Borrador Diseño Casa Fortaleza

S

PERITAJE TCNICO PARA RECONOCIMIENTO DE EDIFICACIN CON EL OBJETO DE REALIZAR LA ACTUALIZACIN Y REGISTRO DE LA VIVIENDADireccin

CALLE 15 SUR No 10-54URBANIZACION NNNN - NNPropietarios:

JAIME NN.Diseo Estructural

__________________________________

NNIngeniero Civil

M.P. 25202- CNDNN, NN OCTUBRE DE 2011

INTRODUCCIN

Por medio del estudio se pretende establecer el grado de vulnerabilidad estructural de la edificacin en concordancia con las Normas Colombianas de Diseo y Construccin Sismorresistente NSR-10. Se analiz por medio de una inspeccin visual la patologa estructural del estado actual de cada una de los espacios y elementos de la edificacin, para establecer las medidas de proteccin e intervencin ms adecuadas a realizar, a fin de garantizar su ptimo comportamiento.Finalmente se evaluaron las alternativas de solucin definitivas, desde el punto de vista de su viabilidad tcnica y econmica para el proyecto de reforzamiento estructural, y que se ajustarn al entorno arquitectnico, sistemas hidrulicos, sanitarios y mecnicos existentes. As mismo, se realiz los diseos estructurales requeridos de las alternativas seleccionadas de acuerdo con la normatividad vigente para garantizar el mejor comportamiento de la edificacin durante la posible ocurrencia de eventos ssmicos.

La evaluacin y seleccin del reforzamiento adecuado de una estructura, constituye una de las etapas ms importantes en un estudio de vulnerabilidad estructural, ya que con este se pretende brindar a la estructura la capacidad suficiente para resistir cargas verticales y responder ante una demanda impuesta por un evento ssmico.

La alternativa de rehabilitacin para la estructura fue propuesta para la estructura proyectada, siguiendo los lineamientos dados en el captulo A.10 de la Norma Sismoresistente Colombiana NSR-10. La seleccin definitiva de la alternativa a desarrollar se bas en la valoracin de aspectos econmicos (costos de la intervencin y materiales a emplear), tcnicos (complejidad, viabilidad de la intervencin y magnitud de los beneficios estructurales). El sistema de reforzamiento estructural que se tuvo en cuenta para la evaluacin del reforzamiento es la inclusin de prticos en concreto en la estructura existente.

A continuacin el estudio presenta la evaluacin estructural de la estructura existente.EVALUACIN E INTERVENCIN DE EDIFICACIONES CONSTRUIDAS ANTES DE LA VIGENCIA DE LA PRESENTE VERSIN DEL REGLAMENTO(CAPTULO A.10 NSR-10)

1 INFORMACION PRELIMINAREl presente Captulo establece los criterios y procedimientos que se deben seguir para evaluar la vulnerabilidad ssmica y adicionar, modificar o remodelar el sistema estructural de la edificacin existente diseada y construida con anterioridad a la vigencia de la NSR-10.Esta edificacin una vez intervenida siguiendo los requisitos aqu presentados debe ser capaz de resistir temblores pequeos sin dao, temblores moderados sin dao estructural, pero con algn dao en elementos no estructurales, y temblores fuertes sin colapso.

Para alcanzar este objetivo, se requiere efectuar la vulnerabilidad ssmica con la elaboracin del diagnstico o evaluacin de la vulnerabilidad ssmica, adems de proponer el reforzamiento estructural con el propsito de efectuar la actualizacin y rehabilitacin ssmica de la edificacin existente, segn lo establece NSR-10 - (A.10.1.3.3) - (A.10.1.3.5) (A.10.9).1.1 ESTUDIOS E INVESTIGACIONES (A.10.2)1.1.1 Informacin previa (A.10.2.1).

a) Planos del urbanizador.

No existen.

b) Planos levantamiento arquitectnico y estructural.

