Memoria de Calculo Etabs Ultimo v3

“INSTALACIÓN DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES DEL CENTRO POBLADO

VILLA CORAZON DE JESÚS, DEL DISTRITO DE SANTA ANA DE TUSI,

PROVINCIA DANIEL CARRIÓN, DEPARTAMENTO DE PASCO”

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“INSTALACION DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES DEL CENTRO

POBLADO VILLA CORAZON DE JESUS, DEL DISTRITO DE

SANTA ANA DE TUSI, PROVINCIA DANIEL ALCIDES CARRION,

DEPARTAMENTO DE PASCO”




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I. INTRODUCCION

El siguiente capítulo consiste en modelamiento y análisis de la edificación, siguiendo las

indicaciones y recomendaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Tales como:

la E.020 para las cargas, E.030 para el análisis sísmico resistente y E.060 para Diseño en

Concreto Armado.

Para el modelamiento y análisis estructural se empleara programas computacionales que

emplean métodos matriciales y técnicas de elementos infinitos para el cálculo de esfuerzos y

deformaciones que sufren la estructura ante cargas estáticas y dinámicas.

Dentro de las cargas dinámicas serán calculadas a partir de masa del edificio concentrada en el

centro de masas de cada nivel y multiplicadas por la aceleración que será obtenida a partir del

espectro respuesta según lo indica la normas.

Los resultados obtenidos del modelamiento serán verificados, fuerza cortante mínima en la

mase y desplazamientos máximos admisibles.

ANALISIS SISMO RESISTENTE DEL LOCAL DE

USOS MULTIPLES




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1.1. DATOS GENERALES Y MATERIALES

Categoría de la Obra : De acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones y su

norma E.030 Diseño Sismo resistente, categorizamos a la edificación como Importante (B).

Configuración Estructural : Tiene una configuración regular en planta, para evitar

irregularidad geometría vertical o por discontinuidad en los sistemas resistentes, los elementos

estructurales verticales (columnas), se diseñaron sin cambio de sección en los dos niveles.

La edificación constara de dos bloques, el primer bloque de dos pisos (salón de usos múltiples,

oficinas) y el segundo bloque de tres pisos (restaurante, biblioteca, museo). La escalera que

brinda acceso al segundo y tercer piso está completamente aislada.

Sistema Estructural : Se definió como un sistema estructural al concreto armado

aporticado.

Zapatas : Concreto reforzado, f’c=210 kg/cm2

Columnas : Concreto reforzado, f ’c =210 kg/cm2.

Vigas : Concreto reforzado, f ’c =210 kg/cm2.

Losas Aligeradas : Concreto reforzado, f ’c =210 kg/cm2.

Acero : Grado 60 fy= 4200 kg/cm2.




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Sobrecarga de diseño

Oficinas : 250 kg/m2

Corredores y escaleras : 400 kg/m2

Techos inclinados :100 kg/m2

1.2. PLANOS ARQUITECTONICO

Se presentan a continuación los planos arquitectónicos y elevaciones de pórticos que nos

servirán para el dibujo del modelo

“INSTALACIÓN DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES DEL CENTRO POBLADO VILLA CORAZON DE JESÚS, DEL DISTRITO DE

SANTA ANA DE TUSI, PROVINCIA DANIEL CARRIÓN, DEPARTAMENTO DE PASCO”

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“INSTALACIÓN DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES DEL CENTRO POBLADO VILLA CORAZON DE JESÚS, DEL DISTRITO DE SANTA ANA DE TUSI,


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BLOQUE I BLOQUE II

“INSTALACIÓN DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES DEL CENTRO

POBLADO VILLA CORAZON DE JESÚS, DEL DISTRITO DE SANTA ANA DE

TUSI, PROVINCIA DANIEL CARRIÓN, DEPARTAMENTO DE PASCO”

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1.3. CALCULO DEL ESPECTRO SISMICO DE DISEÑO

Se calculó de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E-030 DISEÑO

SISMORRESISTENTE del Perú. Para el análisis dinámico y estático se tomaron los valores

siguientes:

Parámetro de Sitio: Por pertenecer a la zona 2 de riesgo sísmico, tendrá una

aceleración de 0.3, este valor es la aceleración máxima del terreno una probabilidad de

10% de ser extendida en 50 años. Z=0.3

Condiciones Geotécnicas: Según estudio de suelos pertenecen al perfil tipo S2.




