Memoria de Calculo - 01. ESTRUCTURAS.pdf

CARLOS EDUARDO ELDREDGE OISHI INGENIERO CIVIL CIP. 32368

COLISEO CERRADO DE MOQUEGUA

CONSTRUCCIÓN DEL COLISEO CERRADO DE MOQUEGUA

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE MARISCAL NIETO

MOQUEGUA

MEMORIA DESCRIPTIVA PROYECTO DE ESTRUCTURAS 1. GENERALIDADES.-

El presente proyecto obedece a un requerimiento de crecimiento y equipamiento progresivo de la ciudad de Moquegua. Los datos generales de ubicación son: Región : Moquegua Provincia : Mariscal Nieto Distrito : Moquegua Sector : Pampa de San Francisco El proyecto de arquitectura desarrollado por el arquitecto Percy Medina Pinto se enmarca entre las avenidas Paisajista y Alfonso Ugarte, y más precisamente en la quebrada adyacente a la Urbanización Magisterial. Por la forma del terreno se observa que el proyecto se acondiciona a las características topográficas de este, teniendo un ingreso principal por el Sur desde la parte superior y otra por la parte baja (Norte). Asimismo también se tienen dos ingresos laterales. Las graderías son en gran parte apoyadas sobre el terreno y sólo en la zona de caja edificada (Norte) se tienen gradas ortopoligonales de concreto armado. Para el cálculo de los esfuerzos actuantes se ha utilizado el programa ETABS para Windows de reconocido prestigio nacional e internacional, debido a su interfase gráfica para la introducción de datos y obtención de resultados; para el diseño específico de los elementos estructurales se ha seguido lo indicado en las normas vigentes. El objeto de la presente memoria es dar a conocer los datos y/o parámetros con los cuales se han diseñado los elementos del proyecto tanto para las condiciones dinámicas (sismos) como para las estáticas ó normales, no es la intención de la presente hacer un alarde de detalles ó datos numéricos exhaustivos que realmente considero intrascendentes, salvo algunos que si son de importancia (desplazamientos y esfuerzos límites). Lo considero así, pues un exceso de datos numéricos sólo puede conducir a confusión y la idea es mostrar con eficiencia el planteamiento estructural y los parámetros de diseño que se han empleado.

2. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA.-

De Acuerdo al proyecto de arquitectura se tienen 4 zonas de diseño claramente definidas: - Zona de ingreso Norte + 2 escaleras - Zona de ingreso Sur + SSHH minusválidos + Boleterías - Zona de cabinas para periodistas y tanque elevado



- Cobertura + graderías.

Zona de ingreso Norte + 2 escaleras Esta conformada por una caja edificada de 4 niveles y que constituye el mayor área de concreto armado (1 900m2), cuenta con 2 escaleras exteriores que sirven de acceso a los niveles superiores. Por su ubicación (parte baja de la quebrada) y por su diseño arquitectónico, se tienen muros de concreto armado que hacen las veces de placas sismorresistentes y contensores, se ubican hacia los costados y sirven de soporte del relleno para las graderías ó la denominada zona central del coliseo. Asimismo, hacia la zona de ingreso se tiene un pórtico de grandes dimensiones (luces mayores a 8 metros) que sirve a su vez en la coronación como elemento de soporte de los arcos principales de la cobertura metálica que cubre el coliseo. En conclusión, se tiene hacia el núcleo de esta zona un edificio con muros de contención y pórticos de concreto armado, aprovechando a su vez los muros de albañilería de ladrillo. Anexo a este núcleo se tienen 2 cajas de escaleras y un pórtico principal de soporte de la cobertura metálica principal. Luego entonces la estructura principal consiste en muros de concreto armado, con muros de albañilería y pórticos de concreto armado, con un diafragma horizontal compuesto por una losa aligerada. La grilla estructural se toma de la arquitectura teniendo luces libres variables que van desde 4.00m a 8.00m, los peraltes de las vigas varían conforme a la luz libre. Similar situación se tiene con los anchos de estas vigas que están en relación con los áreas tributarias.

INGRESO ZONA SUR

INGRESO ZONA NORTE

ZONA DE CABINAS

COBERTURA



Las alturas de entrepiso son variables contando con un mínimo de 2.95m (sin incluir losa) hasta 3.50m (parte superior graderías).

