MEMORIA DESCRIPTIVA - Plaza 28 de julio

INGENIERIA DEL PROYECTOPROYECTO: COMERCIO MULTIUSO Sr. URRIBARRICOMERCIO MULTIUSO1. INFORMACION BASICALa informacin bsica para el anlisis y diseo estructural del mdulo proyectado se ha basado en los siguientes estudios bsicos y sus respectivos resultados.1.1. MECANICA DE SUELOS

Los resultados obtenidos luego de los respectivos trabajos de campo y laboratorio, por profesionales de la especialidad de geotcnica y de mecnica de suelos a ser usados en el diseo estructural, son las siguientes:

La resistencia o capacidad portante a ser usada es de 2.14 kg/cm2 La profundidad mnima de cimentacin es la 1.35m para zapatas.

La densidad natural del estrato analizado es: t =1114.0 kg/m3

Los coeficientes de parmetros indicado en el estudio de mecnica de suelos son para suelos intermedios: S=1.2, Tp=0.6.1.2. DISEO ARQUITECTONICOEl diseo arquitectnico del mdulo proyectado comprende: Construccin de 03 niveles y un stano. El sotano comprende un ambiente multiuso, dos baos, un cuarto de mquinas, un depsito y un estudio adems de la escalera de acceso. El primer nivel tendr un ambiente destinado para comercio dos servicios higinicos y una cocina adems de las escaleras de acceso al segundo nivel y el sotano. El segundo nivel tendr cuatro ambientes destinados a consultorios adems de dos baos para el pblico y dos baos privados adems de la escalera de acceso al tercer nivel y al primer nivel.

El Tercer nivel tendr tres ambientes destinados a oficinas, un ambiente destinado a archivador adems de dos baos para el pblico y dos baos privados adems de la escalera de acceso al cuarto nivel nivel y al Segundo nivel.

El techo se proyecta a 02 aguas con una inclinacin de 31 por ser la zona lluviosa.

1.3. ELEMENTOS ESTRUCTURALES CONSIDERADOS

Para el diseo de las estructuras, han intervenido los siguientes elementos estructurales:

Losas : aligeradas

Vigas : principales y secundarias

Columnas de seccin rectangular, seccin circular , seccin T

Zapatas

Muros de albailera Muros Armados Cimentaciones superficiales: cimiento corrido, sobre cimiento.

Para la estructuracin de las columnas y vigas se busc que la ubicacin est orientada al lado que ofrezca mayor rigidez posible.

En el caso de las vigas se colocar buscando que repose sobre su menor dimensin.

El espesor de la losa est en funcin de la separacin entre los apoyos

Las cimentaciones, se disearon de acuerdo a la capacidad de soporte del terreno de fundacin (capacidad portante).2. NORMATIVIDAD ESTRUCTURAL

Los criterios de diseo estructural a ser usados se han obtenido del Reglamento Nacional de Edificaciones, dadas por las siguientes normas a ser aplicadas para el caso de diseo y anlisis estructural:

2.1. NORMA E 020La normatividad respecto a las cargas a ser usadas en el presente anlisis y diseo estructural son los siguientes:Cargas vivas:

Techos

: 50 kg/m2 (para techos con inclinacin mayor a 3).Cargas muertas:

Acabados

: 100 kg/m2

Cobertura teja

: 50 kg/m2

Concreto armado

: 2400 kg/m3

Losa aligerada (h=0.20m): 300 kg/m2

2.2. NORMA E 030

La normatividad respecto a los parmetros ssmicos a ser usadas en el presente anlisis y diseo estructural son los siguientes:

a) Parmetros de sitio

La ubicacin de la zona del proyecto nos indica la utilizacin del valor:

Z=0.4 (Zona 03)b) Condiciones geotcnicasLa informacin proporcionada en el estudio geotcnico y/o de mecnica de suelos nos indica la utilizacin de los siguientes valores:S = 1.2 (Suelo intermedio S2)

