memoria de calculo jardin piloto habilitacion
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MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL
Ing. William Conrad Galicia Guarniz Page 1
MEJORAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA
JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD
MEMORIA DE CLCULO DE ESTRUCTURAS Este documento forma parte integral del proyecto estructural de MEJORAMIENTO
DE LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR,
PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD
El proyecto comprende la construccin del DE LA INSTITUCION EDUCATIVA XXXXX,
DISTRITO DEL PROVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD, el cual se
encontrara ubicado en el distrito del Porvenir, Provincia de Trujillo perteneciente al
Departamento de la Libertad. El Proyecto es destinado para educacin, esta conformado por 03
Aulas. Cuenta con la siguiente distribucin arquitectnica dentro del proyecto:
DISTRIBUCION GENERAL DEL PROYECTO
El diseo estructural del LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO se orienta a
proporcionar adecuada estabilidad, resistencia, rigidez y ductilidad frente a solicitaciones
provenientes de cargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales y eventos ssmicos.
El diseo ssmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEO SISMORRESISTENTE del
Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales:
La estructura no debera colapsar, ni causar daos graves a las personas debido a
movimientos ssmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.
La estructura debera soportar movimientos ssmicos moderados, que puedan ocurrir en
el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daos dentro de lmites
aceptables.
ZONA A MEJORAR ZONA A MEJORAR
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Estos principios guardan estrecha relacin con la Filosofa de Diseo Sismorresistente de la
Norma:
Evitar prdidas de vidas
Asegurar la continuidad de los servicios bsicos
Minimizar los daos a la propiedad
DIAFRAGMA RGIDO
La cimentacin consiste en cimentacin de cimientos corridos y ensanches de cimientos para
muros de albailera y columnas, respectivamente. La cimentacin se constituye as en el
primer diafragma rgido en la base de la construccin, con la rigidez necesaria para controlar
asentamientos diferenciales.
Los techos estn formados por losas aligeradas que adems de soportar cargas verticales y
transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la funcin de formar un Diafragma Rgido
Continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos
laterales.
Se ha buscado cumplir con las recomendaciones sobre la relacin entre las dimensiones de los
lados de las losas de tal forma que no se exceda de 4 de tal manera que se comporte.
Estructuralmente viable.
CONFIGURACIN DEL EDIFICIO
El Sistema Estructural Predominante en la direccin X es el Sistema Aporticado y en la
direccin Y Albailera Confinada, de esta manera la norma principal que rige su diseo es la
E060 y E070 del RNE.
Se han incluido columnas en forma de L y T, a manera que tenga un buen comportamiento
estructural. Adems se cuenta con vigas peraltadas de 25x60cm y 25x40cm.
Las losas aligeradas se han dimensionado con 20cm de espesor.
Todo el concreto de las estructuras es de 210 kg/cm2.
La configuracin busca satisfacer los siguientes requisitos:
Planta simple
Simetra en distribucin de masas y disposicin de muros, compensada con la adicin de
prticos.
Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lo mismo en
altura.
Regularidad en planta y elevacin sin cambios bruscos de rigidez, masa o
discontinuidades en la transmisin de las fuerzas de gravedad y horizontales a travs de
los elementos verticales hacia la cimentacin.
Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificacin.
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Cercos y tabiques aislados de la estructura principal.
Evaluacin de la configuracin:
Irregularidad de Rigidez Piso Blando. No presenta.
Irregularidad de Masa. Si presenta.
Irregularidad Geomtrica Vertical. Si presenta.
Discontinuidad en el Sistema Resistente. No presenta.
Irregularidad Torsional. Si presenta.
Esquinas Entrantes. Si presenta.
Discontinuidad del Diafragma. No presenta.
La estructura clasifica como Irregular.
ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL
Se emple el programa de anlisis estructural Etabs 9.7.1 que emplea el mtodo matricial de
rigidez y de elementos finitos. Se model la geometra de la estructura y las cargas actuantes.