Los muros de albañilería son de ladrillo king-kong y varían en sus espesores desde 15cm a 25cm. Las columnas y placas se han dimensionado de acuerdo a criterios de relación de inercia (geometría) y de resistencia (esfuerzos actuantes) con respecto a las vigas que confluyen hacia ellas para conformar los nudos de pórticos. Es decir, se procura que las rigideces en las columnas siempre sean mayores que las de las vigas (proporción recomendada de 1 a 1.5) para garantizar la transmisión de esfuerzos en forma vertical (hacia el terreno) evitando de esta forma la no deseada concentración de energía en los tableros ó diafragmas horizontales por exceso de rigidez en las vigas. Debo destacar que por criterio de planteamiento se tiene que los muros se prolongan hacia la parte superior para conformar el cerco exterior (perímetro superior de cobertura metálica) y a su vez también se tienen columnas circulares que sirven de apoyo para la estructura metálica; es decir, se tiene en realidad un gran bloque estructural del cual forma parte el presente. Para el diafragma horizontal se ha considerado una losa aligerada de concreto armado con una altura efectiva total de 20 cm y/o de 25 cm dependiendo de luz a cubrir. En la parte superior se han diseñado graderías de concreto armado (losas ortopoligonales) con apoyo en la menor dirección y sobre vigas de concreto armado (ver detalle en planos).

MUROS CºAº SOTANO

SECTOR DE INGRESO



Los muros considerados “tabique” han sido arriostrados mediante columnetas denominadas tensores, su contribución a la resistencia sísmica se ha considerado nula. La cimentación se ha proyectado tomando en cuenta la capacidad portante del terreno y la transferencia de esfuerzos hacia éste, habiéndose diseñado cimiento corridos con concreto ciclópeo y/o zapatas aisladas de concreto armado. Zona de ingreso Sur + SSHH minusválidos + Boletería Este elemento en su configuración es muy similar al de la zona Norte, encontrándose en el lado opuesto como es obvio y sobre la parte superior de la quebrada, luego el nivel de ingreso resulta casi a nivel con las calles existentes. Debido a la pendiente de la quebrada se ha planteado un sótano desde donde se tienen los muros de concreto armado como elementos de contención y a la vez de estructura sismorresistente, en total se desarrollan 3 niveles que cubren un área techada de 630 m2. Por lo que se observa en planta, se tiene una concentración de rigideces en la parte baja (zona Norte) y otra en la zona opuesta (Sur) y justamente en los puntos más alejados (más de 90 metros). Esta situación la considero favorable ya que genera un balance en planta si se observa el conjunto.

Como ya se ha adelantado los elementos de soporte son constituidos por pórticos de concreto armado formados por placas y/o columnas y vigas cuyas dimensiones van acorde con las luces que cubren en este caso no se tiene predominancia de la albañilería, por ello no se toma en cuenta para el diseño como estructura sismorresistente. Se tiene la presencia en la parte superior de dos placas de forma circular que tienen características de funcionamiento (ventilación e iluminación de sótano) y estético (hacia la fachada).

INGRESO ZONA SUR



En cambio, en la cota superior (nivel de ingreso) se tiene dos módulos que conforman los SSHH minusválidos y las boleterías que por su configuración si son de predominancia de elementos de albañilería. Como en el caso de la zona Norte se tiene elementos verticales que emergen hacia la zona superior para conformar elementos de soporte y cerco de la cobertura mayor, sirviendo las columnas circulares de apoyo de tijerales metálicos. Resalta la presencia de placas de gran dimensión hacia la zona exterior (ingreso) que están separadas por luces mayores a los 8 metros. Para la cobertura se ha considerado una losa aligerada de concreto armado con una altura efectiva total de 20 cm y/o de 25 cm dependiendo de luz a cubrir. En resumen, la estructura básica predomina los muros de corte (placas) y pórticos de concreto armado contando con un tablero compuesto por una losa aligerada de espesor variable (de acuerdo a la luz libre) y sólo para los módulos de SSHH y boleterías se tiene estructura independiente conformada básicamente por muros de albañilería de ladrillo king kong. Las alturas de entrepiso varían y van desde 4.25m (sótano) hasta 2.40m, teniéndose en el sótano una zona de cambio de nivel que cuenta con una altura libre de 5.35m.

La cimentación se ha proyectado tomando en cuenta la capacidad portante del terreno y la transferencia de esfuerzos hacia éste, habiéndose diseñado cimiento corridos con concreto ciclópeo y/o zapatas aisladas de concreto armado.

Zona de cabinas para periodistas y tanque elevado

Entre las dos estructuras descritas anteriormente y sobre la cota superior de las graderías se emplaza la zona de cabinas para periodistas, que cuenta con dos niveles, siendo el superior de cobertura ligera. El área techada es de 115 m2. Por su configuración se basa principalmente en estructura de pórticos de luces de hasta 7.00m con un muro de albañilería en el sentido más largo; pero sin embargo esta soportado básicamente por placas y columnas de concreto armado. Las alturas de entrepiso varían y se tiene en el primer nivel un valor de 2.45m y de 3.0m en el segundo nivel. Para la cobertura se ha considerado una losa aligerada de concreto armado con una altura efectiva total de 20cm en el primer piso y una lámina metálica plegada del tipo liviana en el segundo nivel (PRECOR) soportada pro viguetas metálicas.



