Aimm Informe Sistema Estructural

SISTEMA CONSTRUCTIVO AIMM PRODUCCIN INDUSTRIALIZADA DE

VIVIENDAS MULTIFAMILIARES SIS-10-035-MDC-EST-01-R0

CLIENTE: ASOCIACIN DE INDUSTRIALES METALURGICOS Y DE MINERA DE VENEZUELA - AIMM

INGENIERIA ESTRUCTURAL

Rev. Fecha Descripcin Elaborado Revisado

RA 06/12/2012 EMISION ORIGINAL A. SOSA E. GUANCHEZ

CIV. 215.054 CIV 140.870 Centro Comercial Las Chimeneas. Modulo 1. Of. 4-A-1. Valencia Edo. Carabobo.

Tel:0241-8432995; 8430112; Mail: [email protected], RIF.J-31380252-2, NIT.0440845380.

ESTUDIO DE SISTEMA ESTRUCTURAL PARA VIVIENDAS MULTIFAMILIARES


SISTEMA CONSTRUCTIVO AIMM PRODUCCIN INDUSTRALIZADA DE VIVIENDAS MULTIFAMILIARES

SISTEMA CONSTRUCTIVO AIMM PRODUCCIN INDUSTRIALIZADA DE VIVIENDAS

MULTIFAMILIARES

SIS-10-035-MDC-EST-01-RA


CLIENTE: ASOCIACIN DE INDUSTRIALES METALURGICOS Y DE MINERA DE VENEZUELA AIMM

Fecha: 07/12/2012

Elaborador: Ing. Antonella Sosa CIV.215.054 Revisin N: RA

Revisor: Ing. Edinson Guanchez CIV.140.870 Pgina 2 de 27

INDICE

1. OBJETIVOS. ......................................................................................................... 3

2. JUSTIFICACIN. .................................................................................................. 3 3. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA. ............................................................... 4 4. SISTEMA DE FUNDACIN. ................................................................................. 5 5. PARMETROS DE UBICACIN. ......................................................................... 6 6. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA. ............................................................... 6 7. FILOSOFA DE DISEO. ..................................................................................... 6 7.1. Criterios de Diseo Arquitectnico. ....................................................................... 6

7.2. Criterios de Diseo Ingenieril. ............................................................................... 7

7.2.1. Fundamentos Bsicos ................................................................................. 7

7.2.2. Normas y Bibliografa Usada. ...................................................................... 8

7.2.3. Caracterstica de los Materiales................................................................... 9

7.2.4. Unidades de Medida. ................................................................................... 11

7.2.5. Metodologa del Sistema Estructural. .......................................................... 11

7.2.6. Cmputos de Carga. .................................................................................... 11

7.2.7. Combinaciones de Carga. ........................................................................... 11

7.2.8. Aspectos Ssmicos. ..................................................................................... 11

7.2.10. Desplazamientos Absolutos y Relativos ...................................................... 177

8. PROPUESTA DE MODELO ESTRUCTURAL. ..................................................... 18

9. DIAGNSTICO ESTRUCTURAL. ........................................................................ 23 7. CONCLUSIONES. ................................................................................................ 26


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1. OBJETIVOS.

1.1. Objetivo General.

Determinar el sistema estructural ms eficiente y conveniente econmicamente para una planta tipo que corresponde a una edificacin destinada a viviendas multifamiliares de produccin industrializada, cumpliendo con los requisitos impuestos por las normativas de diseo y construccin vigentes, as como con los requerimientos establecidos por la AIMM.

1.2. Objetivos Especficos.

Establecer un modelo estructural que cumpla con los requerimientos arquitectnicos, estructurales y de tipo comercial exigidos por la AIMM.

Realizar la revisin estructural del modelo establecido aplicando los criterios de clculo y diseo vigentes.

Emitir conclusiones y recomendaciones en funcin del modelo estructural seleccionado.

2. JUSTIFICACIN.

El presente estudio est destinado a la escogencia de un modelo estructural que genere mayor ventaja econmica desde el punto de vista constructivo y que a su vez desarrolle un comportamiento adecuado ante cargas ssmicas y gravitacionales. La revisin se realiza aplicando todos los criterios de clculo y diseo estructural vigentes; buscando cumplir con los principales requisitos, tanto comerciales como arquitectnicos e ingenieriles exigidos.


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3. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA.

La estructura posee cinco niveles, cuatro de estos con placas estructurales para uso de apartamentos residenciales, ms el nivel de techo con una cubierta liviana el cual se desarrolla a dos aguas con pendientes para el drenaje de aguas de lluvia. La altura de los entrepisos es de 2.60 m.

