MEMORIA DE CÁLCULO - ESTRUCTURAS 1. GENERALIDADES La solución propuesta ante el requerimiento estructural, se basa en los criterio seguridad y economía. Tratándose de una Estructura esencial, cuya estabilidad debe asegurarse con el más alto grado de seguridad, pues debe ser la construcció más duradera ante un eventual desastre, el diseño estructural debe adecuarse a este requerimiento. Proyecto: !"#$T%&!!'"# (EL $E%)'!'" E(&!*T')" (E L* '#$T'T&!'"# E(&!*T')* $*# *#T"#'", ('$T%'T" (E +" &E-&*, P%")'#!'* +*%'$!*L #'ET" +" &E-&*/. El terreno sobre el cual se ubicarán las edi0icaciones proyectadas, es un suelo características de areno gravosos con 0inos no plásticos, tienen un suelo con un capacidad portante admisible de 1.22 3g4cm5 a una pro0undidad de desplante de 1.26 m. 2. DESCRIPCCION DEL PROYECTO. El desarrollo de la presente se inicia a partir del proyecto de arquitectura, el contempla planos de planta, elevación, cortes y detalles7 el presente contempla un edi0icio de 8niveles destinado para colegio, ubicado en la ciudad d +oquegua sector san *ntonio, cubriendo un área de * 9 ; m5 <=: 15 m. e >: ?m@. )ista de planta 3. REGLAMENTACION Y NORMAS DE DISEÑO Para el desarrollo estructural del proyecto se Aa tenido en cuenta: #orma TBcnica de Edi0icación E 656: !argas #orma TBcnica de Edi0icación E 6C6: $ismo %esistente #orma TBcnica de Edi0icación E 626: $uelos y !imentaciones. #orma TBcnica de Edi0icación E 6;6: !oncreto *rmado #orma TBcnica de Edi0icación E 6D6: *lbañilería %eglamento #acional de Edi0icaciones *merican !oncrete 'nstitute *.!.'. 4. CARGAS DE DISEÑO.
1. GENERALIDADES
La solución propuesta ante el requerimiento estructural, se basa en
los criterios de seguridad y economía. Tratándose de una Estructura
esencial, cuya estabilidad debe asegurarse con el más alto grado de
seguridad, pues debe ser la construcción más duradera ante un
eventual desastre, el diseño estructural debe adecuarse a este
requerimiento. Proyecto: !"#$T%&!!'"# (EL $E%)'!'"
E(&!*T')" (E L* '#$T'T&!'"# E(&!*T')* $*# *#T"#'",
('$T%'T" (E +"&E-&*, P%")'#!'* +*%'$!*L #'ET"
+"&E-&*/. El terreno sobre el cual se ubicarán las
edi0icaciones proyectadas, es un suelo de características de areno
gravosos con 0inos no plásticos, tienen un suelo con una capacidad
portante admisible de 1.22 3g4cm5 a una pro0undidad de desplante de
1.26 m.
2. DESCRIPCCION DEL PROYECTO. El desarrollo de la presente se
inicia a partir del proyecto de arquitectura, el cual contempla
planos de planta, elevación, cortes y detalles7 el presente
proyecto contempla un edi0icio de 8niveles destinado para colegio,
ubicado en la ciudad de +oquegua sector san *ntonio, cubriendo un
área de * 9 ; m5 <=: 15 m. e >: ?m@.
)ista de planta
3. REGLAMENTACION Y NORMAS DE DISEÑO
Para el desarrollo estructural del proyecto se Aa tenido en
cuenta:
#orma TBcnica de Edi0icación E656: !argas
#orma TBcnica de Edi0icación E6C6: $ismo %esistente
#orma TBcnica de Edi0icación E626: $uelos y !imentaciones.
#orma TBcnica de Edi0icación E6;6: !oncreto *rmado
#orma TBcnica de Edi0icación E6D6: *lbañilería
%eglamento #acional de Edi0icaciones
Las estructuras y los elementos estructurales se diseñan para
obtener en todas
sus secciones resistencia de diseño <F%n@ por lo menos igual a
las resistencia
requeridas <%u@, calculadas para las cargas y 0uerGas
ampli0icadas en la
combinaciones que se estipula en la #orma E.6;6, en todas las
secciones de
los elementos se debe de cumplir.