La estructura es parte del gran bloque estructural, por ello las columnas circulares centrales también sirven de apoyo para los tijerales metálicos y vigas de concreto que conforman el anillo de la cobertura. Aledaño al bloque descrito y separado por una junta se tiene el bloque que conforma el tanque elevado, elemento que es en su integridad es de concreto armado, es decir placas, losas y vigas de concreto armado. La cimentación se ha proyectado tomando en cuenta la capacidad portante del terreno y la transferencia de esfuerzos hacia éste, habiéndose diseñado cimiento corridos con concreto ciclópeo y/o zapatas aisladas de concreto armado. Cobertura + Graderías (Zona central Superior).

Se trata del análisis de la zona superior (cobertura) que esta conformada por tijerales y arcos de elementos metálicos, teniendo como apoyos columnas de concreto armado que emergen como parte de la estructura de las zonas de ingreso norte y/o sur ó de la zona de cabinas. Observando la planta notamos que se tienen dos zonas, una central confinada ó enmarcada por dos grandes arcos y otra perimetral que la cubre con tijerales del tipo recto, cubriendo un área de 4 860m2. Como se indicó la zona central esta conformada por dos grandes arcos con una luz de 92m y una flecha de 14m en el centro, el peralte varía desde 1.50m y hasta tener un valor máximo de 3.50m; el trazo en elevación y planta obedece a criterios de estructura y arquitectura, los apoyos son del tipo fijo ubicándose sobre bases de concreto armado que a su vez conforman las estructuras en las zonas de ingreso sur y/o norte. Transversales y apoyados a estos grandes arcos tenemos tijerales rectos con un peralte constante de 1.40m e inclinación y luz variables debido al trazo en planta y elevación de la arquitectura. Tienen como segundo apoyo las columnas de concreto armado que a su vez son parte de las estructuras en la zona norte, sur y /o para el

ENCOFRADO PRIMER NIVEL

COBERTURA SEGUNDO PISO



sector de cabinas, los apoyos fijos están en la parte baja y los móviles en el apoyo superior (arcos metálicos). Las luces de los tijerales varían desde 7.5m hasta 24m. La separación entre tijerales rectos tiene un máximo de 7m, sirviendo de apoyo para las viguetas del tipo triangular que soportan las planchas metálicas que son la cobertura final (PRECOR TECNOTECHO TR-4), estos últimos elementos cubren luces de máximo 3m en la zona central y de 4.5m en la zona lateral (ver descripción líneas abajo).

PLANTA GENERAL DE COBERTURA

Circundando la zona central ya descrita se tiene el llamado “sector perimetral” que esta conformado por el muro de cerco de amarre de cabeza con columnas y vigas de confinamiento de concreto armado que en un buen sector son parte de las estructuras anteriormente descritas (zona norte, sur y cabinas). Sobre este muro de cerco se tiene una viga solera que a su vez soporta unas estructuras metálicas verticales que hacen las veces de soporte para la cobertura ligera superior y tiene configuración de mamparas, constituyendo el primer soporte de la estructura metálica perimetral. El segundo soporte de la cobertura perimetral es una canaleta doble (una superior y otra inferior) de concreto armado que conforma la zona central en forma de anillo. Para esta zona perimetral también se empleará la plancha PRECOR pero para luces de hasta 4.5m. Entre estas dos zonas (central y perimetral) se tiene un nivel intermedio de vigas que sirve de apoyo a una losa de concreto armado, el detalle se muestra en la lámina E-21,



es decir, cuenta con dos niveles de vigas de concreto armado, uno de ellos que soporta las canaletas de concreto armado y sirve de apoyo de la cobertura y otro de nivel más bajo (intermedio) de características estéticas (por arquitectura). La cimentación se ha proyectado tomando en cuenta la capacidad portante del terreno y la transferencia de esfuerzos hacia éste, habiéndose diseñado cimiento corridos con concreto ciclópeo y/o zapatas aisladas de concreto armado. Las graderías son de concreto armado y se apoyan directamente sobre el terreno, encontrándose separadas por juntas de dilatación según detalle desarrollado. Similar situación se ha proyectado para la losa deportiva. En ambos casos cuenta con armadura para dilatación. Debido a la configuración se tienen muros de concreto armado en le perímetro e interior que sirven para conformar los rellenos que dan la gradiente al terreno que sirve de soporte de las graderías.

3. PARAMETROS DE DISEÑO.-

Se ha empleado en el diseño de las edificaciones la Norma E-030 para las consideraciones sismorresistentes y la norma E-020 para la determinación de las cargas, tal como lo sugiere la norma E060.