Tp = 0.60

c) Factor de amplificacin ssmicaSegn la normativa vigente (ao 2009) el factor de amplificacin ssmica est dado por la siguiente formula:

d) Categora de la edificacinPara un centro educativo la categora segn la norma es del tipo edificacin esencial, por tanto el coeficiente de importancia de uso est dado por:U = 1.5 (Edificacin esencial)

e) Sistemas estructuralesPara el presente diseo estructural se ha considerado los sistemas estructurales del tipo prtico de concreto armado y albailera confinada. Se tomaran los siguientes coeficientes de reduccin en los anlisis:Rx = 8.0 (prticos)

Ry = 3.0 (Albailera Confinada)

f) Desplazamientos laterales permisibles

Se deber cumplir las siguientes restricciones indicadas segn norma:Para concreto :0.007(Di / hei)Para albailera:0.005(Di/ hei)g) Peso de la edificacinEn cumplimiento a lo indicado en la normatividad, para edificaciones de categora A y B, se calculara el peso de la edificacin segn se detalla:Carga permanente o carga muerta ( 100%Carga viva o sobrecarga en pisos( 50%

Carga viva o sobrecarga en techos ( 25%h) Desplazamiento lateral A los desplazamientos obtenidos mediante el anlisis lineal y elstico se multiplicaran por 0.75R para luego verificar si cumplen la restriccin de desplazamiento lateral permisible.i) Anlisis dinmico

Por ser la edificacin del tipo convencional, se realizara el anlisis dinmico mediante el procedimiento de combinacin espectral, tomando se en cuenta las siguientes recomendaciones indicadas en la norma: Aceleracin espectral:Se utilizara el espectro inelstico de pseudo aceleraciones definido por:

Para las direcciones verticales se podr usar los 2/3 de los espectros usados en la direccin horizontal. Criterios de combinacin: Se obtendr la respuesta mxima esperada de las fuerzas internas de los elementos que conforman la estructura de la edificacin as como sus parmetros globales (fuerza cortante en la base, cortantes en entrepisos, momentos de volteo, desplazamientos totales y relativos), usando segn lo permite la norma la combinacin cuadrtica completa de los valores calculados en cada modo (CQC). Fuerza cortante mnima en la basePara cada una de las direcciones analizadas la fuerza cortante no podr ser menor que el 80% (edificaciones regulares) 90% (edificaciones irregulares) del valor calculado por la frmula:V = (ZUCS/R) * P donde: C/R 0.125 Efectos de torsin

Se considerar una excentricidad accidental perpendicular a la direccin del sismo equivalente a 0.05 la dimensin del edificio en la direccin perpendicular a la direccin del anlisis.2.3. NORMA E 060

La normatividad respecto a los parmetros de diseo de concreto armado a ser usadas en el presente anlisis y diseo estructural son los siguientes:

a) Recubrimientos mnimos Concreto colocado contra el suelo y en contacto permanente

:7.0 cm Concreto en contacto permanente con suelo e intemperie 5/8:4.0 cm

Concreto en contacto permanente con suelo e intemperie 3/4:5.0 cm

Concreto no expuesto (losas, muros, viguetas) 1 11/16 2 1/4:4.0 cm

Concreto no expuesto (losas, muros, viguetas) 1 3/8

:2.0 cm

Concreto no expuesto (vigas columnas)

:4.0 cm

Concreto no expuesto (cascaras, losas plegadas)

:2.0 cmb) Refuerzo transversal El dimetro mnimo de los estribos para elementos sometidos a comprensin y flexin ser de 8mm para barras longitudinales hasta 5/8.

El dimetro mnimo de los estribos para elementos sometidos a comprensin y flexin ser de 3/8 para barras longitudinales mayores a 5/8 y menores e iguales a 1.

