Informe de Calculo Estructural Final Instituto

CURRICULUM VITAE

MEJ. INTEGRAL DE LA INFRAESTRCUTURA EDUCATIVA DEL ISTP LA OROYA SANTA ROSA

INFORME DE ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL DEL PROYECTO: MEJORAMIENTO INTEGRAL DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA DEL I.S.T.P. LA OROYA SANTA ROSAFEBRERO - 2010I.-ANALISIS Y DISEO DE ESTRUCTURAS MIXTAS CON PORTICO Y ALBAILERIA CONFINADAGENERALIDADES.

A.- DEL PROYECTO ARQUITECTONICO:

El proyecto integral consiste en la ejecucin de 04 mdulos, cuta distribucin en planta de acuerdo a los diseos de arquitectura se resumen como sigue:

Primer modulo (tres niveles):1er piso: Aulas de contabilidad, taller de contabilidad2do piso: Taller de enfermera 3er piso: Taller de computacin 1, aula de enfermeraAzotea: Azotea libre.

Segundo modulo (tres niveles):

1er piso: Laboratorio de computacin 1, laboratorio de computacin 22do piso: rea administrativa y tpico

3er piso: Aula de electricidad, aula de mecnica automotriz. Tercer modulo:Caja de escalera y batera de ss.hh del 1ro al 3er piso

Auditorio y biblioteca, 1er y 2do piso respectivamente.

Cuarto modulo (01 nivel):

Taller de mecnica automotriz 1 y 2, y taller de electricidad.

B.- DEL PROYECTO ESTRUCTURAL

La estructura bsica est compuesta por prticos con la adicin de placas y muros de corte (muro de albailera confinada).

El modulo 1 y 2 tienen la misma separacin entre ejes, as tambin las cargas que en ella actuaran una vez construidas son similares por tanto se ha analizado solo el modulo 1.

Se complementa el informe con el clculo estructural de los mdulos 3 y 4.B.1 ESTRUCTURACION

Se ha estructurado cada uno de los mdulos buscando sobre todo el control de desplazamientos (rigidez lateral) para ambas direcciones, por ello se ha aprovechado los muros laterales de albailera confinada para soportar principalmente los efectos de carga lateral debida a sismo y en la otra direccin que por lo general son aporticadas se ha incluido placas en los extremos para rigidizar la estructura y controlar el desplazamiento lateral d entrepiso por debajo de 0.007 para los prticos placa y para albailera a 0.005.

B.2 METRADO DE CARGASLas cargas actuantes se han obtenido sumando las cargas directas ms la carga indirectas.Cargas Directas: Son el peso propio de muros, peso de vigas, ventanas y alfeizares

Cargas Indirectas: Son las provenientes de la losa del techo: peso propio, acabados y sobrecarga.Las cargas se obtuvieron segn el ancho tributario, en el caso de las vigas que no reciben directamente el peso de la losa se considero un ancho tributario de 4h (donde h es la altura de la losa aligerada)Peso Total del edificio y cargas acumuladas: El peso obtenido en cada nivel del edificio, con 50 % de sobrecarga para efectos de anlisis ssmicoB.3 ANALISIS ANTE SISMO

Dada la regularidad del edificio, se ha realizado un anlisis esttico ante las acciones del sismo moderado, modelando al edificio tridimensionalmente donde los prticos conectados a travs de diafragmas rgidos (losa de techo), empleando el programa SAP2000. De acuerdo a la Norma E.060 y E.070.

Para el caso de los prticos, se considerara una fuerza cortante mnima del 25% del total de fuerza cortante obtenida para esta direccin y se usara un coeficiente de reduccin R =8.0

Determinacin de las Fuerzas de Inercia ( Fi)

De acuerdo a la Norma E.030, la fuerza cortante en la base del edificio (H) se calcula con la expresin:

Donde:

Z = factor de zona ssmica

U= factor de uso e importanciaS= factor de sueloTp= Periodo donde termina la plataforma plana del espectro ssmico

C=Coeficiente de amplificacin ssmicaLuego las fuerzas de inercia (Fi) se evalan mediante la expresin de la Norma E.030:

Donde:

Wi= Peso del nivel i

hi= altura del nivel i medida desde la base del edificioC. DEL ANLISIS y DISEO ESTRUCTURAL DIRECCION7.1Elementos de concreto armado

Diseo de los elementos estructurales de concreto armado se realizaron de acuerdo al a Norma E.060, en el diseo se han utilizado cinco combinaciones de carga

1.4CM+1.7CV

1.25(CM + CV) ( CS)

0.9CM ( CS D. DEL ANLISIS POR MODULOLa informacin para cada modulo contendr lo siguiente:

1.- Informacin General.