La #orma E.6;6 de0ine las siguientes resistencias requeridas
<%u@ para los
di0erentes tipos de carga:
!$: carga de sismo.
La #orma E.6;6, señala que la resistencia de diseño <F%n@
proporcionada por
un elemento, en tBrminos de 0leJión y carga aJial, cortante y
torsión deberá
tomarse como la resistencia nominal multiplicada por los 0actores
de reducción
de resistencia:
!orte y torsión:.6.?2
*plastamiento del concreto:...6.D
!oncreto simple:6.;2
5. MATERIALES EMPLEADOS.
!oncreto:
Peso &nitario de !oncreto: 5.8 Ton4 mC
(e0ormación máJima unitaria: 6.66C
+ódulo de elasticidad: 51DCD6;.213g4cm5
+ódulo de poisson: 6.5
+ódulo de elasticidad 5EH6; 3g4cm5
(e0ormación máJima antes de la 0luencia: 6.6651
6. SOBRECARGAS
7. PREDIMENSIONAMIENTO
8. DEFINICION DE LOS ESPECTROS DE RESPUESTA SISMICA.
O 9 Kactor de Gona.
El territorio nacional se considera dividido en 6C Gonas de acuerdo
a la distribución espacial de la sismicidad observada, las
características generales de los movimientos sísmicos, la
atenuación de estos con la distancia epicentral, el 0actor O
se interpreta como la aceleración máJima del terreno con una
probabilidad de ser eJcedida en 26 años.
$egn el mapa de Goni0icación que se tiene en la #orma, el
departamento de +oquegua está ubicado en la Oona C para lo que le
corresponde un valor de O96.86.
& 9 Kactor de &so.
!ada estructura debe ser clasi0icada de acuerdo a la categoría de
las edi0icaciones, la norma peruana contiene una tabla donde
clasi0ica segn la importancia de las edi0icaciones y da valores
para cada una de las categorías. Las categorías que contiene son
las siguientes:
Cat!"#$a A% Edi0icaciones Esenciales: Tales como Aospitales,
reservorios, centros educativos, bomberos, etc.
!ategoría N: Edi0icaciones 'mportantes: Tales como teatros,
estadios, establecimientos penitenciarios, etc.
!ategoría !: Edi0icaciones !omunes: Tales como viviendas, Aoteles,
restaurantes, etc.
!ategoría (: Edi0icaciones +enores: Edi0icaciones cuyas 0allas
causan perdidas de menor cuantía y normalmente la probabilidad de
causar víctimas es baQa.
$egn las condiciones anteriormente descritas el Proyecto está
considerado dentro de las Edi0icaciones Tipo * <Edi0icaciones
Esenciales@.
$ 9 Parámetros de $uelo.
Para estos e0ectos la #orma clasi0ica los per0iles del suelo
tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor
del estrato, el periodo 0undamental de vibración y la velocidad de
propagación de las ondas de corte. Los tipos de per0iles de suelo
son cuatro.
$egn el material predominante en la Gona del Proyecto se puede
clasi0icar como suelo Tipo $5 <$uelos 'ntermedios@ para lo cual
los valores son Tp96.;6seg y $91.56.
% 9 !oe0iciente de reducción.
Para la primera con0iguración estructural del Proyecto lo podemos
clasi0icar como Pórticos dctiles de concreto armado en la dirección
del eQe global = >, para lo cual se tiene un valor de
%y9?.66.
Para la segunda con0iguración dirección global = > se tiene una
con0iguración estructural compuesta por pórticos y muros, lo cual
lo constituyen en un sistema dual con un 0actor de reducción
%J9D.66.
! 9 Kactor de ampli0icación sísmica.
$e interpreta como el 0actor de ampli0icación de la respuesta
espectral respecto de la aceleración en el suelo. $e calcula con la
siguiente ecuación:
(onde: Tp 9 Período del suelo.