Ninguna barra longitudinal estar separada ms de 0.15mc) Mdulo de elasticidad del concreto- coeficiente de poisson Para concreto de peso especfico 2400 kg/m3 se usara la frmula:

Por tanto para fc=210 kg/cm2 se tiene: 231683.43 kg/cm2Coeficiente de poisson: 0.20

d) Resistencia requeridaEl diseo en elementos de concreto armado considerara la siguiente resistencia requerida: 1.4CM + 1.7 CV

(CM: carga muerta , CV: carga viva)

1.25CM + 1.25CV +1.0 CS(CS: carga sismo) 0.90CM + 1.0 CSe) Resistencia de diseo

La resistencia de diseo (Rn) es la obtenida del clculo de la resistencia nominal (obtenida con los parmetros indicados en la norma E 060) multiplicada por el factor de reduccin, cumplindose siempre Ru Rn.Los factores de reduccin a ser usados son: Flexin sin carga axial:

0.90 Carga axial de traccin c/s flexin

0.90

Carga axial de comprensin c/s flexin (refuerzo en espiral)0.75

Carga axial de comprensin c/s flexin (refuerzo otros)

0.70

Para elementos en flexo comprensin

0.90 Para cortante y torsin

0.85 Para aplastamiento del concreto

0.80 Para concreto estructural simple

0.65 Zona de anclaje de postensado

0.85 Secciones en flexin elementos pretensados

0.75

f) Resistencia mnima del concreto estructuralPara elementos de responsabilidad ssmica segn normativa la resistencia mnima ser fc=210 kg/cm2 (zapatas, vigas, escaleras, columnas, aligerados, losas macizas, muros de contencin, placas)g) Control de deflexionesLos peraltes o espesores mnimos para elementos de concreto de peso normal (2400 kg/m3), para no verificar la deflexin estarn dados por:

h) Refuerzo mnimo por traccin El refuerzo mnimo para vigas de secciones rectangulares y T sometidas a traccin estar dado por:

Para fc=210 kg/cm2, fy=4200 kg/cm2 se tiene: As min =0.001 (bw.d) i) Refuerzo mnimo por comprensin

El refuerzo mnimo para elementos sometidos a comprensin (columnas) no debe ser menor 0.01AG ni mayor a 0.06AG2.4. NORMA E 070

La normatividad respecto a los parmetros de diseo de albailera confinada a ser usadas en el presente anlisis y diseo estructural son los siguientes:

a) Tipo de ladrillo de arcilla para fines estructuralesEl ladrillo a ser usado para fines estructurales ser el TIPO IV de fabricacin industrial o artesanal con una resistencia a la comprensin de fb=130 kg/cm2.La resistencia a la comprensin del bloque o prisma de muro de albailera ser: fm=35 kg/cm2 para ladrillos artesanales y de fm=65 kg/cm2 para ladrillos industriales.

b) Caractersticas constructivas para albailera confinada

En el caso de emplearse una conexin dentada, la longitud de la unidad saliente no exceder de 5 cm y libre de desperdicios de mortero y partculas sueltas antes de vaciar el concreto de la columna de confinamiento.

En el caso de emplearse una conexin a ras, deber adicionarse mechas de anclaje (salvo que exista refuerzo horizontal continuo) compuestos por varillas de 6 mm de dimetro, que penetren por lo menos 40 cm al interior de la albailera y 12,5 cm al interior de la columna ms un doblez vertical a 90o de 10 cm; la cuanta a utilizar ser 0,001.

El refuerzo horizontal, cuando sea requerido, ser continuo y anclar en las columnas de confinamiento 12,5 cm con gancho vertical a 90 de 10 cm.

Los estribos a emplear en las columnas de confinamiento debern ser cerrados a 135, pudindose emplear estribos con 3/4 de vuelta adicional, atando sus extremos con el refuerzo vertical, o tambin, zunchos que empiecen y terminen con gancho estndar a 180 doblado en el refuerzo vertical.

Los traslapes del refuerzo horizontal o vertical tendrn una longitud igual a 45 veces el mayor dimetro de la barra traslapada. No se permitir el traslape del refuerzo vertical en el primer entrepiso, tampoco en las zonas confinadas ubicadas en los extremos de soleras y columnas.

El concreto deber tener una resistencia a compresin mayor o igual a fc=175kg/cm2. La mezcla deber ser fluida, con un revenimiento del orden de 12,7 cm (5 pulgadas) medida en el cono de Abrams. En las columnas de poca dimensin, utilizadas como confinamiento de los muros en aparejo de soga, el tamao mximo de la piedra chancada no exceder de 1,27 cm ( pulgada).