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Categoría de la Edificación: Se categoriza como Edificación Importante (B), con

factor U de 1,3.

Sistema Estructural: De acuerdo a los elementos estructurales que se usaran,

pertenecen al Sistema Estructural de Concreto Armado de Pórticos, cuyo Coeficiente de

Reducción Sísmica es R=8.




________________________________________________________________________________________________________________________ Con estos valores se procedió a confeccionar el espectro de sismo de diseño. En el presente se

realizó el análisis dinámico y estático ya que la Norma de Diseño Sismorresistente exige que la

cortante en la base, del análisis dinámico, no sea menor al 80% de la cortante en la base por

análisis estático, en edificaciones regulares; en el caso de que fuera una edificación irregular la

cortante en la base, del análisis dinámico, no deberá ser menor al 90% de la cortante en la base

por análisis estático.

De darse el caso que la cortante del análisis dinámico sea menor a la cortante del análisis

estático, escalaremos el espectro de diseño. Es preciso indicar que este nuevo espectro

escalonado solo nos servirá para el diseño de las secciones, no para el cálculo de los

desplazamientos ni giros.

Estos valores calculados los tabularemos Periodo vs Aceleraciones para el ingreso del espectro

sísmico al Etabs. La aceleración pico es igual a 0.1969 y la usaremos para el análisis sísmico

estático.

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Sa

Periodo T(s)

Espectro de Pseudo-Aceleraciones

Espectro1




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ANALISIS SISMO RESISTENTE DEL LOCAL DE USOS MULTIPLES

II. ESQUEMA ESTRUCTURAL

Bloque I – Planta

El esquema estructural y las características geométricas del bloque:

PRIMER NIVEL

3.8

5




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TECHO

3.8

5




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Bloque I – Elevación

El esquema estructural y las características geométricas de la elevación del Bloque, con una

elevación del primer piso 5.15 m y entre piso 4 m.

EJE A-A




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EJE B-B, C-C, D-D

EJE E-E




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EJE 1-1




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Bloque I – 3D




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III. CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

De acuerdo a las características del edificio descritas anteriormente es que se modelo los

materiales utilizados con las propiedades siguientes:

DESCRIPCION VALOR

Masa por unidad de volumen (kg/m2) 240

Peso por unidad de volumen (kg/m2) 2400

Módulo de elasticidad (E) (kg/m2) 1.97E+0.9

Módulo de Poisson 0.2

Resistencia a la compresión (f’c) (kg/m2) 2100000

Fluencia del acero principal (fy) (kg/m2) 42000000

Fluencia del acero del estribo (fys) (kg/m2) 28000000

IV. CARACTERISTICAS DE LAS SECCIONES

Del esquema visto III se tiene las propiedades de las secciones

Columnas

Columna rectangular 60x30cm (f’c=210kg/cm2)




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Vigas

Viga Peraltada 60x30cm (f’c=210kg/cm2)

Losa Aligerada ( con peso y masa = 0)

Las viguetas serán definidas como vigas de 10x20cm y una losa de espesor de 5cm, ambos

elementos de masa y peso es igual a cero, pero, de resistencia a 210 kg/cm2.

La separación de las viguetas será a 40cm simulado al aligerado, donde el peso del aligerado

será introducido como carga muerta según el valor corresponda según la norma.

