centros de rigideces (Xt, Yt).  Cálculo automático de fuerzas sísmicas, sus excentricidades y aplicación en el centro de masas.  Cálculo automático de masas del edificio a partir de los casos de cargas elegidos.  División automática de elementos (Auto Mesh), así se pueden definir elementos que se cruzan, y el programa los divide automáticamente en su análisis interno.  Plantillas predefinidas de sistemas de losas planas, losas en una dirección (Losacero), losas reticulares o con nervaduras y casetonadas, cubiertas, etc.

3.1. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA 3.1.1. ELABORACIÓN GEOMÉTRICA DEL MODELO

Como principio al abrir y crear un nuevo modelo es importante definir el sistema de unidades que se utilizarán, para definir distancias, sistemas de cargas, etc., en este caso nuestra modelación se realizó utilizando el sistema de unidades Tnf, m.

Después, es necesario definir los ejes cartesianos que servirán de guía para la geometría básica del proyecto, considerando las distancias establecidas previamente en los planos arquitectónico, el cual nos permite agregar todos los ejes principales y secundarios que se necesiten para el proyecto.

31

También debemos definir las alturas de los entrepisos, en la cual podremos dar nombre al entrepiso, asignar la altura y el nivel de la base.

Definición de alturas de entrepiso.

3.1.2. DEFINICIÓN DE MATERIALES

Es importante especificar las calidades y propiedades de los materiales que se utilizarán, como su peso volumétrico, Modulo de Young (Modulo de Elasticidad), resistencia de fluencia en el caso del acero o resistencia de compresión en el caso del concreto, etc.

A continuación se presenta como se idealizan los materiales en el programa ETABS, dentro de la pestaña “Define” → “Define Materials” → “Material Property Data”.

En el caso del concreto, se deberá de definir peso volumétrico, la resistencia a la compresión y Modulo de Elasticidad, entre otros.

Asignamos las Propiedades de los Materiales a nuestra Estructura, en Concreto

F’c

= 210 Kg/cm2

P.E.

= 2400 Kg/cm2 – Concreto

M. Elasticidad = 15000 * sqr (210)*10 M. Elasticidad = 500 * 65 *10 (Norma E.070) P.E.

= 1800 Kg/cm2 - Albañilería

32

A continuación en la FIGURA 01 y figura 02, Se presenta la definición de la albañilería y del concreto en el programa ETABS, en unidades de Tn, m.

FIGURA 01: Definición de las propiedades del material de albañilería FUENTE: Elaboración propia.

33

FIGURA 01: Definición de las propiedades del material de concreto 210 FUENTE: Elaboración propia.

3.1.3. DEFINICIÓN DE SECCIONES

Después de definir los materiales, es importante definir las secciones que le darán la rigidez necesaria a la estructura, desde columnas, sistemas de piso como losas, muros, etc. todo esto con las dimensiones indicadas que después de acuerdo al análisis estructural se llegaran a las secciones finales del edificio. Para definir las secciones se debe entrar dentro de la pestaña de “Define” → “Frame Sections…” → “Define Frame Properties”, seleccionando cualquiera de la sección transversal que deseemos crear para definir las propiedades geométricas y especificar el tipo de material considerado.

Las secciones definidas para nuestra estructura serán: -

Columnas Vigas Losa Muros

= 15x40 cm, 30x30 cm = 30x20 cm, 15x20 cm, 25x40 cm, 15x40 cm = 0.20 m (300 Kg/cm2 – E.020) = 0.15 m

34

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

3.1.4. TRAZO GEOMÉTRICO DE LA ESTRUCTURA.

Una vez definido los ejes principales de la estructura, los materiales y las secciones, se comienza con el trazo general de la estructura principal, indicando los perfiles que se consideren para su estructuración preliminar.

Empezamos ubicando las columnas en sus diferentes tipos. La ubicación de éstas debe concordar con los nudos de nuestro entremallado. Posterior a la colocación de las columnas prosigue la colocación de las vigas de los distintos tipos, y finalmente la colocación de las losas.

35

FIGURA 04: Trazo y ubicación de los diferentes elementos de la estructura. FUENTE: Elaboración propia.