La superestructura del edificio consiste en un bloque central con dos mdulo de circulacin vertical para la escalera, ubicados en dos caras opuestas de la estructura. La superestructura es completamente metlica con perfiles de acero y placas estructurales. Las dimensiones en planta de la estructura son 39 m x 19.5 m, conformada por 11 prticos transversales y 6 longitudinales. La luz de los prticos es 3.90 m en ambos sentidos. Por su parte las vigas estn constituidas por perfiles PROPERCA VP180X17.7 y VP200X24.1, mientras que las columnas y arriostramientos laterales corresponden a perfiles UNICON, las primeras sern 260X260X11 y 200X200X7, y las segundas 100X100X6 y 120X120X7.2.

Para establecer un sistema resistente a cargas laterales y gravitacionales se seleccion una estructura arriostrada en ambos sentidos en el bloque central de la estructura. Se espera que los prticos especiales con arriostramientos concntricos (SCBF) soporten deformaciones inelsticas significativas cuando se vean sometidos a las fuerzas resultantes del sismo de diseo. Las deformaciones plsticas deben ocurrir en los elementos de arriostramiento, mientras que las columnas y otros componentes permanecen elsticos.

Se utilizaron arriostres a modo de V invertida en los prticos externos de la edificacin especficamente en los vanos extremos, con la finalidad de rigidizar las esquinas de la estructura. Cabe destacar que los mdulos de escaleras se encuentran conectados al bloque central mediante prticos a momento, para evitar el arriostramiento en estas secciones. Debido a que la estructura sismorresistente prcticamente carece de prticos a momento, y las lneas resistentes corresponden a los cuatro prticos arriostrados, es necesario garantizar un diafragma rgido en cada nivel que permita que el resto de la estructura resista las cargas impuestas sin desplazamientos horizontales importantes.


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Se busca que la cubierta de techo sea liviana y capaz de salvar la luz entre los prticos, por lo cual la masa asociada al sismo en el nivel de techo es poco representativa, sin embargo se contemplar cuando la misma sea definida la necesidad de arriostrar horizontalmente este nivel. Por su parte se desea que la losa de entrepiso corresponda a una losa prefabricada y ligera, que al igual que la cubierta de techo no requiera apoyos intermedios entre los prticos. Es probable que se requiera la presencia de conectores de corte con la finalidad de que la losa acte en seccin compuesta con las vigas en las cuales se apoya, ya que la losa de entrepiso debe ser capaz de trabajar como diafragma ssmico, integrador de la estructura resistente solo a cargas de gravedad, con la estructura sismorresistente, aportando resistencia a los desplazamientos horizontales del conjunto.

Por la tipologa estructural, se consideran nicamente los esfuerzos debido al sismo. Cabe destacar que los parmetros utilizados en el estudio son determinados conforme a lo establecido en la Norma Venezolana COVENIN-MINDUR 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes y en la Norma Venezolana.

4. SISTEMA DE FUNDACIN

Las caractersticas del sistema de fundacin dependern de la condicin geotcnica del terreno sobre el cual se proyecte la estructura y de las cargas transmitidas al terreno de fundacin.

El sistema de fundacin deber ser lo suficientemente rgido para el control de deformaciones, tener el espesor necesario para garantizar el anclaje del acero de refuerzo y tener refuerzo longitudinal superior e inferior de en toda su longitud.

Todos los aspectos asociados al detallado y construccin del sistema de fundacin, estarn en funcin de las recomendaciones dadas por el estudio geotcnico correspondiente, as como, los requisitos dados por la Norma FONDONORMA 1753 - 2006 Proyecto y Construccin en Concreto Estructural.


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5. PARMETROS DE UBICACIN.

El modelo estructural analizado se ubicar en Zona Ssmica 5, conforme a lo establecido en la Norma COVENIN MINDUR 1756-2001, Edificaciones Sismorresistentes.

6. DEFINICIN DE SERVICIOS.

Los servicios que se requieren en esta nueva instalacin son: aguas blancas, disposicin para aguas servidas, sistema de proteccin y extincin de incendio, sistema de drenaje para aguas de lluvia, electricidad para el sistema de aire acondicionado, circuito de tomacorriente para equipos de oficina y sistema de luminaria externa e interna, servicios para telefona, fibra ptica para comunicaciones e Internet.

7. FILOSOFA DE DISEO.

7.1. Criterios de Diseo Arquitectnico.

El diseo arquitectnico establecido para el estudio en cuestin comprende nicamente una geometra simple establecida por criterios de funcionalidad en funcin de los requerimientos establecidos por el cliente. Sin embargo, al momento de desarrollar la alternativa seleccionada se debern incluir todos los aspectos arquitectnicos previstos en el proyecto.


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Planta de Arquitectura Propuesta.

7.2. Criterios de Diseo Ingenieril.

7.2.1. Fundamentos Bsicos

El diseo de la edificacin se regir por la Norma COVENIN MINDUR 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes, la cual establece que de forma general la edificacin a proyectar satisfaga los siguientes aspectos:

Bajo movimientos ssmicos menores o frecuentes, solo se aceptar daos no estructurales despreciables, que no afecten su operacin y funcionamiento.