T 9 Período de la estructura.
&na veG obtenidos todos los valores para crear el espectro de
respuesta, creamos con el programa espectrun peru, que nos ayude a
calcular automáticamente los valores que se necesitan para
ingresarlos al ET*N$.
CALCULO DE LA ACELERACION ESPECTRAL SEG&N NORMA SISMICA '(' )
Y(Y
O 9 6.8 Tp 9 6.;
& 9 1.2 An 9 16.?
$ 9 1.5
*. CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES
$e Aa considerado concreto armado de KRc 9 516 Mg4m5 de resistencia
a la
compresión, re0orGado con varillas de acero corrugado de Ky 9 8,566
Mg4m5 de
resistencia de 0luencia, para la estructura de columnas así como
para vigas
peraltadas.
1+. MODELAMIENTO DE ESTRUCTURAS
El modelamiento de la in0raestructura se realiGó con el programa de
computo
diseño estructural ET*N$ 561C v.1C.1.2 donde los elementos 0rame
<barras@ se
modelaron las estructuras lineales como vigas peraltadas y como los
elementos
verticales como columnas.
Los elementos área como son la losa aligerada de todos los bloques
de la
in0raestructura se modeló como elemento sAell al igual que los
muros de corte
<placas@.
$e utiliGó en el modelamiento el evento sísmico en la estructura a
travBs de la
aceleración espectral que nos da la norma E6C6 de diseño sismo
resistente y
Aaciendo que cumpla con los desplaGamientos relativos que estipula
la norma
tanto para pórticos como para muros de corte.
11. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACION
Para el modelamiento se siguio las recomendaciones del %eglamento
#acional de
Edi0icaciones. *continuacion se muestra el procedimiento del
analisis dinamico.
1. DEFINICION DE MATERIALES
Kigura 15. (e0iniendo las unidades de trabaQo.
Kigura 1C. !reacion de %eQillas de los niveles del edi0icio.
Para crear el material concreto ET*N$, seguir la ruta
“Define/Materia !ro"erties# , y
Kigura 18. !omando de0ine.
$e elegirá la opción ,Add Co"$ of %ateria# , y se abrirá la
ventana de datos de
Propiedades del +aterial “Materia !ro"ert$ Data# de la
0igura 2, se colocara toda la
in0ormación establecida al inicio luego se aceptara todos los datos
dándole clic en el
botón o&.
Kigura 12. (e0inición de Propiedades del +aterial concreto a ser
usado.
'. CREACION DE ELEMENTOS ESTR(CT(RALES
Los elementos vigas y columnas son denominados en el ET*N$ como
,F#a- St/"0, y para acceder a este comando debemos seguir la ruta
“Define
Kigura 51 comando (e0ine para la creación de Elementos Krame, )igas
y !olumnas.
Luego se abrirá una ventana que contiene una lista de secciones por
de0ecto trae el
programa para crear una sección, que es de la viga y columna le
damos clic al botón “
Add Ne) !ro"et$...#* de la 0igura 55, luego se abrirá
la ventana “Fra% !ro"ert$
S+a"e T$"e/ de la 0igura 5C seguidamente le damos clic en concrete
rectangular.
Kigura 5C Propiedades de Tipos de Korma de Elementos Krame
Para crear la sección de la viga, ingresamos la in0ormación
anterior tal como se indica
en la 0igura 58 y aceptamos los datos dando clic en el botón "M,
para crear la sección
de la columna, lo Aacemos de manera muy análoga. La 0igura 52
muestra la 0orma
como debe ingresar los datos.
Kigura 58 !reacion de la sección de viga
Kigura 52
Para la creación de la losa aligerada en una dirección se sigue la
ruta men
“Define/section !ro"erties/Dec& Section/, se abrirá la ventana
Dec& "ro"erties e
ingresamos las propiedades de la losa aligerada y Aacemos clic en
"M como se indica
en la 0igura 5;
Kigura 5; !reacion de la losa aligerada en una (ireccion.