2.- Caractersticas de los materiales3.- Cargas Unitarias.4.- Estructuracin

5.-Metrados de carga

6.- Cargas debidas a sismo

7.- Del anlisis y Diseo estructural

*** MODULO 1 ***1.- INFORMACION GENERAL

Ubicacin de la edificacin: La Oroya - JunnUso: Aulas y TalleresSistema de techado: losa aligerada H =0.20 m

Altura de piso a techo: 3.2 mAltura de alfeizares: h = 1.10 mVigas eje 2 y 6: 0.25x0.40 mVigas eje A al E: 0.25x0.70 mViga tipo VM: 0.15x0.40 m

Columnas rectangulares: 0.30x0.50 mPlaca tipo L : 0.25x1.70Capacidad admisible del terreno: 1.71 kg/cm2

2.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Albailera

-Ladrillos clase IV slidos (30% de huecos), tipo king kong de arcilla, t=23 cm., fb=145 kg/cm2

-Mortero tipo P2: cemento-arena 1:4

-Pilas: resistencia caracterstica a compresin = fm = 65 kg/cm2

-Mdulos de elasticidad = Em= 500fm = 32500 kg/cm2

-Modulo de corte = Gm = 0.4 Em = 13000 kg/cm2

-Modulo de Poisson = v = 0.25

Concreto

-Resistencia nominal a compresin = fc=210 kg/cm2

-Modulo de elasticidad = Ec = 200000 kg/cm2


Acero de Refuerzo

-Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia fy = 4200 kg/cm2

3. CARGAS UNITARIAS

Peso Volumtricos

-peso volumtrico del concreto: 2.4 tn/m3

-peso volumtrico de la albailera: 1.8 tn/m3

-Peso volumtrico del tarrajeo: 2.0 tn/m3

Muros:

-Peso de los muros de albailera con 1 cm de tarrajeo

Asentado de cabeza: 1.8x0.23 + 2.0x0.02 = 0.454 tn/m2Sobrecarga:

Se ha tenido en cuenta el RNE E.020

-Aulas

:250 kg/m2

-Talleres:350 kg/m2

-Azotea:350 kg/m2

4.0 ESTRUCTURACION

PrticosEn la direccin longitudinal se tiene los prticos- placa eje 2 y 6, compuesta con columnas rectangulares de 0.30x0.50, placas de 0.25x1.70 y vigas de seccin de 0.25x0.40.

En la direccin Transversal, se tiene los prticos del eje B, C y D con columnas rectangulares y vigas peraltadas de 0.30x0.70

Muros

Los muros de corte considerados son los del eje A y E que se disea como muro de albailera confinado con columnas de 0.25x0.40 y vigas de 0.25x0.40 m.AlfeizaresLos muros de ventanas sern aislados de la estructura principal

5.0 METRADO DE CARGAS

Las cargas actuantes se obtienen sumando las cargas directas ms la carga indirectas

Cargas muertas:

Prticos B,C y D: Wd = 1.64 T/mlPrticos C: Wd = 2.64 T/ml (2do Nivel, debido a peso de muro)

Muros A y E: Wd = 0.82 T/ml

Prticos 2 y 6 : Wd = 0.64 T/ml

Cargas vivas:

Prticos B,C y D: Wl = 1.43 T/ml

Muros A y E: Wl = 0.72 T/mlPrticos 2 y 6: Wd = 0.48 T/ml

5.3 Peso Total del edificio y cargas acumuladas

El peso obtenido en cada nivel del edificio, con 50 % de sobrecarga para efectos de anlisis ssmico.W1=W2 = 162 Tn.;W3 = 145 Tn.; Peso total W= 469 Tn.6. ANALISIS ANTE SISMO

Dada la regularidad del edificio, se har un anlisis esttico ante las acciones del sismo moderado, modelando al edificio tridimensionalmente donde los prticos conectados a travs de diafragmas rgidos (losa de techo), empleando el programa SAP2000 versin 14. De acuerdo a la Norma E.060 y E.070.Para el caso de los prticos de je 2 y 4, se considerara una fuerza cortante mnima del 25% del total de fuerza cortante obtenida para esta direccin y se usara un coeficiente de reduccin R =8.0

6.1. Determinacin de las Fuerzas de Inercia ( Fi)


Donde:

Z = 0.3 (edificio ubicado en la zona ssmica 2)

U=1.5 (edificacin esencial)

S=1.2 (edificio ubicado sobre suelo de mediana calidad, tipo S2, Con Tp = 0.6 seg.)