Bajo movimientos ssmicos moderados u ocasionales podrn sufrir daos moderados en sus componentes no-estructurales y daos muy limitados en los componentes estructurales.


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Bajo los movimientos ssmicos de diseo establecidos en la Norma exista una muy baja probabilidad de alcanzar el estado de agotamiento resistente y los daos estructurales y no-estructurales sean, en su mayora, reparables.

Bajo movimientos ssmicos especialmente severos, se reduzca la probabilidad de derrumbe aunque la reparacin de la edificacin pueda llegar a ser inviable econmicamente.

La estructura posee configuracin regular en planta, es de cinco niveles e hiperesttica, el sistema de prticos arriostrados ser diseado para proporcionar la distribucin uniforme de resistencia, rigidez y ductilidad, tanto en planta como en elevacin. El sistema resistente a sismos se disear de forma tal que la eventual falla prematura de unos pocos miembros no amenace la estabilidad de la construccin.

7.2.2. Normas y Bibliografa Usada.

Para la ejecucin del Proyecto de Ingeniera se utilizarn las ediciones de las Normas, Procedimientos, Manuales, Guas u otros Documentos Tcnicos requeridos, vigentes a la fecha de elaboracin de esta.

7.2.2.1. Nacionales.

Criterios y Acciones Mnimas para el proyecto de edificaciones. COVENIN-MINDUR. 2002-88.

Estructuras de Acero para Edificaciones. Mtodo de los Estados Lmites. COVENIN 1618-98.

Edificaciones Sismorresistentes. COVENIN 1756-2001.


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Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones. Anlisis y Diseo. FONDONORMA 1753-06.

7.2.2.2. Internacionales.

Previsiones Ssmicas para Edificaciones en Acero. ANSI-AISC-341-2005.

Previsiones Ssmicas en Conexiones Metlicas. ANSI-AISC-358-2005.

Especificaciones para Edificios en Acero. ANSI-AISC-360-2005.

Cdigo ACI (American Concrete Institute) 318-05.

7.2.3. Caracterstica de los Materiales.

Los materiales utilizados cumplen con los requerimientos de los cdigos y estndares citados anteriormente y tienen las caractersticas que se indican a continuacin:

Acero Estructural

Perfiles Estructurales de Alma: PROPERCA

CP - VP Fy = 2530 kgf/cm2

Perfiles Tubulares: UNICON Fy = 3515 kgf/cm2

Pernos de Anclaje Para anclaje de base de columnas y conexiones metlicas:

Anclajes Pernos A-36 Fy = 2530 kgf/cm2


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Conexiones Metlicas Pernos A-325 Fy = 6330 kgf/cm

2

Planchas Para Base de Columnas, Conexones tipo End-Plate, Conexiones tipo Single-Plate, Empalmes, Rigidizadores, Refuerzos:

Acero ASTM A-36 Fy = 2530 kgf/cm2

Electrodos E70XX Para la unin soldada de elementos de acero estructural.

Concreto Para el sistema de fundacin.

CONCRETO fc = 250 kgf/cm2

Acero de refuerzo Para los elementos en los cuales se requiera acero para flexin o corte, tales como sistema de fundaciones, viga de riostra, pedestales, entre otros, se utilizar acero de refuerzo de las siguientes caractersticas segn la norma COVENIN 316-2000:

Barras a adherencia mejorado Grado S-60 por todos los dimetros fy = 4200 kgf/cm

2

Se utilizarn mallas electrosoldadas segn la norma COVENIN 1022-97:

Mallas electrosoldadas fy = 5000 kgf/cm2


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7.2.4. Unidades de Medida.

Las unidades de medida usadas en el diseo sern las del Sistema Mtrico Decimal (Sistema Internacional Gaceta Oficial N 2823).

Longitudinal metro m Centmetro cm. rea metro cuadrado m2 Centmetro cuadrado cm2 Fuerza kilogramo-fuerza kgf Presin kilogramo-fuerza / centmetro cuadrado kgf/cm2

Mega pascal Mpa = N/mm2

Densidad kilogramo por metro cbico kgf/m3

Peso especfico kilogramo-fuerza por metro cbico kgf/m3

7.2.5. Metodologa de Anlisis del Sistema Estructural.

Se evalu el sistema estructural de la edificacin con un estimado de las cargas actuantes, verificando su resistencia, realizando un anlisis estructural mediante el Software ETABS V 9.6.0, a travs del cual, se logro modelar la estructura con las cargas gravitacionales, as como los efectos traslacionales y rotacionales obtenidos en el anlisis ssmico.