Si existen.

c) Calidad de la construccin de la estructura original

Buena.

d) Estado de conservacin de la estructura. No se evidencia de fallas locales, deflexiones excesivas, corrosin de las armaduras y otros indicios de su comportamiento. No presenta asentamientos de la cimentacin.Buena

1.1.2 ESTADO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL (A.10.2.2).

Se califica el estado del sistema estructural de la edificacin de una manera totalmente cualitativa con base en la calidad del diseo y construccin de la estructura original y en su estado actual. Esta calificacin se realiza de la manera prescrita a continuacin:a) Calidad del diseo y la construccin de la estructura original (A.10.2.2.1) - Teniendo en cuenta la informacin existente en referencia al mal comportamiento de la edificacin debido a distribucin irregular de la masa o la rigidez, ausencia de diafragmas, anclajes, amarres y otros elementos necesarios para garantizar su buen comportamiento de ella ante las distintas solicitaciones esta se califica como:

Buena

(X) Regular(_)

Malo

(_)

b) Estado actual de la estructura de la edificacin (A.10.2.2.2) Desde su construccin hasta la fecha la ciudad de Neiva ha sido afectada levemente tanto que no ha afectado, fisurado, corrodo la armadura, asentamientos diferenciales, reformas, deflexiones excesivas, estado de elementos de unin y otros aspectos, luego su estado es:

Buena

(X) Regular(_)

Malo

(_)2. EVALUACIN DE LA ESTRUCTURA EXISTENTEEtapa 4. Deben determinarse unas solicitaciones equivalentes de acuerdo con los requisitos de A.10.4.2.Se determina si la edificacin en su estado actual est en capacidad de resistir adecuadamente las cargas en la NRS-10.EVALUACIN DE LAS SOLICITACIONES DEFINITIVAS

CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES EMPLEADOSLas siguientes son las especificaciones mnimas establecidas para los materiales utilizados en la construccin:

(a) Concreto - El concreto fc es igual o superior a 21 Mpa, el cual es utilizado en placas de entrepiso, columnas, vigas y zapatas.

(b) Acero de refuerzo - El acero de refuerzo tiene un lmite de fluencia, fy, es igual o superior a 420 MPa.

LOSA DE ENTREPISO

La placa existente es una losa maciza de 0.15 m de espesor con un refuerzo con varilla de acuerdo a la inspeccin realizada con varilla No 3 espaciado cada 0.15 m. A continuacin se revisa si el espesor de la placa cumple con el espesor establecido en la NSR-10 para losas macizas para no revisar deflexiones.

Para calcular el espesor mnimo de la losa recurrimos a la NSR -10 a la tabla C9.5.a la cual referencia los valores mnimos de espesores de losas macizas para que no haya necesidad de calcular deflexiones, de vigas y losas, no preesforzadas que trabajan en una direccin y que sostengan muros divisorios y particiones frgiles susceptibles de daarse debido a deflexiones grandes:

Tabla espesores mnimos de acuerdo con NSR 10

Luz entre ejesCondicin de apoyoFactorEspesorDireccin

2.08Con un extremo continuo240.0871

4.07Con ambos extremos continuos280.145




De acuerdo a lo anterior el espesor de la placa actual es suficiente, por este motivo no es necesario revisar las deflexiones de la losa para determinar si cumple con las deflexiones permitidas.

Figura: Configuracin estructural placa de entrepiso nivel 2+60.

El dimensionamiento de las vigas descolgadas se realiz de acuerdo a la tabla C.9.5 (a) de la NSR-10 para no revisar deflexiones:

Tabla espesores mnimos de acuerdo con NSR 10

Luz entre ejesCondicin de apoyoFactorEspesorEstado

2.08Con un extremo continuo18.50.11Cumple

4.07Con ambos extremos continuos210.19Cumple




EVALUACIN DE CARGASLa placa es una placa maciza de espesor 0.15 m, los muros de fachada y divisorios en ladrillo hueco y paetado en el interior:

