MEMORIA DESCRIPTIVA DE INSTALACIONES ELECTRICAS

Memoria de Clculo de la Institucin Educativa N 141EXPEDIENTE TCNICOMEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N 141 DEL AA.HH. ELIANE KARP DE TOLEDO, DISTRITO DE PARCONA ICA ICA

Memoria de Clculo de la Institucin Educativa N 141EXPEDIENTE TCNICOMEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N 141 DEL AA.HH. ELIANE KARP DE TOLEDO, DISTRITO DE PARCONA ICA ICA

ESTRUCTURASN DE PGINAS:

ELABORADO POR:ESPECIALISTA EN ESTRUCTURA:DESTINATARIO:

CONSORCIO ELIANE KARP DE TOLEDOIng. FERNANDO VALDIVIA TOLEDOINSTITUCION EDUCATIVA N 141

INDICE

1. Generalidades

1.1 Alcance

1.2 Descripcin de la Estructura1.3 Normatividad

2. Procedimiento de AnlisisAnlisis Dinmico

Anlisis de Desplazamientos 3. Parmetros de Diseo

4. Metrado de Cargas

Cargas Muertas Existentes

Cargas Vivas

Cargas de Sismo

5. Consideraciones Ssmicas

5.1. Zonificacin (Z)

5.2. Parmetros del Suelo (S)

5.3. Factor de Amplificacin Ssmica (C)

5.4. Categora de las edificaciones (U)

5.5. Sistemas Estructurales (R)

5.6. Desplazamientos Laterales Permisibles

5.7. Anlisis Dinmico

6. Anlisis Estructural de la Edificacin

6.1. Procedimiento para el Anlisis

6.2. Modelacin Estructural

6.3. Anlisis Modal de la Estructura

- Masas de la Estructura

- Tabla de Periodos de la estructura

- Periodos fundamentales en cada direccin

- Mximo desplazamiento relativo de entrepisos

- Criterio de superposicin

6.4. Resultados obtenidos en el Anlisis Sismorresistente

7. Resultados de Cortante Dinmico de Entrepisos8. Resultado de Cortante Esttico en la Base

9. Juntas de Separacin Ssmicas10. Diseo de Losa Aligerada Unidireccional

11. Diseo de Viga

12. Diseo de Columna

13. Diseo de Zapata14. Diseo de Albailera y Tabiquera

14. Generalidades

1.2 Alcance: A peticin del Gobierno Regional de Ica y de la Direccin Regional de Educacin Ica, se presenta la Memoria de Clculo Estructural de la Institucin Educativa N 141, perteneciente al Expediente Tcnico titulado Mejoramiento Del Servicio Educativo De La Institucin Educativa N 141 Del AA.HH. Eliane Karp De Toledo, Distrito De Parcona Ica Ica El proyecto se encuentra ubicado en el Asentamiento Humano de Eliane Karp De Toledo perteneciente al Distrito de Parcona; Provincia de Ica y Departamento de Ica.

2.2 Descripcin de la Estructura: El proyecto consta de 02 mdulos segn los planos de planta general que se muestran en la siguiente grfica. Los mdulos son parte de este proyecto a calcular y analizar.

La nomenclatura que se le ha asignado a los mdulos son las siguientes: Mdulo 01 Edificacin de 01 Nivel

02 Aulas Inicial + 01 Direccin + 01 Sala de profesores + 01 Secretaria + 01 Cocina + SS.HH. alumnos.Sistema Estructural XSistema Estructural Y

Mdulo 01PRTICOSMUROS ESTRUCTURALES

Mdulo 02 Edificacin de 01 Nivel01 Sala de usos mltiples + 01 Aula inicial + 01 Tpico + 01 Deposito + 01 SS.HH. docentes + SS.HH. alumnos.

Sistema Estructural XSistema Estructural Y

Mdulo 02PRTICOSMUROS ESTRUCTURALES

Las edificaciones anteriormente indicadas estn clasificadas como estructuras REGULARES; motivo por lo cual se ha seguido un anlisis dinmico utilizando el mtodo de superposicin espectral para la verificacin de modos de vibrar. El conjunto es analizado como un modelo de comportamiento inelstico, y para el diseo estructural se tomarn los efectos producidos por flexin, corte y torsin.