La Norma E-070 se ha considerado para el diseño de los elementos de albañilería confinada y el Reglamento de Construcciones, ACI Comité 310-95 en el caso de los elementos de concreto armado. Para las estructuras metálicas se toma en cuenta las normas vigentes (Apéndice especial R.M. 159-77-UC-1100 del 05.04.77 y el AISC 1971). 3.1. PARAMETROS PARA CARGAS.-

De acuerdo a lo indicado en Norma E-060 (Capítulo 10 R.M. Nº 130-89-VC-1200), las cargas de diseño se han incrementado con los siguientes coeficientes:

U = 1.5CM ± 1.8CV U = 1.25 (CM + CV ± CS) U = 0.9CM ± CS

Donde U = Carga última CM = Carga Muerta CV = Carga Viva (sobrecarga) CS = Carga Sísmica

3.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS.-

Se han empleado los valores recomendados en la Norma E-060 (Capítulo 10 R.M. Nº 130-89-VC-1200), que considera los siguientes peraltes mínimos (para no chequear deflexiones): • h >= L/16 para las vigas • h >= L/25 para losas aligeradas • h >= L/30 para losas macizas.

Donde L = luz libre del tramo, en caso de aporticados se considera al eje de los elementos de soporte (columnas), en el caso de placas se descuenta el brazo rígido (aprox. el 80% del peralte del elemento).



Luego tenemos en ambos ejes se tienen vigas con peraltes variables desde 20cm hasta 80cm para las luces variables que se tienen. Para el caso de las losas aligeradas se tiene peraltes de 20cm y 25cm de acuerdo a su luz libre máxima. En el caso de los elementos de albañilería el espesor del muro se considera en base a la altura de este y los esfuerzos actuantes, refiriéndose a la norma E-070, el valor recomendado es de H/20, se ha considerado en el proyecto un espesor mínimo de 15cm y máximo de 25 cm. Para el caso de las columnas se ha tenido en cuenta (en promedio) que estos contengan una rigidez mayor ó similar al del elemento que se apoya (viga), por ello se tienen en el eje numérico placas de concreto armado de 15 de espesor hasta de 25 con largos variables (ver plano detalle) teniendo elementos secundarios con secciones menores y con dimensiones determinadas de acuerdo a su característica (confinamiento ó elemento de pórtico). 3.3. SOBRECARGAS.-

De acuerdo a la Norma E-020 (R.M. 153-85-VC-9600 DEL 25.06.85) se tienen los siguientes valores de sobrecargas para el caso de Locales Públicos: • 300 kg/m2 (ambientes interiores). • 400 kg/m2 (corredores). • 500 kg/m2 (graderías). • 30 kg/m2 (cobertura ligera y por viento).

Se considera un incremento por impacto de 30% en el cálculo de las graderías soportadas por vigas (no sobre terreno).

3.4. FUERZA SÍSMICA.-

Conforme indica la Norma E-030 (R.M. Nº 079-2003-VIVIENDA del 02.04.2003) para el caso de locales públicos y de acuerdo al sistema estructural, se tiene que para calcular la fuerza sísmica se aplica la fórmula (análisis dinámico):

S a = ZUCS (g) / R Donde Z = Factor de Zona

U = Coeficiente según tipo de Edificación C = Factor de Amplificación Sísmica R = Coeficiente de Reducción g = aceleración gravedad

PARAMETROS DE DISEÑO POR SISMO (METODO DINAMICO)

Z = 0.40 (Zona 3) U = 1.30 (Categoría B Edificaciones importantes) C = 2.5 * (Tp/T) <= 2.5 Donde Tp = 0.1 a 100 segundos (30 períodos de vibración)

T = 0.60 segundos S = 1.20 (de acuerdo al estudio de suelos) R = 6 (Sistema de mampostería)



7 (Sistema dual pórticos y placas) 8 (Sistema de pórticos).

El cuadro detalle de los períodos de vibración se muestran en los siguientes cuadros (según 30 modos ó periodos de vibración):

PERIODOS DE VIBRACION ALBAÑLERIA periodo (t) C Ceval Sa

0.10 15.00 2.50 2.551

0.20 7.50 2.50 2.551 0.30 5.00 2.50 2.551 0.40 3.75 2.50 2.551 0.50 3.00 2.50 2.551 0.60 2.50 2.50 2.551 0.70 2.14 2.14 2.183 0.80 1.88 1.88 1.918 0.90 1.67 1.67 1.704 1.00 1.50 1.50 1.530 1.10 1.36 1.36 1.388 1.20 1.25 1.25 1.275 1.30 1.15 1.15 1.173 1.40 1.07 1.07 1.092 1.50 1.00 1.00 1.020