Tp=0.9 seg. = periodo donde termina la plataforma plana del espectro ssmico

C=2.5 (Tp/T) 2.5 ; para Tp>T C=2.5Rx = 8

Ry = 6Reemplazando los datos, se obtiene:

Hx= 79 Tn ; Hy = 106 Tn

Luego las fuerzas de inercia (Fi) se evalan mediante la expresin de la Norma E.030:

Donde:


hi= altura del nivel i medida desde la base del edificio7. DEL ANLISIS y DISEO ESTRUCTURAL DIRECCION7.1Elementos de concreto armado


1.4CM+1.7CV

1.25(CM + CV) ( CS

0.9CM ( CS 7.2 Hojas de clculoSe anexa Las hojas de clculo correspondientes para este modulo

*** MODULO 3 (CAJA DE ESCALERA, SS.HH Y AUDITORIO***

1.- INFORMACION GENERAL

Ubicacin de la edificacin: La Oroya - Junn

Uso: Ss.hh, Escalera y AuditorioSistema de techado: losa aligerada H =0.20 m

Altura de piso a techo: 3.2 mAltura de alfeizares: h = 1.10 mVigas eje 2 y 5: 0.25x0.40mVigas eje 7

: 0.30x0.90m

Vigas eje 8, 9 y 10: 0.30x0.80m

Vigas eje J @ G: 0.25x0.40m

Viga tipo VM: 0.15x0.40 m

Columnas rectangulares: tipo C3 (0.25x0.40 m), tipo C4 (0.30x0.80m)

Placa Rectangulares

: tipo P2 (0.25x1.30m), tipo P3 (0.25x1.70m)Capacidad admisible del terreno: 1.71 kg/cm2

Zapatas: zapata Z8(0.85x1.00), Z12(1.10x1.60)2.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Albailera







Concreto




Acero de Refuerzo


3. CARGAS UNITARIAS

Peso Volumtricos




Muros:




-Corredores y escalera:400 kg/m2

-SS.HH:250 kg/m2

-Auditorio:300 kg/m2

-Biblioteca:750 Kg/m2

-Azotea (ss.hh y corredor):350 kg/m2

-Techo inclinado: 150 kg/m2

4.0 ESTRUCTURACION

Prticos

En la direccin longitudinal de ejes 2 al 10; se tiene los prticos simples con columnas de 0.25x0.40, vigas de 0.25x0.40m y prtico placa Eje 1, Eje 5 con placas de 0.25x1.30m y vigas de seccin de 0.25x0.40. Para el resto prticos con columnas de 0.30x0.80 y vigas de 0.30x0.80m.Muros

En la direccin Transversal, se tiene los muros confinados de eje G y Eje J con columnas de 0.25x0.40 y vigas de 0.25x0.40 para la zona de ss.hh; para la zona de auditorio se confinara los muros con las columnas que forman prtico en la direccin longitudinal (0.30x0.80) y vigas de 0.25x0.80.

AlfeizaresLos muros de ventanas sern aislados de la estructura principal



Cargas muertas:

Prticos 1: Wd = 0.32 T/mlPrticos 3, 5: Wd = 0.64 T/mlPrticos 7, 8: Wd = 1.00 T/mlPrticos 9: Wd = 1.85 T/mlPrticos 10: Wd = 1.00 T/mlPorticos G, H, I: Wd = 0.65 T/ml

Cargas vivas:

Prticos 1: Wd = 0.24 T/mlPrticos 3, 5: Wd = 0.48 T/mlPrticos 7, 8: Wd = 1.85 T/ml, Wl= 0.37 T/ml

Prticos 9: Wd = 0.70 T/mlPrticos 10: Wd = 0.40 T/mlPrticos G, H, I: Wd = 0.48 T/ml

5.3 Peso Total del edificio y cargas acumuladas

El peso obtenido en cada nivel del edificio, con 50 % de sobrecarga para efectos de anlisis ssmico. W1= 274 Tn; W2 = 180 Tn.;W3 = 88 Tn.; Peso total W= 542 Tn.

6. ANALISIS ANTE SISMO

Dada la regularidad del edificio, se har un anlisis esttico ante las acciones del sismo moderado, modelando al edificio tridimensionalmente donde los prticos conectados a travs de diafragmas rgidos (losa de techo), empleando el programa SAP2000 versin 14. De acuerdo a la Norma E.060 y E.070.