El concreto de las columnas de confinamiento se vaciar posteriormente a la construccin del muro de albailera; este concreto empezar desde el borde superior del cimiento y no del sobre cimiento. las juntas de construccin entre elementos de concreto sern rugosas, humedecidas y libre de partculas sueltas.

El recubrimiento mnimo de la armadura (medido al estribo) ser 2 cm cuando los muros son tarrajeados y 3 cm cuando son caravista.c) Normatividad estructural para albailera confinada El mdulo de elasticidad a ser usada estar dada por la frmula: Em = 500 fm Se verificara la necesidad de refuerzo en la albailera confinada Se verificara los agrietamientos diagonales en los entrepisos superiores.

Se diseara los elementos de confinamiento (columnas).

Diseo de los muros para cargas ortogonales al plano del muro.3. ANALISIS ESTRUCTURAL

3.1. ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA DISEO ESTRUCTURALSegn la disposicin especial para el diseo ssmico (Norma 21.0 de la E-060) se opta:

a. Cimentacin corrida:Concreto

: C:H ( 1:10 + 30% PG

Falsa zapata

: C:H ( 1:10 + 30% PG

Sobre cimiento: C:H ( fc=100 kg/cm2 + 25 % PG

b. Elementos estructurales:

Zapatas:fc=210 kg/cm2, fy=4200 kg/cm2Vigas

: fc=210 kg/cm2, fy=4200 kg/cm2Columnas: fc=210 kg/cm2, fy=4200 kg/cm2Aligerados: fc=210 kg/cm2, fy=4200 kg/cm23.2. CONSIDERACIONES PARA EL ANALISIS ESTRUCTURALEn concordancia con lo especificado en la norma ACI y lo indicado en el Reglamento Nacional de Edificaciones (Normas E-060, E-030, E-070, E-020), el presente proyecto estar basado en el mtodo de diseo por resistencia.

El diseo por resistencia presenta la ventaja que los factores de seguridad de los elementos analizados puede ser determinado. El cdigo ACI as como el Reglamento Nacional de Edificaciones, introducen los factores de seguridad en el diseo a travs de la amplificacin de cargas de servicio y la reduccin de la resistencia terica del elemento analizado.Las cargas de servicio se estima haciendo uso de los cdigos, reglamentos o normas y el anlisis estructural se hace bajo la hiptesis de un comportamiento elstico de la estructura. El cdigo del ACI y el Reglamento Nacional de Edificaciones, clasifican las cargas en: permanentes, sobrecarga, sismos, viento, empuje del suelo, proponiendo expresiones para calcular la carga ltima de diseo.

Las expresiones que permiten determinar la carga ltima se denominan combinaciones de cargas, de acuerdo a las solicitaciones que actan sobre un elemento, se propone un juego de combinaciones. Se evaluar cada una de ellas y se desarrollar el diseo haciendo uso de las solicitaciones ms crticas.

Simultneamente a la amplificacin de las cargas de servicio, el cdigo propone la reduccin de la resistencia terica de los elementos de concreto armado como un medio para incrementar el factor de seguridad del diseo. La resistencia terica o nominal de una pieza es la determinada haciendo uso de los principios presentados en el Reglamento Nacional de Edificaciones y el cdigo del ACI. La naturaleza mismas del concreto armado y fundamentalmente su procedimiento constructivo generan que la resistencia calculada tericamente, no sea igual a la verificada en la realidad. Posteriormente al diseo de la estructura, las normas citadas proponen una verificacin de las condiciones de servicio de los elementos: control de fisuras y control de deflexiones., siendo quiz necesario, el replanteo del diseo original planteado.