1.60 0.94 0.94 0.959 1.70 0.88 0.88 0.898 1.80 0.83 0.83 0.847 1.90 0.79 0.79 0.806 2.00 0.75 0.75 0.765 2.10 0.71 0.71 0.724 2.20 0.68 0.68 0.694 2.30 0.65 0.65 0.663 2.40 0.63 0.63 0.643 2.50 0.60 0.60 0.612 2.60 0.58 0.58 0.592 2.70 0.56 0.56 0.571 2.80 0.54 0.54 0.551 2.90 0.52 0.52 0.531 3.00 0.50 0.50 0.510 3.10 0.48 0.48 0.490 3.20 0.47 0.47 0.480 3.30 0.45 0.45 0.459 3.40 0.44 0.44 0.449 3.50 0.43 0.43 0.439 3.60 0.42 0.42 0.429 3.70 0.41 0.41 0.418 3.80 0.39 0.39 0.398 3.90 0.38 0.38 0.388 4.00 0.38 0.38 0.388 4.10 0.37 0.37 0.377 4.20 0.36 0.36 0.367 4.30 0.35 0.35 0.357 4.40 0.34 0.34 0.347 4.50 0.33 0.33 0.337 4.60 0.33 0.33 0.337 4.70 0.32 0.32 0.326 4.80 0.31 0.31 0.316 4.90 0.31 0.31 0.316 5.00 0.30 0.30 0.306 10.00 0.15 0.15 0.153 15.00 0.10 0.10 0.102 20.00 0.08 0.08 0.082 25.00 0.06 0.06 0.061 30.00 0.05 0.05 0.051 50.00 0.03 0.03 0.031 75.00 0.02 0.02 0.020 100.00 0.02 0.02 0.020



PERIODOS DE VIBRACION PORTICOS CºAº periodo (t) C Ceval Sa 0.10 15.00 2.50 1.913 0.20 7.50 2.50 1.913 0.30 5.00 2.50 1.913 0.40 3.75 2.50 1.913 0.50 3.00 2.50 1.913

0.60 2.50 2.50 1.913 0.70 2.14 2.14 1.637 0.80 1.88 1.88 1.439 0.90 1.67 1.67 1.278 1.00 1.50 1.50 1.148 1.10 1.36 1.36 1.041 1.20 1.25 1.25 0.956 1.30 1.15 1.15 0.880 1.40 1.07 1.07 0.819 1.50 1.00 1.00 0.765 1.60 0.94 0.94 0.719 1.70 0.88 0.88 0.673 1.80 0.83 0.83 0.635 1.90 0.79 0.79 0.604 2.00 0.75 0.75 0.574 2.10 0.71 0.71 0.543 2.20 0.68 0.68 0.520 2.30 0.65 0.65 0.497 2.40 0.63 0.63 0.482 2.50 0.60 0.60 0.459 2.60 0.58 0.58 0.444 2.70 0.56 0.56 0.429 2.80 0.54 0.54 0.413 2.90 0.52 0.52 0.398 3.00 0.50 0.50 0.383 3.10 0.48 0.48 0.367 3.20 0.47 0.47 0.360 3.30 0.45 0.45 0.344 3.40 0.44 0.44 0.337 3.50 0.43 0.43 0.329 3.60 0.42 0.42 0.321 3.70 0.41 0.41 0.314 3.80 0.39 0.39 0.298 3.90 0.38 0.38 0.291 4.00 0.38 0.38 0.291 4.10 0.37 0.37 0.283 4.20 0.36 0.36 0.275 4.30 0.35 0.35 0.268 4.40 0.34 0.34 0.260 4.50 0.33 0.33 0.253 4.60 0.33 0.33 0.253 4.70 0.32 0.32 0.245 4.80 0.31 0.31 0.237 4.90 0.31 0.31 0.237 5.00 0.30 0.30 0.230 10.00 0.15 0.15 0.115 15.00 0.10 0.10 0.077 20.00 0.08 0.08 0.061 25.00 0.06 0.06 0.046 30.00 0.05 0.05 0.038 50.00 0.03 0.03 0.023 75.00 0.02 0.02 0.015 100.00 0.02 0.02 0.015



