CAPITULO I

CONSIDERACIONES GENERALES

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

ES T UDIO DEL SUE L O:

‐ Capacidad admisible = 2.21 kg/cm2

‐ Profundidad mínima de cimentación = 1.80 m. (Fondo de Zapata)

CARACTERÍSTICAS Y P ROPIEDADES DE L OS MA T ER I A L ES:

CONCRETO:

‐ Resistencia nominal a compresión : f´c = 210 kg/cm2

‐ Módulo de elasticidad : Ec = 200,000 kg/cm2 = 2´000,000 ton/m2

‐ Módulo de Poisson = = 0.15

ACERO DE REFUERZO:

‐ Corrugado, grado 60, con esfuerzo de fluencia ( fy= 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2)

‐ Módulo de elasticidad = Es = 2´000,000 kg/cm2

‐ Deformación al inicio de la fluencia =0.0021

NORMA T IVI D AD:

En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento

Nacional de Edificaciones (R.N.E.):

‐ Metrado de cargas Norma E.020

‐ Diseño sismorresistente Norma E.030

‐ Concreto Armado Norma E.060

‐ Suelos y cimentaciones Norma E.050

ESTRUCTURA CION Y

El proceso de estructuración consiste en definir la ubicación y características de los diferentes

elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma que se logre dotar a la

estructura de buena rigidez, además resulte fácil y confiable reproducir el comportamiento real de la

estructura.

Mediante el predimensionamiento se brindará las dimensiones mínimas a las secciones de los

elementos estructurales para que tengan una buena respuesta ante solicitaciones por carga de

gravedad y de sismo.

PARA CARGAS DE GRAVE D AD

Estructuración

Las vigas fueron ubicadas preferentemente en zonas donde existen tabiques que dividen los

ambientes, de tal forma que sirva también como dintel para los vanos en algunos casos, logrando de

esta forma conservar al máximo la arquitectura propuesta por la Entidad. Se proyectaron vigas

chatas en las losas aligeradas donde existen otros elementos estructurales responsables de asumir

las cargas de diseño.

Se planteó el uso de losas aligeradas procurando la continuidad de tramos y el apoyo en la luz menor.

Predimensionamiento

Losa s :

Para predimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en un sentido se siguió la Norma

E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que para prescindir de la verificación de

deflexiones, cuando actúan sobrecargas menores a 300kg/m2, se puede utilizar la relación:

h ≥ L

25

LPero tomando como criterio inicial la relación: h ≥ , para la verificación y predimensionado inicial21

de los espesores de losas aligeradas.

Vigas:

El peralte (h) y ancho (b) mínimo de la viga se obtendrá de las siguientes

h ≥ L n ⎫14 ⎪

⎬h ≥

L n ⎪12 ⎪⎭

0.3h ≤ b ≤ 0.5h

Vigas cont i n u as:

Además la base de las vigas en todos los casos debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas

sismorresistentes.

Columnas:

Se predimensionará las dimensiones de las columnas de tal forma que el esfuerzo axial máximo en la

sección de la columna bajo solicitaciones de servicio sea igual o menor a 0.45 f´c, entonces:

A ≥ P

SERVICIO

0.45 f ' c

En algunos casos se incrementará la sección de la columna con la finalidad de reducir la luz libre de vigas.

PARA CARGAS DE SI S M O

Estructuraci ó n:

Para lograr que la estructura se comporte adecuadamente se debe estructurar de tal forma que sea

simple, simétrica, hiperestática y lograr dotarle de la rigidez, resistencia y ductilidad adecuada.

El sistema sismorresistente estará conformado preferentemente por pórticos de concreto armado.

CAPITULO II

ANALISIS Y MODELAMIENTO ESTRUCTURAL

ANÁLISIS DE LOSAS ALIGERADAS

Para el análisis de las losas aligeradas, las viguetas prefabricadas fueron modeladas como elementos

unidimensionales continuos, con apoyos simples en vigas perpendiculares a la dirección del

aligerado.

En el análisis se consideran las solicitaciones últimas debidas a cargas de gravedad, las cuales quedan

definidas por la siguiente combinación:

Cu = 1.4 CM + 1.7 CV

ANÁLISIS DE VIGAS Y COLUMNAS

Usando el programa ETABS se desarrolló un modelo tridimensional del edificio donde todos los

elementos admiten deformaciones por flexión, fuerza cortante y carga axial.

Las vigas fueron representadas por elementos unidimensionales con rigidez torsional nula, mientras

que las columnas se representaron como elementos bidimensionales.

Las losas no se representaron como elementos estructurales en el modelo, sino más bien fueron

representadas mediante diafragmas rígidos que se asignaron a cada nivel.

El programa ETABS permite representar las cargas en las losas usando elementos tipo área a los

cuales se asignan cargas distribuidas y estas áreas distribuyen a los elementos en una o dos

direcciones dependiendo del sentido de la losa. El peso propio de los elementos será calculado por el

programa.

MODELAMIENTO ESTRUCTURAL PARA SOLITACIONES SÍSMICAS

Este análisis permitirá conocer el comportamiento de la estructura bajo solicitaciones sísmicas, ver si

existe irregularidad torsional, verificar que los desplazamiento relativos de entrepiso cumplan lo

estipulado en la Norma E.030, además se obtendrán fuerzas internas de los diferentes elementos

que conforman el sistema sismorresistente, dichas fuerzas serán consideradas al momento del

diseño.