1. CARGAS
A continuacin se detallan las cargas consideradas en el anlisis por gravedad:
Concreto 2400 kg/m3
Piso acabado 100 kg/m2
s/c sobre techos 300 kg/m2
s/c en corredores 400 kg/m2
Las caractersticas de los materiales consideradas en el anlisis y diseo estructural fueron:
Concreto fc = 210 kg/cm2 Ec = 2 173 000 T/m2
Acero: fy= 4200 kg/cm2 con elongacin mnima del 9%. No se permite traslapar
refuerzo vertical en zonas confinadas en extremos de soleras y columnas.
2. MODELO ESTRUCTURAL
El modelo empleado para vigas y columnas consisti en barras de eje recto que incluyen
deformaciones por flexin, carga axial, fuerza cortante y torsin.
Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte de rigidez de cada elemento
estructural. Para modelar los muros de albailera se emplearon elementos tipo Shell (Areas)
que incluyen el efecto de membrana y de flexin.
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Fig. 1. Modelo Estructural
Fig. 2. Geometria de Secciones del Proyecto
3. MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO MODAL Y SSMICO
Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran a nivel
del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio de las vigas y
columnas se consideran distribuidas en toda su longitud. Luego el programa lleva la masa de
los elementos estructurales hacia los nudos extremos.
En el clculo de la masa de la estructura se consider el 50% de la carga viva (Art.
16.3 NTE E.030).
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4. ANLISIS SSMICO
Se realiz un Anlisis Ssmico Dinmico por Superposicin Modal Espectral.
Los parmetros empleados para el clculo del Espectro de Respuesta fueron:
Factor de Zona Z = 0.4 (Zona 1)
Factor de Uso U= 1.5 (Categora C - Edificaciones Comunes)
Factor de Suelo S = 1.2 (Segn E.M.S. ING. ENRIQUE LUJAN SILVA)
Periodo que define la Plataforma del Espectro Tp = 0.6
Factor de Reduccin de Fuerza Ssmica Rx = 8 (); Ry = 6( )
De esta forma el factor ZUSg/Rx = 1.177
ZUSg/Rx = 1.570
Para la superposicin de los modos se emple la frmula de la Combinacin Cuadrtica
Completa contemplando un 5% de amortiguamiento crtico.
ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES RNE E.030
Z = 0.4
U = 1.5
S = 1.2
Tp = 0.6
Rx = 6
Ry = 4.50
ZUS/Rx = 0.30
ZUS/Ry = 0.40
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T Sa x Sa y C = 2.5(Tp/T)
0 0.300 0.400 2.5
0.5 0.300 0.400 2.50
0.55 0.300 0.400 2.50
0.60 0.300 0.400 2.50
0.65 0.277 0.369 2.31
0.70 0.257 0.343 2.14
0.75 0.240 0.320 2.00
0.80 0.225 0.300 1.88
0.85 0.212 0.282 1.76
0.90 0.200 0.267 1.67
0.95 0.189 0.253 1.58
1.00 0.180 0.240 1.50
ANALISIS ESTATICO CORTANTES ESTATICOS EN LA BASE Modulo
Story Shears
Story Load Loc P VX VY
STORY1 SXX Bottom 0 -117.66 0
STORY1 SYY Bottom 0 0 -156.88
STORY1 SX Bottom 0 98.81 0
Como vemos que se cumple la condicin: (con un aceptable + / - 5%)
0.90 x V esttico / V dinmico
FACTOR DE ESCALA
Vx Vy
Vestatico 117.66 156.88
Vdinamico 98.81 132.26
Vdin/Vest 0.84 0.84
Fact. Min 0.90 0.90
Factor Amp 1.07 1.07
Es necesario escalar dado que no se cumple la condicin sealada entre el Anlisis Esttico y
Dinmico.