PERIODOS DE VIBRACION SISTEMA DUAL periodo (t) C Ceval Sa

0.10 15.00 2.50 2.186 0.20 7.50 2.50 2.186 0.30 5.00 2.50 2.186 0.40 3.75 2.50 2.186 0.50 3.00 2.50 2.186 0.60 2.50 2.50 2.186 0.70 2.14 2.14 1.871 0.80 1.88 1.88 1.644 0.90 1.67 1.67 1.460 1.00 1.50 1.50 1.312 1.10 1.36 1.36 1.189 1.20 1.25 1.25 1.093 1.30 1.15 1.15 1.006 1.40 1.07 1.07 0.936 1.50 1.00 1.00 0.874 1.60 0.94 0.94 0.822 1.70 0.88 0.88 0.770 1.80 0.83 0.83 0.726 1.90 0.79 0.79 0.691 2.00 0.75 0.75 0.656 2.10 0.71 0.71 0.621 2.20 0.68 0.68 0.595 2.30 0.65 0.65 0.568 2.40 0.63 0.63 0.551 2.50 0.60 0.60 0.525 2.60 0.58 0.58 0.507 2.70 0.56 0.56 0.490 2.80 0.54 0.54 0.472 2.90 0.52 0.52 0.455 3.00 0.50 0.50 0.437 3.10 0.48 0.48 0.420 3.20 0.47 0.47 0.411 3.30 0.45 0.45 0.394 3.40 0.44 0.44 0.385 3.50 0.43 0.43 0.376 3.60 0.42 0.42 0.367 3.70 0.41 0.41 0.359 3.80 0.39 0.39 0.341 3.90 0.38 0.38 0.332 4.00 0.38 0.38 0.332 4.10 0.37 0.37 0.324 4.20 0.36 0.36 0.315 4.30 0.35 0.35 0.306 4.40 0.34 0.34 0.297 4.50 0.33 0.33 0.289 4.60 0.33 0.33 0.289 4.70 0.32 0.32 0.280 4.80 0.31 0.31 0.271 4.90 0.31 0.31 0.271 5.00 0.30 0.30 0.262 10.00 0.15 0.15 0.131 15.00 0.10 0.10 0.087 20.00 0.08 0.08 0.070 25.00 0.06 0.06 0.052 30.00 0.05 0.05 0.044 50.00 0.03 0.03 0.026 75.00 0.02 0.02 0.017 100.00 0.02 0.02 0.017



Asimismo, según la norma E.030 para diseño sismo resistente se recomienda limitar los desplazamientos de entrepiso según los siguientes valores:

Elementos de Concreto Armado 0.007 Elementos de Albañilería 0.005 El porcentaje de amortiguamiento se considera de 5%. 3.5. SUELOS.-

De acuerdo a las calicatas desarrolladas en campo, la norma E050 (suelos y cimentaciones) y el estudio de suelos del Ing. Roberto Cáceres, se ha comprobado mediante ensayo de carga límite que a una profundidad mínima de 1.00m la resistencia de terreno promedio es de 1.42 kg/cm2, en el caso de cimientos corridos y de 1.81 kg/cm2 para el caso de zapatas aisladas. Estos valores se han tomado en cuenta para el diseño de las cimentaciones, que según el tipo de estructura de apoyo se han diseñado zapatas aisladas y/o cimientos del tipo ciclópeo, los detalles se presentan en las láminas respectivas. Otras características de diseño del terreno son: Angulo de fricción 32.3º Cohesión 0kg/cm2 Módulo de elasticidad 230kg/cm2 Módulo de Poisson 0.3 Asentamiento esperado 100cm (zapatas) 70cm (cimientos corridos) La profundidad de cimentación (Df) es de 1.00 metros con respecto al nivel de falso piso ó terreno natural (el más bajo). En caso no se obtenga la resistencia especificada a la altura proyectada, se continuará excavando hasta una profundidad tal que se tenga la resistencia de terreno de diseño; la sobre excavación se rellenará con concreto de proporción 1:12 más piedra grande de 8” máximo, debiendo tenerse un exceso de 10cm a cada lado del ancho proyectado para el caso de los cimientos corridos. 3.6. ESFUERZOS LIMITES PARA CONCRETO ARMADO.-

Se ha considerado una resistencia a la compresión a los 28 días de 210 kg/cm2 para el diseño en concreto, el módulo de elasticidad (Ec = 15000 (fć)1/2) considerado es de 217,371 kg/cm2.

En consecuencia el Cortante máximo considerado es de vc = 0.53 (fć)1/2 esto es 7.70 kg/cm2 para el diseño de estribos. En el diseño de los elementos de flexión se ha empleado el método de rotura, con la fórmula base Mu = Ø As fy (d-a/2) (Whitney), para el caso de las columnas se ha controlado el valor de carga crítica (0.1 fć Ag), con la finalidad de definir el diseño en flexión ó flexo-compresión. Para el caso de los elementos de cimentación (zapatas aisladas ó corridas) se ha tenido en cuenta el control de los valores de área requerida, peralte definido por esfuerzos límites de flexión y corte ó punzonamiento.