DescripcinPeso especificoOperacinSubtotal

NIVEL +2.60

CARGA MUERTA0.640 ton

Peso propio

Peso placa maciza2.4 ton/m32.4x0.150.360 ton

Acabados

Afinado2.2 ton/m32.2x0.020.044 ton

Piso en baldosn cermico e=1.5cm2.4 ton/m32.4x0.0150.036 ton

Muros divisorios

Muros0.2 ton/m20.2x1.00.200 ton

NIVEL +5.20

CARGA MUERTA0.170 ton

Peso propio

Cubiertas corrugadas de asbesto-cemento0.02 ton/m20.02x1.00.02 ton

Acabados

Cielo raso - Entramado metlico suspendido afinado en yeso.0.05 ton/m20.05x1.00.05 ton

Muros

Muros0.1 ton/m20.1x1.00.100 ton

CARGA VIVA Tabla B.4.2.1-1

CARGA VIVA0.180 ton

Para vivienda0.18 ton/m20.18x1.00.180 ton

PESO DE LA EDIFICACINDescripcinOperacinSubtotal

PESO NIVEL 1 - (+2.60)

AREA NIVEL 57.7 M247.842 ton

Placa maciza0.360 ton0.36x57.720.772 ton

Vigas (0.20x0.30) L=53,0 ml0.144 ton0.144x53.07.632 ton

Columnas (0.30x0.35) 31.2ml0.252 ton0.252x31.27.862 ton

Piso en baldosn cermico e=1.5cm2.4 ton/m32.4x0.0150.036 ton

Muros divisorios

Muros0.2 ton/m20.2x57.711.540 ton

NIVEL +5.20 CUBIERTA

PESO CUBIERTA17.387 ton

Peso cubierta0.170 ton0.170x57.79.809 ton

Vigas (0.15x0.25) L=53,0 ml0.090 ton0.090x53.04.770 ton

Columnas (0.15x0.25) 31.2ml0.090 ton0.090x31.22.808 ton

PESO TOTAL DE LA EDIFICACION

Peso nivel N+2.6047.842 ton

Peso nivel N+5.2017.387 ton

PESO TOTAL65.229 ton

ZONAS DE AMENAZA SSMICA Y MOVIMIENTOS SSMICOS DE DISEO

SOLICITACIONES EQUIVALENTES - A.10.4.2- Se establece una equivalencia entre las solicitaciones que prescribe la NSR-10 y las que la estructura est en capacidad de resistir en su estado actual. Al respecto se utilizan los siguientes criterios:Movimientos ssmicos para un nivel de seguridad equivalente al de una edificacin nueva - A.10.4.2.1- Se utilizan los movimientos ssmicos de diseo que prescritos en el Captulo A.2 NSR10 para el lugar en que se encuentre la edificacin, para el Grupo de Uso que va a tener una vez se lleve a cabo la modificacin, con el fin de analizar la estructura como si fuera una edificacin nueva.Para el diseo ssmico de la estructura, que se localiza dentro de la zona de amenaza ssmica alta, se utiliza los movimientos ssmicos de diseo expresado por medio del espectro elstico de diseo segn lo establece Capitulo A.2.6. y como se enuncia a continuacin:De conformidad con las siguientes ecuaciones

(A.2.6.1-2) y (A.2.6-4), el espectro de diseo es:

Localizacin, nivel de amenaza ssmica y valor del Aa y Av

La edificacin objeto del presente estudio, se ubica en la urbanizacin La Fortaleza, localizada en la zona norte de la ciudad de Neiva, que a su vez es la capital del Departamento del Huila, que de conformidad con la Tabla A.2.3-2 la zona de ameza sismicas y los valores del Aa y Av son los siguientes:

Tabla A.2.3-2

Valor de Aa y de Av para las ciudades capitales de departamento

MunicipioAaAvZona de Amenaza Sismica

Neiva0.250.25Alta

Efectos Locales A.2.4.

Perfil de suelo y los valores de los coeficientes de sitioEl tipo de perfil es D - Perfiles de suelos rgidos Segn tabla A.2.4-1 Clasificacin de los perfiles de suelo.