,. DI-(O DE COL(MNAS I0AS LOSA ALI0ERADA
Luego de Aaber creado los materiales y todos los elementos
estructurales se procede
1, no sin antes mencionar que para nuestros elementos se dibuQen en
todos los pisos
se debe usar la opción ,/-/a# St"#/ ubicada en la parte
in0erior que se muestra
en la 0igura C5.
Kigura C1 Narra de Serramientas para el dibuQo rápido de elementos
estructurales.
Kigura C5 "pción de (ibuQo si%iar Stories para (ibuQar todos
los pisos
Posteriormente se dibuQa todas la vigas del pórtico de 8 niveles
análogamente como se
realiGó con las columnas se elige el icono de dibuQo rápido de
vigas que está en el lado
iGquierdo como se indica en la 0igura CC
Kigura CC Narra de Serramientas para el dibuQo rápido de elementos
estructurales.
*Aora para dibuQar las losas en una dirección seleccionamos
el comando de dibuQo
rápido de manera similar como se AiGo con los demás elementos
estructurales la 0igura
C8 muestra el modelo con las losas ya dibuQadas.
Kigura C8 Narra de Serramientas para el dibuQo rápido de elementos
estructurales.
Estando en la base del edi0icio, seleccionamos los puntos donde se
ubican las
columnas y vamos al comando Assin2 para asignarles
restricciones de apoyos de
empotramientos per0ectos tal como se indica en la Kigura C2 luego
aceptamos
dándole clic en "M
Kigura C2 asignaciones de apoyos de empotramiento per0ectos a las
columnas.
Kinalmente se Aa terminado con el dibuQo de los elementos
estructuras del modelo del
edi0icio de 8 niveles tal como se muestra en la 0igura C;.
Kigura C; +odelo del edi0icio con los elemento eJtruidos
3. CREACION ASI0ANCION DE !ATRONES DE CAR0A El paso siguiente es la
creación de los tipos de carga que actan en el edi0icio
que se de0inen mediante patrones de carga, usando el comando (e0ine
por lo
que seguiremos la ruta “Define/Load !atterns# , así como se
muestra en la
0igura 81.
Kigura 81 (e0inición de patrones de carga.
&na veG creados los patrones de carga procedemos asignar las
cargas de acuerdo a
las cargas antes mencionada al inicio del proyecto segn el
%eglamento #acional de
Edi0icaciones tal como se indica en la 0igura 85. Para realiGar la
asignación de carga
se selecciona las losas de cada nivel de piso y se asigna la carga
segn el
reglamento. Las cargas muertas de los elementos estructurales
dibuQados son
calculadas automáticamente por el programa.
Las cargas vivas son ingresadas a cada elemento segn
corresponda.
Las cargas de sismo son calculadas por el programa mediante los
espectros de
respuesta sísmica ingresados.
5. INCORPORACION DEL ESPECTRO DE DISEÑO
La incorporación del espectro de (iseño obedece segn el reglamento
nacional de
edi0icaciones la E6C6 (iseño $ismo resistente, para el cálculo
dinámico se utiliGó el
programa Espectrun peru tal como se muestra en la 0igura 21.
Kigura 21
&na veG abierto el programa se ingresaran los parámetros Aasta
obtener el espectro
dinámico segn la 0igura 25.
Kigura 25
$e elige la Gona de in0luencia del modelo del edi0icio segn la
0igura 2C
Kigura 2C
$e ingresan las condiciones geotBcnicas del tipo de suelo como se
muestra en la
0igura 28
Kigura 28
$eguidamente se elige la categoría de la edi0icación como se
muestra en la 0igura 2;.
Kigura 2;
Posteriormente se elige la con0iguración estructural en nuestro
caso es regular tal
como se muestra la 0igura 2D.
Kigura2D
Por ltimo se genera el espectro tal como se muestra en la 0igura
2.
Kigura 2
Para ingresar el espectro en el ET*N$ debemos seguir los siguientes
pasos:
En el ETabs se sigue la ruta “Define/Funtions/Res"onse
Es"ectru%.../que se indica
en la 0igura 216, luego que se abre la ventana donde dice *$!ED16
desplegar la
opción y elegir Krom Kile/.