Losa Aligerada e=20cm (f’c=210kg/cm2)

V. METRADO DE CARGAS

Metrado de carga por unidad de área




________________________________________________________________________________________________________________________ Las cargas a metrar son solo aquellas que afectaran a la losa tales como: acabados, tabiquería

móviles, sobre carga entre otros

ELEMENTO CARGA OBSERVACIONES

Carga Muerta

Acabados 100 Kg/m2

Tabiquería 150 Kg/m2 SS.HH

Peso aligerado 300 Kg/m2 Todos

Acabados techo 60 Kg/m2 Techo

Carga viva

Oficinas 250 Kg/m2 Todos

Techos Kg/m2 Techo

Pasadizos y corredores 400 Kg/m2 Todos

Esquema de Cargas Muertas – DEAD (kg/m2)

PRIMER NIVEL (I y II bloque)




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LOSA INCLINADA

Metrado de carga por unidad de longitud

Las cargas a metrar son los muros que están directamente apoyados sobre las vigas.

PORTICO 1-1




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PORTICO 2’-2’




________________________________________________________________________________________________________________________

PORTICO 3-3

VI. TECNICA DE MODELAJE

La técnica de modelaje utilizada en este diseño es de mayor aceptación entre los profesionales

dedicados al análisis y diseño estructural y permite estudiar los desplazamientos y las fuerzas en

cualquier ubicación y sección dela estructura.

Diafragmas rígidos a los entrepisos

PRIMER PISO (I Y II bloque)

VII. TECNICA DE LOS ELEMENTOS FINITOS

Ésta técnica modela los muros en forma espacial mediante una malla de elementos finitos (tipo

“Shell”), mientras que las vigas y columnas se modelan mediante barras (tipo “frame”).

En esta técnica se tomaron en cuenta los siguientes puntos:

A los nudos contenidos en la losa de un cierto nivel se les aplico una restricción tipo

“diafragma rígido”.




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Se modelo la cimentación como flexible y se adjuntó al modelo para que permita su

exportación de resultados.

El nivel de restricción en los apoyos que se considero es del tipo empotrado.

Se consideró que los elementos utilizados para el análisis de la estructura, considera su

propio peso para el computo de las fuerzas y masas.

En la intersección ortogonal de los elementos tipo frame (vigas y columnas) se

consideró la rigidez que se origina es por eso consideró la restricción tipo End Offsets.

Los estados de carga considerados son el estado de carga muerta, viva, sismo en la

dirección X y sismo en la dirección Y.

VIII. ANALISIS DINAMICO

1. Fuerza De Sismo

Utilizamos el método de Análisis por Combinación Modal Espectral, el cual se basa en

las siguientes consideraciones:

Modos de vibración Los periodos naturales y modos de vibración se determinaron considerando las

características de rigidez y distribución de las masas de la estructura.

Aceleración espectral

Para cada de las direcciones horizontales se utilizó un espectro inelástico de pseudos-aceleraciones definido por la siguiente formula:

Factor de Zona:

Dicho valor se obtiene de la Figura Nº1 (Capitulo II – Parámetros de Sitio – Norma

E.030 – RNE)

Factor de Uso e Importancia

Este valor se obtiene de la Tabla Nº 3 – Categoría de las Edificaciones. (Norma E.030 -

RNE)

Parámetros de Suelo




________________________________________________________________________________________________________________________

Este valor lo obtenemos de la Tabla Nº 2 – Parámetros de suelo (Norma E.030 - RNE)

en base a las características del suelo en estudio.

Factor de Reducción

Este valor lo obtenemos de la Tabla Nº 6 – Sistemas Estructurales (Norma E.030 -

RNE)

Factor de Amplificación Sísmica

Dicho factor se calcula de acuerdo a lo indicado en el Artículo 7: (Norma E.030 - RNE)

2. Parámetros de la Edificación

PASCO TODAS LAS PROVINCIAS 2 0.3




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ESPECTRO RESPUESTA - DIRECCION X-X