El anlisis ssmico es efectuado mediante el Anlisis Dinmico Espacial con Tres Grados de Libertad por nivel, considerando para ello diafragma rgido en todas las juntas que convergen en las losas. A travs del clculo estructural se logra determinar las secciones de acero requeridas en los elementos sometidos a flexin (correas y vigas) y flexocompresin (columnas) en funcin de los esfuerzos actuantes sobre los elementos, lo que permiti determinar la eficiencia de los mismos.


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7.2.6. Cmputos de Carga.

En la determinacin de las cargas de diseo se utilizaran los criterios establecidos en las normas COVENIN-MINDUR 2002-88. Criterios y Acciones Mnimas para el Proyecto de Edificaciones, segn apliquen.

Estimacin de Acciones Actuantes:

Planta Entrepiso

Carga Permanente Q (Kgf/m2) Peso Propio Losa Prefabricada 280 Acabados: Mortero + Baldosa 100 Tabiquera Mnima (Ubicada sobre vigas) 100

Carga Variable Q (Kgf/m2) Uso Residencial 175

TOTAL 555

Planta Techo

Carga Muerta Q (Kgf/m2) Peso Propio Losa Prefabricada 280

Carga Viva Q (Kgf/m2) Uso Mantenimiento 100

TOTAL 380

Escaleras

Carga Muerta Q (Kgf/m2) Peso Propio Losa Prefabricada 280

Carga Viva Q (Kgf/m2) Uso Residencial 300

TOTAL 580


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7.2.7. Combinaciones de Carga.

A continuacin se presentan las combinaciones de carga utilizadas para el diseo de los elementos estructurales en los modelos den estudio, segn lo especifica la norma COVENIN-MINDUR 1618-1998. Estructuras acero. Mtodos de los Estados Lmites.

Combinaciones para anlisis con sismo:

CP: Carga Permanente. CV: Carga Variable. CVt: Carga variable de Techo. S: Acciones ssmicas concurrentes y opuestas.

Para el diseo de columnas se trabajaron con factores de sobrerresistencia, trabajando entonces con los siguientes combos adicionales:

CP: Carga Permanente. CV: Carga Variable. S: Acciones ssmicas concurrentes y opuestas. : factor de sobrerresistencia.

Se consider =2 por ser la estructura arriostrada en ambos sentidos.

Esttica 1.4 CP Esttica 1.2 CP + 1.6 CV + 0.5 CVt Esttica 1.2 CP + 1.6 CVt + 0.5 CV Sismo 1.2 CP + CV S Sismo 0.9 CP + S

Sismo 1.2 CP + CV S Sismo 0.9 CP + S


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7.2.8. Aspectos Ssmicos.

Coeficiente de aceleracin horizontal A0 Se asumi para efectos de iniciar el clculo una Zona 5 conforme al Mapa de Zonificacin Ssmica de Venezuela, por lo cual segn la tabla 4.1 de la norma COVENIN 1756-2001 el coeficiente de aceleracin horizontal obtiene un valor de A0 = 0.30 clasificado como de riesgo ssmico elevado.

Determinacin de la forma espectral En base a la COVENIN 1756-2001 se asume un valor del coeficiente de correccin del factor A0 igual a 0.75 con una forma espectral S3 para el Terreno de Fundacin que sirve de apoyo a la estructura.

Clasificacin segn el empleo En base al punto 6.1.1 de la norma COVENIN 1756-2001 el edificio es clasificable como B2 de acuerdo al uso de la misma, de la tabla 6.1 se obtiene un factor de importancia igual a 1.00.

Nivel de diseo requerido De la tabla 6.2 de la norma COVENIN 1756-2001 ser necesario un nivel de diseo ND3.

Tipo de sistema estructural resistente al sismo En base al punto 6.3.1 de la norma COVENIN la estructura se clasifica como Tipo III, ya que las cargas son soportadas por prticos diagonalizados en ambas direcciones. Por su parte el sistema estructural sismorresistente posee diafragma con la rigidez y la resistencia necesaria para distribuir eficazmente las fuerzas ssmicas entre los diversos miembros verticales.


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Factor de reduccin de la respuesta R En base a la tabla 6.4 se obtiene un coeficiente R = 4 para la estructuras de acero Tipo III. Obtenindose el siguiente espectro de diseo:

Espectro de Diseo R=4, EstructuraTipo III.

7.2.9. Criterios para Determinacin de Fuerzas Ssmicas de Diseo.

Para la determinacin del peso total por encima del nivel de base W, a las acciones permanentes se sumar el cincuenta por ciento (50%) de la carga variable de servicio, segn lo establece Norma COVENIN, tomando en cuenta el factor de importancia de esta edificacin.

0.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000

Ad

T (seg)

ESPECTRO DE DISEO


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La ordenada del espectro de diseo queda definida en funcin de su perodo T, en la forma siguiente:

( )

( )

=>

=+

+

+

=+

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