1.3 Normatividad: Se ha considerado para los clculos estructurales; las normas vigentes del Reglamento Nacional de Edificaciones. Entre ellas tenemos:

Norma E.020 Norma de Cargas

Norma E.030 Norma de Diseo Sismorresistente

Norma E.060 Norma de Concreto Armado

Norma E.070 Norma de Albailera14. Procedimiento de Anlisis Anlisis Dinmico: A nivel general se verificar el comportamiento dinmico de la estructura frente a los movimientos ssmicos, usando un procedimiento de combinacin espectral (espectro inelstico de pseudo-aceleraciones); siendo iguales los espectros de respuesta para ambas direcciones. Con ese propsito se genera un modelo matemtico para el anlisis respectivo. Este modelo ser realizado usando el programa de anlisis y diseo de las edificaciones ETABS- V9.7.4 Anlisis de Desplazamientos: Se obtendrn los desplazamientos relativos de entrepiso (DRIFTS) del programa ETABS- V9.7.4 y se comparar con los desplazamientos permisibles de la Norma E.030 de Diseo Sismorresistente del RNE.14. Parmetros de DiseoLos materiales que conforman la estructura y sus propiedades son los siguientes:

Concreto Simple:

Cimiento Corrido

: fc = 100 kg/cm

Sobrecimiento

: fc = 175 kg/cm

Peso Especfico

: Pe = 2200 kg/m

Concreto Armado:

Zapatas

: fc = 210 kg/cm

Viga de Cimentacin

: fc = 210 kg/cm

Columnas

: fc = 210 kg/cm

Vigas

: fc = 210 kg/cm

Losa Aligerada

: fc = 210 kg/cm

Peso Especfico

: Pe = 2400 kg/m

Acero:

Corrugado Estructural

: Fy = 4200 kg/cm

Albailera: Utilizar ladrillo de arcilla industrial para la tabiquera y muros portantes, segn la siguiente indicacin: Para el 1 Nivel

Ladrillo King Kong 18 Huecos para tabiques

Propiedades del ladrillo King Kong 18 Huecos industrial

Resistencia a la compresin

: fm = 65 kg/cm Resistencia al corte

: Vm = 8.1 kg/cm

Unidad de albailera

: 9 x 12.5 x 23 cm. Juntas

: 1.50 cm

Suelo:

Capacidad Admisible (Zapatas Cuadrada): 1.23 kg/cm (segn EMS)

14. Metrado de Cargas

Cargas Muertas Existentes:

Peso Propio de Losa Aligerada (h= 20cm)= 300 Kg/m

Peso Propio Ladrillo Pastelero = 60 Kg/m

Peso Propio de Acabados= 100 Kg/m

Peso de Tabiquera = 250 Kg/m

Cargas Vivas:

Sobrecarga de azotea= 150 Kg/m

Sobrecarga de aulas= 300 Kg/m

Sobrecarga de pasadizos= 400 Kg/m

14. Consideraciones Ssmicas

Las consideraciones adoptadas para poder realizar un anlisis dinmico de la edificacin son tomadas mediante movimientos de superposicin espectral, es decir basado en la utilizacin de periodos naturales y modos de vibracin que podrn determinarse por un procedimiento de anlisis que considere apropiado las caractersticas de rigidez y la distribucin de las masas de la estructura. Entre los parmetros de sitio usados y establecidos por las Normas de Estructuras tenemos:

5.1 Zonificacin (Z)

La zonificacin propuesta se basa en la distribucin espacial de la sismicidad observada, las caractersticas esenciales de los movimientos ssmicos, la atenuacin de estos con la distancia y la informacin geotcnica obtenida de estudios cientficos.

De acuerdo a lo anterior la norma E.030 de diseo sismorresistente asigna un factor Z; a cada una de las 3 zonas del territorio nacional. Para el presente estudio, la zona en la que est ubicado el proyecto corresponde a la zona 3 y su factor de zona Z ser 0.40.5.2 Parmetros del Suelo (S)

Para los efectos de este estudio, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta sus propiedades mecnicas, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibracin y la velocidad de propagacin de las ondas de corte. Para efectos de la aplicacin de la norma E.030 de diseo sismorresistente se considera que el perfil de suelo es de tipo intermedio (S2), el parmetro Tp asociado con este tipo de suelo es de 0.60 segundos, y el factor de amplificacin del suelo se considera S = 1.20 (EMS).5.3 Factor de Amplificacin Ssmica (C)

De acuerdo a las caractersticas de sitio, se define al factor de amplificacin ssmica (C) por la siguiente expresin:

C = 2.5 x (Tp/T); C 2.5

Siendo:

T es el perodo segn se define en el Art. 17 (17.2) de la norma E0.30 del RNE.

5.4 Categora de las Edificaciones (U)

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categora de uso de la edificacin, siendo est de categora A (Edificaciones Esenciales Centros educativos); siendo su factor de importancia U = 1.50, que es el que se tomar para este anlisis.