Z U S Tp RXX

0.30 1.30 1.20 0.60 8.00

T Sa C C/R C/R Corr

0.00 1.43 2.50 0.31 0.31

0.60 1.43 2.50 0.31 0.31

0.62 1.39 2.42 0.30 0.30

0.64 1.35 2.34 0.29 0.29

0.66 1.30 2.27 0.28 0.28

0.68 1.27 2.21 0.28 0.28

0.70 1.23 2.14 0.27 0.27

0.72 1.20 2.08 0.26 0.26

0.74 1.16 2.03 0.25 0.25

0.76 1.13 1.97 0.25 0.25

0.78 1.10 1.92 0.24 0.24

0.80 1.05 1.88 0.23 0.23

0.82 1.05 1.83 0.23 0.23

0.84 1.02 1.79 0.22 0.22

0.86 1.00 1.74 0.22 0.22

0.88 0.98 1.70 0.21 0.21

0.90 0.96 1.67 0.21 0.21

0.92 0.94 1.63 0.20 0.20

0.94 0.92 1.60 0.20 0.20

0.96 0.90 1.56 0.20 0.20

0.98 0.88 1.53 0.19 0.19

1.00 0.86 1.50 0.19 0.19

1.02 0.84 1.47 0.18 0.18

1.04 0.83 1.44 0.18 0.18

1.06 0.81 1.42 0.18 0.18

1.08 0.80 1.39 0.17 0.17

1.10 0.78 1.36 0.17 0.17

1.12 0.77 1.34 0.17 0.17

1.14 0.76 1.32 0.16 0.16

1.16 0.74 1.29 0.16 0.16

1.18 0.73 1.27 0.16 0.16

1.20 0.72 1.25 0.16 0.16

1.22 0.71 1.23 0.15 0.15

1.24 0.69 1.21 0.15 0.15

1.26 0.68 1.19 0.15 0.15

1.28 0.67 1.17 0.15 0.15

1.30 0.66 1.15 0.14 0.14

1.32 0.65 1.14 0.14 0.14

1.34 0.64 1.12 0.14 0.14

1.36 0.63 1.10 0.14 0.14

1.38 0.62 1.09 0.14 0.14

1.40 0.61 1.07 0.13 0.13

1.42 0.61 1.06 0.13 0.13

1.44 0.60 1.04 0.13 0.13

1.46 0.59 1.03 0.13 0.13




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ESPECTRO RESPUESTA- DIRECCION Y-Y

1.48 0.58 1.01 0.13 0.13

1.50 0.57 1.00 0.13 0.13

1.52 0.57 0.99 0.12 0.12

1.54 0.56 0.97 0.12 0.12

1.56 0.55 0.96 0.12 0.12

1.62 0.53 0.93 0.12 0.12

Z U S Tp RXX

0.30 1.30 1.20 0.60 7.00

T Sa C C/R C/R Corr

0.00 1.64 2.50 0.36 0.36

0.60 1.64 2.50 0.36 0.36

0.62 1.59 2.42 0.35 0.35

0.64 1.54 2.34 0.33 0.33

0.66 1.49 2.27 0.32 0.32

0.68 1.45 2.21 0.30 0.30

0.70 1.41 2.14 0.31 0.31

0.72 1.37 2.08 0.30 0.30

0.74 1.33 2.03 0.29 0.29

0.76 1.29 1.97 0.28 0.28

0.78 1.26 1.92 0.27 0.27

0.80 1.23 1.88 0.27 0.27

0.82 1.20 1.83 0.26 0.26 0.84 1.17 1.79 0.26 0.26

0.86 1.14 1.74 0.25 0.25

0.88 1.12 1.70 0.24 0.24

0.90 1.09 1.67 0.24 0.24

0.92 1.07 1.63 0.23 0.23

0.94 1.05 1.60 0.23 0.23

0.96 1.02 1.56 0.22 0.22

0.98 1.00 1.53 0.22 0.22

1.00 0.98 1.50 0.21 0.21

1.02 0.96 1.47 0.21 0.21

1.04 0.95 1.44 0.21 0.21

1.06 0.93 1.42 0.20 0.20

1.08 0.91 1.39 0.20 0.20

1.10 0.89 1.36 0.19 0.19

1.12 0.88 1.34 0.19 0.19

1.14 0.86 1.32 0.19 0.19

1.16 0.85 1.29 0.18 0.18 1.18 0.83 1.27 0.18 0.18

1.20 0.82 1.25 0.18 0.18

1.22 0.81 1.23 0.18 0.18

1.24 0.79 1.21 0.17 0.17

1.26 0.78 1.19 0.17 0.17




________________________________________________________________________________________________________________________

IX. COMBINACIÓN DE CARGAS

La combinación de cargas se señalizara según la norma técnica de edificaciones, a la cual se le

incluirá la envolvente de cargas para obtener el caso más desfavorable.