Se realizará el análisis dinámico utilizando el procedimiento de combinación espectral.

MODE L O ES T RUC T UR A L

El mismo modelo que se desarrollará para el análisis por cargas de gravedad, se utilizará para analizar

la estructura bajo solicitaciones sísmicas. Adicionalmente es preciso destacar:

• La base de las columnas y placas se consideró empotrada, dado que el terreno es de 2.21 kg/cm2

• Las conexiones de vigas perpendiculares a otras vigas se considerarán articulados, pues no

cuenta con la longitud necesaria para desarrollar anclaje del refuerzo (Vigas chatas).

• Cada piso fue considerado como un diafragma rígido, con 3 grados de libertad, dos de los cuales

son de traslación horizontal (X‐Y) y uno de rotación en el plano horizontal.

• Por cada nivel se consideran dos masas traslacionales y una rotacional.

• Las masas fueron obtenidas directamente por el programa ETABS, en base al modelo, a partir de

las cargas aplicadas y peso propio de los elementos.

ANÁLISIS DE MOD O S Y FR E CU E NCIAS

Utilizando la combinación Cuadrática Completa (CQC) se obtendrá mediante el programa ETABS los

diferentes modos y frecuencias, resultantes del análisis sísmico de cada edificación

REPRESENTACIÓN DE LAS SOLICITACIONES SÍSMICAS

Las solicitaciones sísmicas se determinan, según lo indicado en la Norma E.030, por espectros inelásticos de pseudo ace‐ leraciones, el cual se define como:

Donde:

Factor de zona (Z): las edificaciones se construirán en Tacna (zona sísmica 3), por ende Z=0.4.

Factor de uso (U): por tratarse de una edificación esencial U=1.5.

Factor del suelo (S): suelo de tipo S2, entonces S=1.2 , Tp =0.6.

Factor de amplificación sísmica (C): representa el factor de amplificación de la respuesta de la

estructura respecto de la aceleración del suelo, C = 2.5(Tp/T) ≥ 2.5

Coeficiente de reducción sísmica (R): al estar el sistema estructural está conformado básicamente

por pórticos de concreto armado, se usará un R=8

EstructReg(1),Irreg(2)

1

R a usar = 8.000

factor a escalar 1.000

C T (s) ZUCS/R

2.50 0.00 0.2250

2.50 0.02 0.2250

2.50 0.04 0.2250

2.50 0.06 0.2250

2.50 0.08 0.2250

2.50 0.10 0.2250

2.50 0.12 0.2250

2.50 0.14 0.2250

2.50 0.16 0.2250

2.50 0.18 0.2250

2.50 0.20 0.2250

2.50 0.25 0.2250

2.50 0.30 0.2250

2.50 0.35 0.2250

2.50 0.40 0.2250

2.50 0.45 0.2250

2.50 0.50 0.2250

2.50 0.55 0.2250

2.50 0.60 0.2250

2.31 0.65 0.2077

2.14 0.70 0.1929

2.00 0.75 0.1800

1.88 0.80 0.1688

1.76 0.85 0.1588

1.67 0.90 0.1500

1.58 0.95 0.1421

1.50 1.00 0.1350

1.36 1.10 0.1227

1.25 1.20 0.1125

1.15 1.30 0.1038

1.07 1.40 0.0964

1.00 1.50 0.0900

0.94 1.60 0.0844

0.88 1.70 0.0794

0.83 1.80 0.0750

0.79 1.90 0.0711

0.75 2.00 0.0675

0.68 2.20 0.0614

0.63 2.40 0.0563

0.58 2.60 0.0519

0.54 2.80 0.0482

0.50 3.00 0.0450

0.38 4.00 0.0338

0.30 5.00 0.0270

0.25 6.00 0.0225

0.21 7.00 0.0193

0.19 8.00 0.0169

0.17 9.00 0.0150

0.15 10.00 0.0135

ZU

CS

ESPECTRO DE SIS MO SEGÚN NORMA E-030

Categoria Edificio A U 1.5

Zona Sísmica 3 Z 0.40

Tipo de Suelo S2Tp(s) 0.60

S 1.20

Coeficicente de red. Concreto Armado, Porticos

R 8.0

0.25ESPECTRO DE SISMO NORMA E-030

0.20

0.15 Sa

0.10

0.05

0.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00PERIODO T

CONTROL DE DESPLAZAMIENTO LATERAL

Los desplazamientos laterales que nos proporciona el programa están calculados en base a las

solicitaciones sísmicas reducidas, por ende se deberá multiplicar dicho desplazamiento lateral

elástico por 0.75R para obtener los desplazamientos laterales inelásticos, que serían los

desplazamientos esperados ante un sismo no reducido.

JU N TA DE SEPA RA C IÓN S Í SMICA

La Norma de Diseño Sismorresistente E.030 señala que debe existir una distancia libre (s) entre

estructuras vecinas para evitar el contacto entre ellas. Dicha distancia libre (s) será:

S ≥ 3 cm.

S ≥ 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes.

S = 3 + 0.004(h 500) ‐ ; h: altura del edificio; h y S en cm

Una edificación se debe retirar del límite de propiedad por lo menos 2/3 del desplazamiento

máximo del edificio ó S/2.