5.5 Sistemas Estructurales (R)

La idealizacin estructural de la estructura estaba basada independientemente para cada edificacin.

RxRy

Mdulo 0186

Mdulo 0286

5.6 Desplazamientos Laterales Permisibles

Se refiere al mximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado segn un anlisis lineal elstico con las solicitaciones ssmicas reducidas por el coeficiente de reduccin R.

5.7 Anlisis Dinmico

Para el anlisis dinmico se utilizar un espectro inelstico de pseudo-aceleraciones en cada direccin cuya ecuacin est definido por:

;

Aceleracin de la gravedad: g = 9.81 m/seg2

14. Anlisis Estructural de las EdificacionesDe acuerdo a los procedimientos sealados y tomando en cuenta las caractersticas de los materiales y cargas que actan sobre la estructura, las cuales influyen en el comportamiento de la misma antes las solicitaciones ssmicas, se muestra a continuacin el anlisis realizado para la obtencin de estos resultados.

6.1 Procedimiento para el anlisis

Para el anlisis estructural de las edificaciones se emple el software ETABS No Linear V9.7.4. Este programa simplifica los clculos para el anlisis de estructuras complejas. Tiene muchsimas opciones extras que simplifican el proceso analtico para el diseo de las edificaciones, como por ejemplo:

Clculo automtico de coordenadas de centros de masas (Xm, Ym)

Clculo automtico de coordenadas del centro de rigideces (Xt, Yt)

Clculo automtico de fuerzas ssmicas, sus excentricidades y aplicacin en el centro de masas.

Clculo automtico de masas del de las edificaciones a partir de los casos de carga elegidos.

El proceso se ejecuta mediante el mtodo por elementos finitos (mtodo numrico general para la resolucin de ecuaciones muy utilizado en el anlisis estructural de las edificaciones). El conjunto de elementos finitos forma una particin del dominio tambin denominada discretizacin. Dentro de cada elemento elstico tanto frames (vigas y columnas), se distinguen una serie de puntos representativos llamados nodos. Es decir que las estructuras de las edificaciones, es representado como un conjunto de elementos entrelazados entre s mediante nodos manteniendo un orden geomtrico segn su configuracin espacial. Dichos elementos se deforman y los nodos se desplazan segn las solicitaciones de cargas laterales o de gravedad asignadas a la estructura globalizada.

Antes de correr el programa se obtuvo el espectro de aceleraciones de acuerdo a la Norma E.030 de Diseo Sismorresistente. Asimismo, para la representacin del modelo se definieron previamente las propiedades de los materiales; las secciones correspondientes de los elementos Frames y shell; la asignacin correcta segn sea columna, viga y muro; el agrupamiento de elementos por afinidades en ubicacin y comportamiento; la aplicacin de secciones de corte por cada piso; las restricciones de los apoyos; la definicin de diafragmas rgidos, los nudos a construirse en dichos diafragmas; la asignacin de cargas distribuidas linealmente en las vigas proveniente del peso de losa y acabado; lo que se conoce como cargas muertas y adems de las cargas vivas, aplicadas tambin sobre las vigas.

6.2 Modelacin Estructural

El modelo tridimensional de las edificaciones se muestra en la siguiente figura, que representa a un sistema flexible de varios grados de libertad para los efectos dinmicos. Para el modelado en el programa ETABS V9.7.4. Se configur los materiales que fueron utilizados en el proyecto y se puede especificar lo siguiente:

Vista 3D Mdulo 01

Vista 3D Mdulo 02

Se insertaron al software, las propiedades fsicas y mecnicas de los materiales a utilizar en todas las edificaciones. La nomenclatura C21 representa al material de concreto armado cuya resistencia a la compresin es fc=210 Kg/cm.Material

Nomenclatura

Concreto Armado

C21

A continuacin se muestran los espectros de respuestas utilizados para las diferentes edificaciones.

Espectro de Respuesta6.3 Anlisis Modal de la Estructura

Masa de la Estructura:

Segn los lineamientos de la Norma de Diseo Sismorresistente E.030, que forma parte del RNE, y considerando las cargas mostradas anteriormente, se realizaron un anlisis modal de la estructura. Para efectos de este anlisis el peso de la estructura consider el 100% de la carga muerta y el 50% de la carga viva, por tratarse de una edificacin de categora A.

Tabla de Periodos de la Estructura: El programa Etabs V9.7.4 calcula las frecuencias naturales y los modos de vibracin de las estructuras. En el anlisis tridimensional se ha empleado la superposicin de los primeros modos de vibracin por ser los ms representativos de la estructura. En la tabla se muestran los resultados de los periodos de vibracin con su porcentaje de masa participante, que indicar la importancia de cada modo en su respectiva direccin.