a. 1.4*DEAD+1.7*LIVE+1.7*LIVE UP

b. 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP) ± SISMOXX

c. 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP) ± SISMOYY

d. 0.9*DEAD±SISMOSXX

e. 0.9*DEAD±SISMOSYY

Dónde:

DEAD: CARGA MUERTA

LIVE: SOBRE CARGA

LIVE UP: SOBRECARGA EN EL TECHO O AZOTEA

SISMOXX: SISMO EN DIRECCIÓN X-X

SISMOYY: SISMO EN DIRECCIÓN Y-Y

X. RESULTADOS DEL ANALISIS DINAMICO

1. Periodo de la Estructura

1.28 0.77 1.17 0.17 0.17

1.30 0.76 1.15 0.16 0.16

1.32 0.75 1.14 0.16 0.16

1.34 0.73 1.12 0.16 0.16

1.36 0.72 1.10 0.16 0.16

1.38 0.71 1.09 0.16 0.16

1.40 0.70 1.07 0.15 0.15 1.42 0.69 1.06 0.15 0.15

1.44 0.68 1.04 0.15 0.15

1.46 0.67 1.03 0.15 0.15

1.48 0.66 1.01 0.14 0.14

1.50 0.66 1.00 0.14 0.14

1.52 0.65 0.99 0.14 0.14

1.54 0.64 0.97 0.14 0.14

1.56 0.63 0.96 0.14 0.14

1.58 0.62 0.95 0.14 0.14

1.60 0.61 0.94 0.13 0.13

1.62 0.61 0.93 0.13 0.13




________________________________________________________________________________________________________________________ Los Periodos registrados en la estructura con sus respectivas participaciones de masas son los

siguientes:

Se tomara el periodo que tenga mayor participación de masa en cada sentido.

2. Verificación por cortante Estático vs Dinámico

a) Cálculo del cortante en la base del caso estático

La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la dirección

considerada, se determinará por la siguiente expresión:

Debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mínimo:




________________________________________________________________________________________________________________________ Para el cálculo del cortante en la base del caso estático se emplearan masas de cada nivel que

fueron, factores sismo resistente y el periodo en x-x y y-y serán los que tengan la máxima

aceleración en su respectivos sentidos. Dicho valores fueron obtenidos del modelamiento.

Calculando Cxx y Cyy

Cxx = 2.50 Cx/R = 0.3125

Cyy = 2.50 Cy/R = 0.3571

Calculando la cortante en la base del edificio

PISOS

DIAGRAGM

A

MASA X-

X

MASA Y-

Y MMI C.G.x C.G y TECHO D2 4.0196 4.0196 91.4405 13.718 11.225

TECHO D3 3.2974 3.2974 64.0472 4.971 2.216

PISO3 D1 23.442 23.442 1250.5387 11.613 5.266

PISO2 D1 23.4113 23.4113 1245.878 11.551 5.293

PISO1 D1 23.1735 23.1735 1233.1386 11.593 5.475

Vx-x= 142.006 Tnf.

Vy-y= 162.292 Tnf

PISOS DIAGRAGMA MASA X-X

(TN)

MASA Y-Y

(TN)

PESO X-X

(TNF)

PESO Y-Y

(TNF)

TECHO D2 4.0196 4.0196 39.43 39.43

TECHO D3 3.2974 3.2974 32.35 32.35

PISO3 D1 23.442 23.442 229.97 229.97

PISO2 D1 23.4113 23.4113 229.66 229.66

PISO1 D1 23.1735 23.1735 227.33 227.33

SUMA 758.74 758.74




________________________________________________________________________________________________________________________

b) Calculo del cortante en la base del caso dinámico

Las cortantes para el casi dinámico se obtendrán a partir del modelamiento empleando

espectro respuesta.