Kigura 216
Posteriormente se busca el arcAivo segn la 0igura 211 y se Aace
clic Convert (ser
Define, 0inalmente se Aace clic en el botón "M.
Kigura 211
Kinalmente se sigue la ruta ,D/0 L"a Ca/, se abre la ventana y se
Aace clic en
*dd #e !ase, luego se crea el sismo en el eQe == , >> ,
tal como se muestra en la
0igura 215
6. CREACION DE COMBINACIONES DE CARGA
$e usaron las combinaciones de carga que nos da la #orma E;6
concreto
armado, las cuales son:
& 9 1.8!+ H 1.D!). & 9 1.52!+ H 1.52!) H !$. & 9 1.52!+
H 1.52!) !$. & 9 6.!+ H !$. & 9 6.!+ !$.
La combinación de cada una todos estos estados de carga con0orman
la
envolvente de diseño.
!abe resaltar que para dicAas combinaciones de carga Aay que
di0erenciar en
las combinaciones de carga en cada una de las direcciones, vale
decir las
principales que son la dirección = e >.
Kinalmente se crea la envolvente de todos los como como se muestra
la 0igura ;5
Kigura ;5
7. CREACION DE LOS DIAFRAGMA RIGIDOS Para realiGar la asignación de
dia0ragma rígido se sigue tal como se muestra en
la 0igura D1.
8. PROCESAMIENTO DE DATOS
En el icono se procede a realiGar los cálculos del +odelo del
Edi0icio. Tal como se
muestra en la 0igura ?1.
Kigura ?1 0orma de visitación del programa ya corrido.
*. RESULTADOS DE LOS DESPLAAMIENTOS
En esta parte se veri0icaran que los pórticos analiGados cumplan
con la norma
del reglamento nacional de edi0icaciones para concreto el
despeamiento debe
ser menor a 6.66D. tal como se muestra en los resultados adQuntos
0igura 1.
%esultado del Programa ET*N$ 561C.
TABLE% St"# D#/t
St"# L"a CaC"-9" It- D#/t D:a;a-/0t" <#//a/=0
6.D2U% V6.66D
$toryC ssyy +aJ +aJ (ri0t > 6.661CC5 6.66D5 necesita placa
$tory5 $$== +aJ +aJ (ri0t = 6.661D6? 6.61658? necesita placa
$tory5 ssyy +aJ +aJ (ri0t > 6.661?12 6.616? necesita placa
$tory1 $$== +aJ +aJ (ri0t = 6.661?5 6.616D8 necesita placa
$tory1 ssyy +aJ +aJ (ri0t > 6.661??1 6.6115?; necesita
placa
Tabla 1 %esultados del pórtico analiGado
1+. RESULTADOS DE LOS DESPLAAMIENTOS UTILIANDO PLACA
$e realiGa el mismo procedimiento solo se agrega la placa y el
espectro será dual.
!omo se aprecia en la 0igura 161
Kigura 161
e"to #eri$%a%
io" 0.75R<0.007
Max Drift Y
12. CONCLUSIONES
• El edi0icio netamente a porticado no cumple con los
desplaGamiento que
especi0ica la norma E6C6 en tal sentido se tendrá que agregar placa
de corte.
• $e le agrego placa en ambas dirección y se realiGó la
veri0icación cumple
estando dentro del límite del desplaGamiento 6.66D por lo tanto
la
estructuración es la correcta.
• El trabaQo realiGado es de mucAa importancia ya que nos prepara
para realiGar
un adecuado diseño para asegurar la adecuada 0uncionalidad de la
estructura.
• Es necesario un adecuado modelamiento en los programas eJistentes
para
realiGar un diseño más seguro y económico.
• Es necesario tener en cuenta las especi0icaciones dadas en el
%eglamento
#acional de Edi0icaciones, ya que estas nos dan un margen de
seguridad
mínima ante cualquier 0enómeno que pudiese suscitarse.