1 Modo de Vibrar Mdulo 01

2 Modo de Vibrar Mdulo 01

1 Modo de Vibrar Mdulo 02

2 Modo de Vibrar Mdulo 02 Periodos fundamentales en cada direccin: De las figuras ilustradas anteriormente se puede concluir que:

- En el MDULO 01; el periodo con mayor participacin de masa fue el 1 modo (direccin X-X) y el 2 modo (direccin Y-Y). Entonces para la estructura los periodos fundamentales son:

- En el MDULO 02; el periodo con mayor participacin de masa fue el 1 modo (direccin X-X) y el 2 modo (direccin Y-Y). Entonces para la estructura los periodos fundamentales son:

Mximo desplazamiento relativo de entrepiso:

El mximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado segn el anlisis lineal elstico con las solicitaciones ssmicas reducidas por el coeficiente R, no deber exceder la fraccin de la altura de entrepiso segn el tipo de material predominante. x 0.75 x R 0.007 Concreto Armado

La norma de diseo sismorresistente E.030 del RNE, establece como distorsin mxima de entrepiso el valor de 0.007 para estructuras de concreto armado.

Criterio de Superposicin:

Mediante el criterio de superposicin se podr obtener la respuesta mxima esperada R para los desplazamientos totales y relativos de entrepiso. Este valor corresponde al efecto conjunto de los diferentes modos de vibracin y se determina usando la siguiente expresin:

6.4 Resultados obtenidos del Anlisis Sismorresistente

Mximo desplazamiento del Mdulo 01 (Direccin X-X)

Mximo desplazamiento del Mdulo 01 (Direccin Y-Y)

Mximo desplazamiento del Mdulo 02 (Direccin X-X)

Mximo desplazamiento del Mdulo 02 (Direccin Y-Y)

14. Resultados de Cortante Dinmico de Entrepisos

Cortante Dinmico Mdulo 01

Cortante Dinmico Mdulo 02

14. Resultados de Cortante Esttica en la Base

Para cada una de las direcciones consideradas en el anlisis, la fuerza cortante en la base de las edificaciones no podr ser menor que el 80 % del valor calculado segn el Articulo 17 (17.3) para estructuras regulares, ni menor que el 90% para estructuras irregulares.

Peso de las Edificacin

Mdulo 01

249.95 Ton

Mdulo 02

223.17 Ton

Cortante Esttico Mdulo 01

Cortante Esttico Mdulo 01

Cortante Esttico Mdulo 02

Cortante Esttico Mdulo 02

14. Junta de Separacin Ssmicas

Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mnima s para evitar el contacto durante un movimiento ssmico.

Esta distancia mnima no ser menor que los 2/3 de la suma de los desplazamientos mximos de los bloques adyacentes ni menor que:

s = 3 + 0.004 (h 500)(h y s en centmetros)

s > 3 cm

Donde h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel considerado para evaluar s.