Para el anlisis estructural se har uso del ETABS, por tanto se definirn los siguientes parmetros:3.2.1. GEOMETRIA DE LA ESTRUCTURA La geometra de la estructura se define mediante los ejes X, Y, Z tal como se muestra en las figuras:

3.2.2. PROPIEDAD DE LOS MATERIALES

Se definirn las propiedad para el concreto estructural y el ladrillo tipo IV que intervienen en el anlisis:Las propiedades de los materiales se basaran a lo especificado en el Reglamento Nacional de Edificaciones. (ver tem 2.3 y 2.4 del presente documento)PROPIEDADES DEL CONCRETO (Kg/m)

fc = 175 Kg/cm(E = 198431.348 Kg/cm.G = 0.4 E

fc = 210 Kg/cm(E = 217000.000 Kg/cm.G = 0.4 E

PROPIEDADES DE LA ALBANILERIA (Kg/m) Compresin En Pilas = 45 Kg/cm

Compresin Diagonal = 7.0 Kg/cm

PROPIEDES MECNICAS:

Mdulo de Elasticidad:E = 500 f'm = 22500 Kg/cm.

Mdulo de corte:G = 0.4 E = 9000 Kg/cm.

3.2.3. DEFINICION DE LAS SECCIONES Las secciones consideradas en el anlisis a partir del predimensionamiento realizado son los siguientes:PRIMER PISO: (cm)Columnas rectangulares de 25 x 65Columnas en T de 65 x 25 + 20 x 25Columnas Circulares D= 30 Vigas principales de 25 x 45Vigas secundarias de 25 x 45Vigas de borde de 15 x 20

3.2.4. DEFINICION Y ASIGNACION DE CARGAS

1) CARGAS ACTUANTESLas cargas consideradas en el diseo son: Carga muerta (CM)

Carga viva (CV)

Carga por sismo (CS)2) COMBINACION DE CARGAS

Las combinaciones de cargas a ser consideradas segn norma para el diseo son:

COMB1: 1.4CM + 1.7CV

COMB2: 1.25CM + 1.25CV + CSx

COMB3: 1.25CM + 1.25CV + CSy

COMB4: 0.9CM + CSx

COMB5: 0.9CM + CSy

COMB6: COMB1, COMB2, COMB3, COMB4, COMB5 (envolvente)3) METRADO DE CARGAS

El programa ETABS calcula el peso propio de vigas, columnas por tanto estas se incluyen en el anlisis automticamente.

Se usa el sistema de losa aligerada en el sentido ms corto, mediante el programa ETABS se asignara directamente en la losa aligerada las cargas muertas por pisos (100 kg/m2), cobertura (50 kg/m2) y tarrajeos (30 kg/m2) y sobrecargas segn el tipo de ambiente considerado para centros educativos techo inclinado (50 = kg/m2).Los muros que aportan al sistema estructural son incluidos automticamente por el programa ETABS.

Los muros que no aportan estructuralmente son calculados en incluidos como caga lineal en cada elemento viga o losa donde se apoye.

Definicin de la losa en un sentido en ETABS:

Definicin de cargas:

Se considerara las CARGAS MUERTAS segn el reglamento de:

Losa aligerada de 20 cm. de espesor..300 Kg/m2

Acabados

.100 Kg/m2

Teja andina

. 15 Kg/m2

Y CARGAS VIVAS tambin segn el reglamento nacional de :

Techos inclinados (%>30)

. 30 Kg/m2

3.2.5. MODELAMIENTO PARA EL ANALISIS1) ANALISIS DINAMICO

El mtodo dinmico indicado por la NTE-E.030 a ser usado en el presente anlisis es el de superposicin espectral. El espectro de aceleraciones queda definido en funcin de la zona de suelo y la categora y sistema estructural de la edificacin. La NTE-E.030 establece dos criterios de superposicin, el primero en funcin de la suma de los valores absolutos y la media cuadrtica completa de valores (CQC).

En general resulta siempre ms sencillo emplear el procedimiento dinmico. Bastar con usar el espectro de aceleraciones apropiado y elegir entre los dos criterios de superposicin.

Generalmente los programas de computacin ms difundidos tienen como alternativa de superposicin la CQC, en tal caso se emplea con 5% de amortiguamiento.2) DEFINICION DEL ESPECTRO DE RESPUESTASUn espectro de respuesta es la mxima respuesta de un sistema exitado en su base por una funcin aceleracin-tiempo. Esta funcin se expresa en trminos de la frecuencia natural de la estructura y el amortiguamiento del sistema. El espectro de Respuesta segn la NTE-E.030 para el diseo Inelstico utilizando el Coeficiente Ssmico Inelstico (ZUSC/R) que vamos a emplear para el anlisis, es suministrado con el programa de cmputo ETABS , siendo necesario definirlo de acuerdo a los cuadro detallados ms adelante.