Para el caso de los prticos de je 2 y 4, se considerara una fuerza cortante mnima del 25% del total de fuerza cortante obtenida para esta direccin y se usara un coeficiente de reduccin R =8.0



Donde:





C=2.5 (Tp/T) 2.5 ; para Tp>T C=2.5Rx = 8

Ry = 6

Reemplazando los datos, se obtiene:

Hx= 92 Tn ; Hy = 122 Tn


Donde:




1.4CM+1.7CV

1.25(CM + CV) ( CS

0.9CM ( CS

7.2 Hojas de clculoSe anexa Las hojas de clculo correspondientes para este modulo

*** MODULO 4 (TALLER DE MECANICA Y ELECTRICIDAD)***

1.- INFORMACION GENERAL

Ubicacin de la edificacin: La Oroya - Junn

Uso: Taller.Sistema de techado: estructura metlica, con cobertura liviana

Altura de piso a techo: 3.2 mAltura de alfeizares: h = 1.10 mVigas eje 1 y 3: 0.25x0.40mVigas eje A, D, G y J: 0.25x0.40m

Viga tipo VM: 0.15x0.40 m

Columnas rectangulares: tipo C1 (0.25x0.40 m), tipo C2 (0.25x0.40m)

Placa Rectangulares

: tipo P1 (0.25x1.50m)

Capacidad admisible del terreno: 1.71 kg/cm2

Zapatas: zapata Z1 (1.05x1.20), Z2 (0.80x2.20)2.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

Albailera







Concreto




Acero de Refuerzo


3. CARGAS UNITARIAS

Peso Volumtricos




Muros:




-Taller de Mecnica Automotriz y Electricidad: 500 kg/m2

-Techo de cobertura liviana:30 kg/m2

4.0 ESTRUCTURACION

Prticos

En la direccin longitudinal de ejes 1 al 3; se tiene los prticos-placas con columnas de 0.25x0.40, vigas de 0.25x0.40m y placa Eje A, Eje J de 0.25x1.50m y vigas de seccin de 0.25x0.40.

Muros

En la direccin Transversal, se tiene los muros confinados de eje A, D, G y J con columnas de 0.25x0.40 y vigas de 0.25x0.40

AlfeizaresLos muros de ventanas sern aislados de la estructura principal



Cargas muertas:

Prticos 1 y 3: Wd = 0.10 T/mlCargas puntuales debido a peso de techo: Ps = 1.25 Tn.5.3 Peso Total del edificio y cargas acumuladas

El peso obtenido en cada nivel del edificio, con 25 % de sobrecarga para efectos de anlisis ssmico. W1= 96 Tn.

6. ANALISIS ANTE SISMO

Dada la regularidad del edificio, se har un anlisis esttico ante las acciones del sismo moderado, modelando al edificio tridimensionalmente donde los prticos conectados a travs de diafragmas rgidos (losa de techo), empleando el programa SAP2000 versin 14. De acuerdo a la Norma E.060 y E.070.

Para el caso de los prticos de je 2 y 4, se considerara una fuerza cortante mnima del 25% del total de fuerza cortante obtenida para esta direccin y se usara un coeficiente de reduccin R =8.0



Donde:





C=2.5 (Tp/T) 2.5 ; para Tp>T C=2.5Rx = 8

Ry = 6

Reemplazando los datos, se obtiene:

Hx= 16 Tn ; Hy = 22 Tn


Donde:




1.4CM+1.7CV

1.25(CM + CV) ( CS

0.9CM ( CS

7.2 Hojas de clculoSe anexa Las hojas de clculo correspondientes para este modulo

Anlisis de vigas principales de techo metlico

Para una carga Wd = 50 Kg/m2 y Wl= 30Kg/m2

Ancho tributario 4.68 m, se tiene una carga distribuida de: Ws = 0.38 T/m

Del diagrama de momento flector, M- = 1.73 T-m

M+ = 0.92 T-m.

El diseo se realizara por el mtodo del ASD

Flexion = 0.66Fy = 1670 Kg/cm2

Fcortante=0.40Fy = 1012 Kg/cm2

Hacienda uso de los catlogos de PRECOR:

Se ha seleccionado la viga TU9x4x3mm, Z= 105.28 cm3

Fflexin = 1524.23 Kg/cm2 < 1670 Kg/cm2Anlisis y diseo de viguetas tipo celosa.

Peso de vigueta: 10 kg/m2

Peso de cobertura: 10 kg/m2

Wd = 20 Kg/m2

Wl = 30 kg/m2

Wt = 50 Kg/m2

Cargas puntuales: P = 15 kg/ para cada nudo

Del diagrama de fuerza axial: T max= 380 kg.

El diseo se realizara por el mtodo del ASD

Fadmisible = 0.60Fy = 1518 Kg/cm2A = F/Fadm. = 380/1518 = 0.25 cm2

Se usara, varilla lisa 3/8 tanto para brida inferior y diagonales, por tratarse de cargas livianas para la brida superior se usara 2Ang. de 1 x1 x 2mm

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