El refuerzo será del tipo corrugado Grado 60 con un fy = 4,200 kg/cm2 (límite de fluencia), módulo de Young = 2 x 10 6 kg/cm2 construido bajo la Norma ASTM A615-90a. 3.7. PARAMETROS PARA ELEMENTOS DE ALBAÑILERÍA.-

Los elementos de confinamiento se definen mediante las siguientes fórmulas para esfuerzos admisibles (Norma E.070 Albañilería R.M. Nº 053-82-VI-3500 del 24.01.82) ver E 6.1(c): Ac = 0.9 (V/ (fć)1/2 )>= 20 t (Area de concreto) Ash = 1.4 (V/fy) > 0.1*fć*Ag/fy (Acero Horizontal) Asv = 1.4 (H/L)*(V/fy) > 0.1*fć*Ag/fy (Acero Vertical) Los elementos de confinamiento se han proyectado a una separación no mayor del doble de la altura de piso a techo. En nuestro caso el tipo de ladrillo proyectado corresponde al que tiene la categoría IV según el RNC asentado con mortero de cemento y arena en proporción 1:5.

3.8. PARAMETROS PARA ELEMENTOS METALICOS.-

Para las estructuras metálicas se toma en cuenta las normas vigentes (Apéndice especial R.M. 159-77-UC-1100 del 05.04.77 y el AISC 1971), los parámetros y datos de diseño se muestran a continuación: Acero según norma ASTM-A36 fy=2 400 kg/cm2 Esfuerzo de flexión Fb = 0.6Fy Esfuerzo de corte Fv = 0.4Fy Esfuerzo en compresión k(l/r)<Cc………Fa = [1 – (kl/r) 2 / (2Cc 2)]Fy/F.S. k(l/r)>Cc………Fa = 12/23 (pi2)E/(kl/r)2 F.S. = 1.67 columna corta 1.92 columna larga Cc = √ ( 2 pi 2 E/Fy) Esfuerzo en tracción Ft = 0.45 Fy Módulo de elasticidad E = 2.1 x 106 kg/cm2 Módulo de endurecimiento Es = 49 x 103 kg/cm2 Relación de Poisson µ = 0.25 a 0.33 Densidad específica Pe = 7 850 kg/m3

Resistencia soldadura Fw = 70.7 ws (ws en mm) kg/cm2

Relación de ancho-espesor (bt / tf) en los elementos metálicos: Esfuerzo de fluencia Fy.ksi Sec 2.7 AISC Recomendaciones Diseño plástico Diseño Cargas estáticas Sísmico 36 17.0 13.0 50 14.0 10.5 60 12.6 9.5



Relación de Esbeltez Elementos en tracción Para los elementos principales 240 Para arriostramiento y elementos secundarios 300 Elementos en compresión 200

Plancha Delgadas: (espesores desde 2mm hasta 4.5mm) Denominación ITINTEC ED25 Denominación ACEROS AREQUIPA PDLAC A36 Denominación SIDER PERU BOC-E24 Norma ASTM A36 Fluencia (fy) 2 400 kg/cm2 (mínimo) Tracción 4 080 a 5 610kg/cm2 Alargamiento 20%

Plancha Gruesas: (espesores desde 4.75mm hasta 95mm) Denominación ITINTEC EG26 Denominación ACEROS AREQUIPA -.- Denominación SIDER PERU PG-E24 Norma ASTM A36 Fluencia (fy) 2 400 kg/cm2 (mínimo) Tracción 4 100kg/cm2 Alargamiento 20%

Planchas Coberturas (tapas y canalones) (espesor desde 0.4 a 1.5mm) Denominación ITINTEC JIS G3302-70SOPG1H Denominación ACEROS AREQUIPA PZO JIS 3302 Denominación SIDER PERU BOZ-E24 Norma ASTM A36 Fluencia (fy) 2 400 kg/cm2 (mínimo) Tracción 4 100kg/cm2 Recubrimiento 183gr/m2 ambas caras (protección)



3.9. DESPLAZAMIENTOS CALCULADOS.- De acuerdo a la norma E-030 se calculó el desplazamiento máximo entre niveles considerando el análisis dinámico (modal) de acuerdo al espectro inelástico propuesto en el RNC.

Asimismo se verificó los desplazamientos máximos entre pisos para el bloque de mayor área zona Norte, siendo los valores de relación de entrepisos obtenidos los siguientes:

DESPLAZAMIENTOS (CM)

DESPLZ. RELATIVOS NIVEL

EJE X EJE Y EJE X EJE Y 4 1.09 1.78 0.001 0.001 3 1.04 1.59 0.001 0.002 2 0.58 1.02 0.001 0.002 1 0.25 0.45 0.001 0.001

**Altura = 4.50 (4º), 3.25(3º), 3.10(2º) 3.625(1º)

Los desplazamientos relativos se rigen por la siguiente fórmula = ∆ R 0.75 /hei (norma E 030 ítem 16.4). Como puede apreciarse los valores tanto para los ejes alfabéticos como para los ejes numéricos no superan el valor permisible de 0.005 (muros de albañilería) y 0.007 (placas y pórticos). Se considerará solo irregularidad torsional en planta sólo en los casos que algunos de los desplazamientos relativos de entrepisos supere el 50% del máximo permisible, que no es nuestro caso, por tal motivo no se incluye.