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VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGN LA NORMA E030. RNE
Control de Derivas del Modulo
5. COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL
Se consideran las combinaciones exigidas por la Norma E060
C1 1.4 D + 1.7 L
C2 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SX
C3 0.9 D + 1.0 SX
C4 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SY
C5 0.9 D + 1.0 SY
Para el diseo de vigas se trazaron las envolventes de fuerzas.
6. DISEO ESTRUCTURAL
Para el diseo de vigas y columnas se siguen los lineamientos del RNE cuyas frmulas y
factores de cargas son las provenientes a los de la norma E060.
Para el trazo de los planos se verifica que las cuantas de diseo sean mayores a la mnima y
menores a la mxima estipuladas en la Norma E060.
DISEO DE ALIGERADO Se verificar el diseo del pao general del proyecto.
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Se ha procedido a carga a la vigueta con las respectivas cargas muertas y vivas, realizando
adems la debida alternancia de cargas vivas.
Anlisis Estructural
ALTERNANCIA DE CARGAS
DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES
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Diseo por Flexin
Diseo por Flexin
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Diseo por Cortante DIAGRAMA DE
ENVOLVENTE DE FUERZAS CORTANTES
Como podemos apreciar todas zonas de los cortantes supera la resistencia al cortante
proporcionado por el concreto, de esta manera es necesario utilizar ensanches de viguetas,
para los cortantes cercanos a los apoyos extremos.
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Diseo de Aliegrado final
DISEO DE VIGAS
Diagrama de Momento Flector del Prtico de Anlisis
DISEO POR FLEXION
Se proceder con el diseo del prtico presentado que corresponde al prtico ms cargado
dentro de la estructura (Eje D en Plano de Encofrados del Proyecto). Para ello seleccionamos
uno de los momentos ms crticos de las vigas.
En la imagen anterior se muestra los momentos provenientes de la combinacin de Envolvente
de combinaciones.
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De tal manera que para M(+) = 23.76 Ton.m, ser necesario utilizar:
As = 13.02 cm --> 33/4+ 35/8, que resiste Mm = 24.97 Ton.m, satisfaciendo de esta manera la solicitacin (incluyendo sismo). (As min=4.37 cm)
Este acero ser corrido de extremo a extremo.
Para el M(-) = 29.58. Ton.m (del Anlisis Estructural / Extremo Derecho) ser necesario As =
16.83 cm --> 63/4, que resiste Mu = 29.75 Ton.m
El requerimiento se satisface con la siguiente disposicin de acero:
Diseo de Final de Viga
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DISEO POR CORTANTE
Los cortantes en la derecha y en la izquierda, respectivamente (medidos a la distancia d del
apoyo) son los siguientes:
Vu d = 12.10 Ton (izquierda); Vu d = 14.41 Ton (derecha)
Como podemos apreciar los cortantes actuantes en la viga no supera el cortante resistente
propuesto con un arreglo de 1 3/8": 1 a .05, 9 @ .125, rto. @ .15 c/ext, lo cual puede
resistir:
b = 30 cm h = 60 cm rec = 3 cm d = 65 cm f'c = 210 kg/cm2
fy = 4200 kg/cm2
Estribo = 0.71 cm2 Vc = 8.83 ton Vs = 24.36 ton s = 9.5 cm Separacin a usar
2h = 140 cm
Concluyendo que el estribaje propuesto es el correcto.
DISEO DE MURO DE ALBAILERIA Se proceder a la verificacin del muro de albailera correspondiente al Modulo, cuyo muro se
encuentra ubicado en el Eje E.