COEFICIENTE DE IMPORTANCIA A.2.5

La edificacion se clasifica dentro de uno de los siguientes Grupos de Uso: Grupo I - Estructuras de ocupacin normal - Todas la edificaciones cubiertas, pero que no se han incluido en los Grupos II, III y IV. - A.2.5.1.4.COEFICIENTE DE IMPORTANCIA - A.2.5.2

El Coeficiente de Importancia, I , modifica el espectro, y con ello las fuerzas de diseo, de acuerdo con el grupo de uso a que est asignada la edificacin para tomar en cuenta que para edificaciones de grupo I.

ESPECTRO DE DISEO - A.2.6MTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE - CAPTULO A.4 NSR-10.Ta = perodo de vibracin fundamental aproximado. Vase A.4.2.El valor de T puede ser igual al perodo fundamental aproximado, Ta , que se obtiene por medio de la ecuacin A.4.2-3.

Donde:

h = altura en metros, medida desde la base, del piso ms alto del edificio

Altura primer piso = 2.6m

Altura segundo piso = 2.6m

h= 5.20m

SISTEMA ESTRUCTURAL (A.3.2)

El tipo general de sistema estructural de resistencia ssmica, corresponde al sistema de prtico, que es un sistema estructural compuesto por un prtico espacial, resistente a momentos, esencialmente completo, sin diagonales, que resiste todas las cargas verticales y fuerzas horizontales. (Vase la tabla A.3-3).

Tabla A.4.2-1

Valor de los parmetros Ct y para el clculo del perodo aproximado Ta

Sistema estructural de resistencia ssmicaCt

Prticos resistentes a momentos de concreto reforzado que resisten la totalidad de las fuerzas ssmicas y que no estn limitados o adheridos a componentes ms rgidos, estructurales o no estructurales, que limiten los desplazamientos horizontales al verse sometidos a las fuerzas ssmicas.0.0470.9

Luego

Perodo de vibracin, en segundos, correspondiente a la transicin entre la zona de aceleracin constante del espectro de diseo, para perodos cortos Tc segn ecuacion (A.2.6.1-2) es:

Perodo de vibracin, en segundos, correspondiente al inicio de la zona de desplazamiento aproximadamente constante del espectro de diseo, para perodos largos TL segn ecuacin (A.2.6-4) es:

Para perodos de vibracin menores de TC , calculado de acuerdo con la ecuacin A.2.6-2, el valor de Sa se limita a la siguiente ecuacin (A.2.6-3)Espectro de diseo Sa es: , luego

Sa = 0.8125CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGA

La clasificacin, coeficiente de capacidad de disipacin de energa bsico y el lmite de altura del sistema estructural se establece segn lo indica la siguiente tabla:

Segn lo establecido en la tabla A.3-3 el coeficiente de capacidad de disipacin de energa bsico definido para este sistema estructural es: R0 = 7.0

De la misma manera se determina el valor del coeficiente de sobrerresistencia 0 = 3.0CONFIGURACIN ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIN A.3.3Para efectos de diseo ssmico la edificacin esta se clasifica como regular en planta y en altura, y con ausencia de redundancia de acuerdo con los requisitos de esta seccin.Grado de irregularidad de la estructura

La edificacin objeto de diseo no presente irregularidad en planta ni en alzado.COEFICIENTE DE CAPACIDAD DE DISIPACIN DE ENERGA R

De acuerdo con el sistema estructural a que corresponda esta edificacin y a los requisitos constructivos y de diseo que se hayan seguido en la ejecucin de la estructura original se asigna el valor del coeficiente de capacidad de disipacin de energa, el cual se denominar R. La asignacin se hace de acuerdo con la informacin disponible sobre la estructura.