Luego procedemos a colocar los apoyos de empotramiento en la Estructura mediante la pestaña Assing → Joing → Restraints, obteniendo el siguiente cuadro.

FIGURA 04: Cuadro de diálogo para elegir el tipo de apoyo. FUENTE: Elaboración propia. Seguidamente procedemos a colocar la separación de muro a muro para que no haya muros encima de otros, para esto utilizamos la pestaña

36

FIGURA 01: Cuadro de diálogo para separación de muros. FUENTE: Elaboración propia.

3.1.5. DEFINICIÓN DE ESTADOS DE CARGAS

Es preciso definir los estados de cargas, tanto gravitacionales como accidentales, para poder representar los efectos a las que estará solicitado el edificio y con forme a la reglamentación vigente del sitio, llevar a cabo las combinaciones de diseño establecidas para el diseño estructural y la revisión debido al comportamiento de los desplazamientos laterales del edificio.

Carga Muerta.- Son las acciones permanentes en cuanto a las geometría y pesos volumétricos de los materiales.

Cargas Variables.- Estas cargas consideran la probabilidad de carga a las que estará sometida la estructura,

A continuación comenzamos a crear los Patrones de Carga para la estructura con la utilización de la pestaña “Define” → “Load Patterns” donde aparece el cuadro que se muestra en la FIGURA N° , en donde crearemos 6 patrones. 37

FIGURA 04: Definición de las cargas a utilizar en el análisis estructural. FUENTE: Elaboración propia.

3.1.6. DEFINICIÓN DE LOS DIAFRAGMA

Procedemos a crear los diafragmas rígidos para los 3 Niveles de la Edificación, con el uso de la pestaña “Define” → “Diafragmans”, teniendo como resultado el cuadro que se muestra en la FIGURA 08, donde definiremos los diafragmas para cada piso y luego Insertamos el Diafragma rígido a cada uno de los Niveles, como se muestra en la FIGURA 6..

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

38

FIGURA 04: Diafragma rígido del primer nivel. FUENTE: Elaboración propia.

3.2. ANALISIS ESTÁTICO De acuerdo con el reglamento de edificaciones E020, establece que se debe de cumplir con la condición de que las fuerzas provocadas por el análisis dinámico, deben ser al menos 80% de las fuerzas sísmicas dadas por el método estático, utilizando la expresión indicada en la FIGURA .

39

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

Luego se Introduce el valor de la Cortante en la Base al Etabs, en Sismo Estático en X, como Sismo Estático en Y.

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

40

Finalmente empezamos a colocar las Cargas Distribuidas en las Zonas de ventanas y parapetos.

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

41

Luego Procedemos a colocar las Carga Muerta, La Carga de Entrepiso y la Carga de Techo según lo estipulado en la norma E.020 de la Norma Técnica Peruana, para cada uno de los Niveles son descontar el 25% de la carga viva según su Categoría.

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

En esta Opción vamos a dar el 25% según su categoría, en nuestro caso que es vivienda es de Categoría C, y para azoteas se tiene que dar el 25% según la Norma E.030

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

Ahora vamos a verificar el sí cumple con el Peso de la Edificación en el Parámetro destinado

42

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

3.3. ANALISIS DINÁMICO ESPECTRO DE SISMO SEGÚN EL PROYECTO DE LA NORMA E.030-2014

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

43

Una vez creado los Espectros Dinámicos en X, Y en Pórticos y Muros de Albañilería son exportados al Etabs con sus respectivos direcciones

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

VERIFICACION DE LAS DERIVAS En el trabajo observamos que el Sismo estático en X es mayor que el Sismo Dinámico en X, así que tuvimos que obtener el Factor de escala para obtener el valor que sustituirá en el software de Etabs.

44

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

45

1. COMPROBACION DEL DRIFT - CORTANTE EN BASE

FIGURA 04: Definición de Secciones de los elementos estructurales. Columna 15x40 FUENTE: Elaboración propia.

46

CONCLUSIONES:

los valores incorporados al ETABS deben de cumplir al 100% de la mano de las normas e070, e030 y e020, y en el presente trabajo modelado logra cumpli con el Peso Sísmico y la cortante basal.

47

48