Dotar a las estructuras de una resistencia a fuerzas laterales tan elevada como de rgimen elstico, es en mucho caso imposible e injustificable dada la baja probabilidad de que las fuerzas mximas se presenten durante su vida til de una estructura (10% de la probabilidad de excedencia en 50 aos de exposicin). Todos los cdigos de diseo reconocen este hecho y permiten reducir la resistencia lateral de las estructuras a una fraccin de la mxima solicitacin elstica, a cambio de garantizar un comportamiento post-elstico adecuado.

La NTE-E0.30 establece de coeficientes de reduccin R, segn el tipo de Estructura.

Para el presente proyecto se opta en el sentido X-X el sistema aporticado: R=8.0 Para el sentido Y-Y el sistema optado es el del tipo dual prtico/albailera confinada: R=3.0

3) METODO DE ANALISISLa edificacin se idealiza como un ensamblaje de vigas, columnas con techos rgidos. La integracin de las fuerzas internas del elemento finito en cuanto a fuerzas y momentos, est completamente automatizado, de tal manera que produce el equilibrio completo para las fuerzas aplicadas a las estructuras.

Las formulaciones de columnas, viga y muros incluyen efectos de flexin, carga axial y deformaciones por corte.

Las formas de modos y frecuencia, factores de participacin modal y porcentajes de participacin de masas son evaluados por el programa. Se considera una distribucin de masas y rigideces adecuadas para el comportamiento dinmico. Se utiliza en el programa un modelo de masas concentradas en cada nudo considerando 03 grados de libertad en cada uno de ellos. La cual evala 02 componentes ortogonales de traslacin horizontal y una componente de rotacin.4) DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS SEGN NORMA E-030

5) AREA DE ACERO SEGN NORMA ACI 318-08/IBC 2009La cantidad de acero se calcula en tomando en cuenta las cuantas mnimas de cada elemento considerado en el diseo.El resumen general se adjunta en el anexo 02 del presente documento.

CIMENTACION

Para el diseo de las zapatas tendremos los siguientes resultados para muestra daremos los del Mdulo 03 aulas que es similar al mdulo 02 aulas + administracin.

Bloque 1 se tendra la siguiente configuracin de columnas :

Configuracin De Columnas En El Programa Etabs

VIGAS

Se Detallara El Diseo De Una Viga Tipica Viga (25x40) se recalca que las mayores vigas (en requerimientos) se encuentran del primer piso. La presente viga que en el Etabs se encuentra catalogada como D243 es una viga que tienen poco requerimiento al igual que todas las vigas del segundo nivel esto debido a la configuracin estructural antes descrita Obtenemos las fuerzas en la viga como se muestra en la figura y los aceros calculados

Luego trabajamos con la hoja de calculo

Por lo cual se asigna la siguiente distribucin de aceros

Dibujo de viga final que se encuentra en los planosCon el mismo procedimiento se calculara para el resto de las vigas

COLUMNAS

Las columnas fueron diseadas para obedecer los requerimientos de la estructura realizndose en las mas

Segn este cuadro se ve la seccion de la columna que nos permite calcular las areas de aceros maximo y minimo y el area de acero requerido para la cual se plantea una disposicin de 6 aceros N 4 y 6 N5 que dan un rea de acero de 21.5 cm2 para un rea requerida de 21.04 cm2 .

Cuadro de columnas

LOSAS

Para el diseo de losas tomaremos como ejemplo una de las losas mas esforzadas y de un espesor de 0.20 Se modelo una viga de la losa y se le asigno las cargas por metro lineal de vigueta

Carga muerta

Carga Viva

Para el diseo se considera la alternancia de cargas en 2 gameros con la carga viva que es la condicin mas critica

Asiendo el anlisis

La deformada y el anlisis de acero

Observese los requisitos de acero en la parte inferior de la vigueta de acero de 1/2

Plano de aligerados

QUOTE = QUOTE

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