R=1.0x1.0x1.0x7.0 = 7.0

Procedimiento de obtencin del coeficiente de disipacin de energa R

DETERMINACION DE LAS FUERZAS SISMICASMtodo de anlisis. El mtodo a emplear de la fuerza horizontal equivalente, descrito en el Capitulo A.4 de NSR-10.

El cortante ssmico en la base, Vs, equivalente a la totalidad de los efectos inerciales horizontales producidos por los movimientos ssmicos de diseo, en la direccin en estudio, se obtiene por medio de la siguiente ecuacin: Vs = Sa g MCortante en la base Vs

Vs = Sa * M * g

Vs = 0.8125 * 65.229 ton * 10 m/s^2

Vs = 529.99 ton 530,00 tonLa fuerza ssmica horizontal, Fx, en cualquier nivel x, para la direccin en estudio, debe determinarse usando la siguiente ecuacin:

Donde el coeficiente Cvx es:

Donde k es un exponente relacionado con el perodo fundamental, T, de la edificacin de la siguiente manera:Como Ta 0.50 seg., luego K = 1El efecto de las fuerzas ssmicas, obtenidas de acuerdo con los requisitos de A.4.3, correspondientes a cada nivel, se evala por medio de un anlisis realizado utilizando un modelo matemtico linealmente elstico de la estructura, que represente adecuadamente las caractersticas del sistema estructural. El anlisis, realizado de acuerdo con los principios de la mecnica estructural, se efectu por medio del software Modulo 4.DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES

Se llev a cabo el clculo de los desplazamientos horizontales para dar estricto cumplimiento de los requisitos de deriva dados en NSR-10, con el fin de garantizar el adecuado comportamiento de la estructura y su contenido.Se realiz la evaluacin de los desplazamientos horizontales, incluyendo los efectos torsionales de toda la estructura, y las derivas (desplazamiento relativo entre niveles contiguos).

Los resultados de los clculos y las respectivas verificaciones de las derivas estn contemplados en el anexo de las presentes memorias de clculo.

VERIFICACION DE DERIVAS

La comprobacin de las derivas de diseo obtenidas no exceden los lmites dados en el Captulo A.6. Como la estructura no excede los lmites de deriva, calculada incluyendo los efectos torsionales de toda la estructura, por lo tanto no es obligatorio rigidizarla.

Procedimiento de verificacin de las derivas

COMBINACIN DE LAS DIFERENTES SOLICITACIONESLas diferentes solicitaciones tenidas en cuenta, se combinan para obtener las fuerzas internas de diseo de la estructura, de acuerdo con los requisitos del Captulo B.2 del Reglamento NSR-10, por el mtodo de diseo propio de cada material estructural. En cada una de las combinaciones de carga requeridas, las solicitaciones se multiplican por el coeficiente de carga prescrito para esa combinacin en el Captulo B.2 del Reglamento. En los efectos causados por el sismo de diseo se tiene en cuenta la capacidad de disipacin de energa del sistema estructural, lo cual se logra empleando unos efectos ssmicos reducidos de diseo, E, obtenidos dividiendo las fuerzas ssmicas Fs, por el coeficiente de capacidad de disipacin de energa R (E = Fs R).

DISEO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Se llev a cabo de acuerdo con los requisitos propios del sistema de resistencia ssmica y del material estructural utilizado. Los elementos estructurales se disearon y detallaron de acuerdo con los requisitos propios del grado de capacidad de disipacin de energa especial (DES) prescrito en el Captulo A.3 del reglamento NSR-10, lo cual le permitir a la estructura responder, ante la ocurrencia de un sismo, en el rango inelstico de respuesta y cumplir con los objetivos de las normas sismo resistentes. El diseo de los elementos estructurales se realiza para los valores ms desfavorables obtenidos de las combinaciones de las diferentes solicitaciones obtenidas anteriormente, tal como prescribe el Ttulo B de este Reglamento.