La fuerza del análisis dinámico es mayor que el 80% de su similar en para el análisis estático (norma E 0.30 18.2.d).

3.10. COBERTURA LIVIANA.- Se ha considerado el diseño de las estructuras metálicas con las condiciones de diseño que propone el proyecto de arquitectura, la nave principal la conforma una estructura en forma parabólica con radios y alturas que se muestran en los planos detalle. La descripción del proyecto la iniciamos con la descripción de la cobertura que será con plancha prefabricada PRECOR para luces de hasta 4.5 metros, en la zona central se ha espaciado cada 3.00m máximos y en los laterales con luces de hasta 5m apoyándose en este último caso extremo a extremo. Luego en la zona central se tienen viguetas colocadas cada 3m (de acuerdo al tipo de cobertura) y con luces máximas de 7m (ver lámina E25); estas a su vez trasmiten los esfuerzos a los tijerales inclinados rectos que cubren luces desde 7.5 a 24m (ver lámina E23) con un peralte en la vertical de 1.40m. En el eje más largo, soportando los tijerales rectos y al mismo tiempo conformando la cumbrera de la cobertura se ubican dos arcos metálicos con luces de 92m con una contraflecha en la clave de 14m (ver lámina E24). Estos grandes elementos se apoyan en los pórticos laterales de concreto armado que se ubican sobre las zonas de ingreso. Su dimensión varia de un peralte de 1.50m en la parte más alta hasta 3.50m en la zona de los apoyos, el ancho transversal es de 80cm; teniendo el ancho de apoyos de 1.00m en concreto armado (ver detalle en lámina E24). Para el diseño detallado se empleó el programa SAP2k (v.9.0) en el cálculo de los esfuerzos y para la definición de los elementos metálicos se empleó un algoritmo en



EXCEL, cuyos resultados se esquematizan en los siguientes gráficos (arco metálico principal).

DETALLE ARCO METALICO ARC-01 La flecha máxima no supera el valor límite de L/480 = 19.17cm, pues se tiene un cálculo de máximo 5 cm. El máximo esfuerzo se localizó en la parte central con 48.5T cuerda superior e inferior por la condición de apoyos fijos, la luz de este elemento es de 3.5m para un esfuerzo actuante de 1 274 kg/cm2 y una fuerza resistente de 49.2T con dos tubos de 4”x4” por 5mm de espesor de pared (Acero ASTM A36).

APOYOS FIJOS APOYOS

FIJOS

ZONA DE ELEMENTOS MAS ESFORZADOS



ESFUERZO MAXIMO EN ARCO METALICO ARC-01



En el caso del tijeral recto T-1 (mayor luz secundaria) se tiene un esfuerzo máximo en compresión de 20.8T y de 20.7T en tracción; uno de ellos ubicado en la cuerda superior y el otro en la cuerda inferior, el cáculo se considero actuando con un apoyo fijo (zona de viga perimetral) y otro móvil (zona del arco ARC-01) los detalles se muestran en la lámina E25. En ambos elementos e considera dos ángulos de 3”x3”x1/4” de espesor para una longitud de 166mm.

DETALLE DE APOYO FIJO DETALLE DE APOYO MOVIL

DETALLE TIJERAL METALICO T-1

APOYOS MOVILES

APOYOS FIJOS

ZONA DE ELEMENTOS CON

MAYOR ESFUERZO



ESFUERZO MAXIMO EN TIJERAL T-1

3.11. CIMENTACIONES (INFRAESTRUCTURA).-

Tal como se ha hecho constar en el ítem 3.5 se han diseñado zapatas aisladas de concreto armado tomando en cuenta las consideraciones de diseño que establecen las normas actuales, no se considera necesario el empleo de vigas de cimentación al no tenerse excentricidades en la transferencia de carga de columna a terreno. En el diseño de los cimientos corridos se ha tenido en cuenta la carga actuante y para la definición del peralte se ha controlado este valor, mediante las fórmulas ft = 0.85 (fć)½ (tracción) y fc = 0.85 (fć)½ (compresión), (considerando un fć = 100 kg/cm2 mínimo) determinando su altura (60 cm mínimo según RNC) según cálculos y para los muros portantes, de acuerdo al esfuerzo de reacción del terreno. Arequipa, Junio 2005.

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Memoria de Calculo - 01. ESTRUCTURAS.pdf