14. Diseo de la Losa Aligerada Unidireccional

MODULO 1: Se disear la losa aligerada del primer nivel entre los ejes 1-8

Losa Aligerada del Primer Nivel con Viguetas

Diagrama de Momentos Flectores entre los ejes 1-9

Momentos Flectores Negativo

As (Colocado) = 1.29 cm (1(1/2) > As (calculado) = 1.14 cm

Momentos Flectores Positivo

As (Colocado) = 1.29 cm (1(1/2) > As (calculado) = 0.44cm

Diagrama de Fuerza Cortante entre los ejes 1-9

(Vc (concreto) = 1.22 Ton > Vu (calculado) = 0.65 Ton

MODULO 2: Se disear la losa aligerada del primer nivel entre los ejes 1-7

Losa Aligerada del Primer Nivel con Viguetas

Diagrama de Momentos Flectores entre los ejes H-D

Momentos Flectores Negativo

As (Colocado) = 1.29 cm (1(1/2) > As (calculado) = 1.14 cm

Momentos Flectores Positivo

As (Colocado) = 1.29 cm (1(1/2) > As (calculado)= 0.44 cm

Diagrama de Fuerza Cortante entre los ejes H-D

(Vc (concreto) = 1.22 Ton > Vu (calculado) = 0.64 Ton14. Diseo de Viga

MODULO 1: Se disear la viga del eje 5 entre los ejes A-E

Diagrama de Momentos Flectores

Momento Negativo de Viga

As (Colocado) = 8.00 cm (4(5/8) > As (calculado) = 5.24 cm

Momento Positivo de Viga

As (colocado) = 8.00 cm (4(5/8)> As (calculado) = 5.65 cm

Diagrama de Cortantes

E(3/8: 1@5; 14@10; r@25MODULO 2: Se disear la viga del eje 5 entre los ejes A-E

Diagrama de Momentos Flectores

Momento Negativo de Viga

As (Colocado) = 8.00 cm (4(5/8) > As (calculado) = 5.25 cm

Momento Positivo de Viga

As (colocado) = 8.00 cm (4(5/8)> As (calculado) = 5.68 cm

Diagrama de Cortantes

E(3/8: 1@5; 14@10; r@27.5

14. Diseo de Columna

MODULO 1: El diseo abarca todas las columnas CT-1; cuya nomenclatura en el software ETABS es T80A y T80E.

Nomenclatura asignada a las columnas

Diagrama de Iteracin de la Columna CT-1 del Mdulo 1.MODULO 2: El diseo abarca todas las columnas CT-1; cuya nomenclatura en el software ETABS es T80A; T80E.

Nomenclatura asignada a las columnas

Diagrama de Iteracin de la ColumnaCT-1 del Modulo 2

14. Diseo de Zapatas (Edificacin A Bloque Central)La cimentacin de esta edificacin tiene como funcin principal transmitir las cargas tanto de gravedad como de sismo al terreno, de manera tal que no se exceda la capacidad portante o esfuerzo admisible del suelo y adems asegurando los factores de seguridad adecuados para las condiciones de estabilidad.

La capacidad portante del suelo no las da a conocer el estudio de mecnica de suelos (EMS), el cual tiene carcter de obligatorio para toda edificacin cuya rea techada sea mayor a 500mEl EMS tambin nos proporciona informacin sobre el nivel o profundidad de la cimentacin y agresividad del terreno (presencia de sulfatos, cloruros, etc.) entre otros. Para nuestro caso, de acuerdo con el EMS tenemos una capacidad portante del suelo de 1.23 kg/cm y una profundidad de cimentacin de 1.10 m, los cuales son valores caractersticos del suelo de PARCONA, que es donde se encuentra nuestra estructura.

Para el presente trabajo de diseo, el tipo de cimentacin que se eligi de acuerdo a las caractersticas y requerimientos de la estructura fueron zapatas aisladas y zapatas conectadas debido a la flexibilidad del suelo, y para un control adecuado de los asentamientos diferenciales.

1. Anlisis Estructural

Para el diseo de la cimentacin las cargas que se utilizan provienen del anlisis que se hizo en la estructura, obtenindose las cargas de gravedad y de sismo en la base de la estructura.

Para el dimensionamiento de la cimentacin las cargas a utilizar debern ser los de servicio, es decir no se debern multiplicar por 1.4, 1.7 1.25, debido a que el diseo se hace en condiciones de servicio. Por lo tanto, si las cargas de sismo se han obtenido de acuerdo a lo que indica la norma E.030, debern ser divididas por 1.25.

2. Zapatas aisladas

El diseo de la zapata consiste en dimensionarlas de manera tal que las presiones sobre el terreno no excedan la capacidad portante del mismo. Para el clculo de las presiones transmitidas al suelo existen varios mtodos de acuerdo a la distribucin de presiones que se asuma. Para el presente trabajo se han utilizado las relaciones correspondientes a una distribucin de presiones triangulares (teora de la subrasante), la cual la representamos de la siguiente manera:

MODULO 1 Y MODULO 2: El diseo abarca todas las zapatas Z-1, Z-2. Las cuales corresponden a zapatas interiores y exteriores.

ZAPATA Z-1

Se ha proporcionado una zapata Z-1 (1.30 m x 1.60 m.).ZAPATA Z-2

Se ha proporcionado una zapata Z-2 (1.10 m x 1.10 m.).14. Diseo de muros de albailera confinadaSe disear el mdulo crtico: Modulo 2 (direccin Y: albailera confinada)

Mdulo 2

Nota:

A continuacin se presenta el cuadro de resumen, mostrando el anlisis de cada muro en la direccin Y que est constituida por sistema de albailera confinada, La nomenclatura de los muros es 1y, 5y, 7y, 10y, 11y, 13y.DISEO DE MUROS DE ALBAILERIA CONFINADA

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL

INSTITUCIN EDUCATIVA N 141

EXPEDIENTE TECNICO

MEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N 141 DEL AA.HH. ELIANE KARP DE TOLEDO, DISTRITO DE PARCONA ICA ICA

MODULO 02

MODULO 01

Pg. 2 de 40

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