Procedimiento de obtencin de las fuerzas mayoradas de diseo

Diseo Cimentacin

Procedimiento de obtencin de las fuerzas en la cimentacin y los esfuerzos sobre el suelo

Los efectos de las diferentes solicitaciones, incluyendo los efectos de los movimientos ssmicos de diseo sobre los elementos de la cimentacin y el suelo de soporte se obtienen as:(a) Para efectos del diseo estructural de los elementos que componen la cimentacin, se emplean los resultados de las combinaciones, empleando las cargas apropiadas y las fuerzas ssmicas reducidas de diseo, E, a partir de las reacciones de la estructura sobre estos elementos, tomando en cuenta la capacidad de la estructura. En el diseo de los elementos de cimentacin se cieron a los requisitos propios del material estructural.(b) Para efectos de obtener los esfuerzos sobre el suelo de cimentacin, a partir de las reacciones de la estructura y su cimentacin sobre el suelo, se emplearon las combinaciones de carga para el mtodo de esfuerzos de trabajo de la seccin B.2.3, empleando las cargas apropiadas y las fuerzas ssmicas reducidas de diseo, E. Los efectos de la estructura y del sismo sobre el suelo as obtenidos estn definidos al nivel de esfuerzos de trabajo.RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS

De acuerdo a la evaluacin e inspeccin realizada, se concluye que la vivienda tiene un sistema estructural definido que la puede catalogar como una construccin Sismorresistente que luego del respectivo anlisis estructural en la que se determin que la misma requiere de realizar una propuesta de reforzamiento planteada en el presente estudio para que se cumplan los requisitos de sismo-resistencia dados en la Norma NSR-10.

De acuerdo con la localizacin y configuracin de la vivienda la propuesta de reforzamiento contempla adecuar el sistema de prtico de concreto reforzado. Para tal fin se realizo la verificacin de los requisitos dados en el Ttulo C, de la Norma NSR 10, Concreto estructural; en el alcance de tal ttulo se hace referencia a: En este ttulo se dan los requisitos mnimos que se deben cumplir en el diseo y construccin de estructuras de concreto estructural y sus elementos, (Pargrafo C.1.1.1 NSR-10).

De acuerdo a la anterior verificacin se tienen las siguientes observaciones con respecto a la estructura existente:

1- Se encontr un sistema estructural definido por tal motivo fue posible realizar un modelo estructural y con ello una valoracin de los elementos para resistir cargas ssmicas.

2- La edificacin al contar con un sistema estructural definido permito realizar los diseos de todas las estructuras de acuerdo a las recomendaciones de la NSR-10.3- Efectuado el diseo se concluye que la estructura requiere de un reforzamiento que consistir en adecuar algunos elementos de la vivienda hacindola Sismoresistente.

4- Segn los coeficientes de estabilidad de piso, las estructuras no son susceptibles al ladeo. Adems se restringieron las derivas de acuerdo a la norma.

5- Para el anlisis ssmico se utilizo el mtodo de la fuerza horizontal equivalente, teniendo en cuenta que Neiva est catalogada como zona de riesgo ssmico alto.6- El diseo se realizo por medio del mtodo de Resistencia Ultima, cuya carga viva fue de 2,00 KN/m2 (vivienda) y una carga muerta de 6.40 KN/m2 (placa maciza en concreto reforzado, muros divisorios, acabados e instalaciones).

7- La capacidad portante utilizada para el clculo de la cimentacin fue se estimo de 1.5 kg/cm2.

8- El diseo de la placa maciza es en concreto reforzado con un espesor de placa de 0.15m.

9- Los clculos y diseos estructurales que se realizaron en este proyecto deben cumplirse a cabalidad, en la construccin de la obra.

10- El peritaje estructural se realiz mediante el diseo de cada uno de los elementos estructural es de la edificacin existente, cualquier modificacin debe consultarse con el Ingeniero Calculista.

_1379679592.unknown

_1379681330.unknown

_1379682101.unknown

_1379682213.unknown

_1379681535.unknown

_1379681182.unknown

_1379599090.unknown

_1379599309.unknown

_1379054456.unknown

Documents

Borrador Diseño Casa Fortaleza