Donde se obtuvieron los siguientes resultados de cortante por pisos:

Vx-x= 119.966 Tnf

Vy-y= 129.82 Tnf

c) Verificación entre cortante Dinámico y Estático

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

(RNE). Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados,

se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los

desplazamientos.




________________________________________________________________________________________________________________________

Nota: Factor (Fx, Fy) Tienen que ser menor o igual a 1.

3. Verificación de desplazamientos

Los desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por 0,75R los resultados

obtenidos del análisis lineal y elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas. Para el

cálculo de los desplazamientos laterales no se considerarán los valores mínimos de C/R

indicados en el Artículo 17 (17.3) ni el cortante mínimo en la base especificado en el

Artículo 18 (18.2 d) (RNE).

Nota: Los desplazamientos no superan los requerimientos por norma E.030 de la norma.

XI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El periodo del análisis de la estructura en el Bloque en ambas direcciones cumple con lo

dispuesto en la norma Sismo resistente E-030, Mostrando valores de:

Tx(s) : 0.758365

Ty(s) : 0.332213




________________________________________________________________________________________________________________________

El cortante dinámico en la Base no es inferior al 80% del cortante estático en la base de

la edificación tal como se muestra:

Los desplazamientos de comprobación en ambas direcciones cumplen con las

limitaciones impuestas en la norma Sismo resistente E-030, llegando a no superar a

0.007 en ambos sentidos para estructuras de concreto armado. Tal como se muestra:

Se utilizará un concreto cuya resistencia no sea menor a 210 kg/cm2.

Se utilizará varillas corrugadas de resistencia no menor a 4200 kg/cm2.

Se evitara hacer traslapes en zonas de esfuerzos críticos y no se traslapara mas del 50%

del refuerzo.

La técnica utilizada para el análisis de Pórticos, proporciona resultados afinados

respecto a las formas clásicas de análisis, pero con resultados que se encuentran del lado

de la seguridad.

Es uso obligatorio todos y cada una de las normas de estructuras del reglamento

nacional de edificaciones para cualquier verificación o comprobación.

Se recomienda el uso de tecnopor o de viguetas prefabricadas para la disminución de en

las vigas principales.




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ANALISIS DEL MODELO

XII. CALCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGUN NTE

DISENO SISMOREISTENTE E-030

Como primera revisión veremos la cantidad de masa que se usó para el caculo sísmico y los

modos de vibración que se obtuvo. Podemos notar los modos y el valor en la participación

modal, en las columnas UX, UY, UZ, RX, RY y RZ se observa el porcentaje de participación

modal, para los modos; en Sum UX, Sum UY, Sum UZ, Sum RX, Sum RY y Sum RZ

encontramos los valores acumulados, podemos encontrar que modos son traslacionales y cuales

rotacionales. Otros resultados a obtener será que para cumplir con la norma, debemos de usar el

modelo tantos modos que nos den al menos 90% de participación modal.




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Un criterio a tener en cuenta es evitar el fenómeno de resonancia, entonces el periodo

fundamental de la estructura no debe ser igual al periodo fundamental del suelo. El periodo

fundamental del suelo para un suelo Tipo S3 es 0.9, el periodo fundamental de la estructura lo

calculamos como Altura / Ct, por lo que sería 13.15/35 = 0.376. Ambos periodos no son

similares y el periodo fundamental de la estructura se encuentra por debajo del periodo

fundamental del suelo. Se recomienda estructuras flexibles en suelos rígidos y estructuras

rígidas en suelos blandos para evitar que ambos periodos coincidan.




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D

ESPLAZAMIENTOS DE DIAFRAGMA PARA EL PRIMER NIVEL

XIII. COMBINACION DE CARGA

DIAGRAMA MOMENTO 3-3




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CARGA CM




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CARGA LIVEUP




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SISMO X-X




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SISMO X-X NEG




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XIV. DISEÑO DE SECCIONES DE CONCRETO ARMADO




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COLUMNAS




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Memoria de Calculo Etabs Ultimo v3