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Diseo Final de Muro de Albaileria
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DISEO DE COLUMNAS
Story Column Load P (Tonf) M2 (Tonf-m) M3 (Tonf-m)
STORY3 C23 14CM17CV -22.82 -0.001 1.417
STORY3 C23 14CM17CV -20.41 0 -1.173
STORY3 C23 14CM17CV -16.66 0 -0.224
STORY3 C23 09CMSX MAX -15.71 0.001 -0.771
STORY3 C23 09CMSX MAX -14.25 0.003 -1.617
STORY3 C23 09CMSX MAX -9.88 0.003 -0.623
STORY3 C23 09CMSX MIN -7.99 0.009 -1.47
STORY3 C23 09CMSX MIN -18.18 100.126 1.585
STORY3 C23 09CMSX MIN -16.02 64.732 -0.95
STORY3 C23 09CMSY MAX -13.44 64.703 -0.072
STORY3 C23 09CMSY MAX -12.59 50.785 -0.612
STORY3 C23 09CMSY MAX -11.28 29.275 -1.256
STORY3 C23 09CMSY MIN -8.22 29.251 -0.449
STORY3 C23 09CMSY MIN -6.53 1.424 -1.173
STORY3 C23 09CMSY MIN -21.09 -100.128 0.785
STORY3 C23 125CMCVSX MAX -18.94 -64.731 -1.035
STORY3 C23 125CMCVSX MAX -15.18 -64.703 -0.313
STORY3 C23 125CMCVSX MAX -14.34 -50.782 -0.683
STORY3 C23 125CMCVSX MIN -13.03 -29.268 -1.446
STORY3 C23 125CMCVSX MIN -8.78 -29.244 -0.582
STORY3 C23 125CMCVSX MIN -7.09 -1.407 -1.27
STORY3 C23 125CMCVSY MAX 0.01 2.487 6.423
STORY3 C23 125CMCVSY MAX 2.16 1.607 -0.458
STORY3 C23 125CMCVSY MAX -2.36 1.606 1.407
STORY3 C23 125CMCVSY MIN -1.51 1.262 -0.173
STORY3 C23 125CMCVSY MIN -0.21 0.73 -0.088
STORY3 C23 125CMCVSY MIN -4.55 0.729 0.386
STORY2 C23 14CM17CV -2.86 0.045 -0.533
STORY2 C23 14CM17CV -39.28 -2.49 -4.053
STORY2 C23 14CM17CV -37.12 -1.606 -1.526
STORY2 C23 09CMSX MAX -26.26 -1.605 -1.792
STORY2 C23 09CMSX MAX -25.41 -1.259 -1.122
STORY2 C23 09CMSX MAX -24.11 -0.723 -2.614
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STORY2 C23 09CMSX MIN -12.45 -0.723 -1.418
STORY2 C23 09CMSX MIN -10.76 -0.028 -1.91
STORY2 C23 09CMSX MIN -10.18 100.125 0.984
STORY2 C23 09CMSY MAX -8.63 64.732 -0.487
STORY2 C23 09CMSY MAX -7.53 64.703 0.006
STORY2 C23 09CMSY MAX -6.92 50.785 -0.293
STORY2 C23 09CMSY MIN -5.98 29.275 -0.566
STORY2 C23 09CMSY MIN -4.76 29.251 -0.168
STORY2 C23 09CMSY MIN -3.54 1.422 -0.525
STORY2 C23 125CMCVSX MAX -13.09 -100.129 0.184
STORY2 C23 125CMCVSX MAX -11.54 -64.731 -0.571
STORY2 C23 125CMCVSX MAX -9.27 -64.703 -0.234
STORY2 C23 125CMCVSX MIN -8.66 -50.782 -0.364
STORY2 C23 125CMCVSX MIN -7.72 -29.268 -0.756
STORY2 C23 125CMCVSX MIN -5.31 -29.245 -0.301
STORY2 C23 125CMCVSY MAX -4.09 -1.409 -0.622
STORY2 C23 125CMCVSY MAX 8.01 2.487 5.822
STORY2 C23 125CMCVSY MAX 9.56 1.607 0.005
STORY2 C23 125CMCVSY MIN 3.55 1.606 1.486
STORY2 C23 125CMCVSY MIN 4.16 1.262 0.146
STORY2 C23 125CMCVSY MIN 5.1 0.73 0.602
STORY1 C23 14CM17CV -1.09 0.729 0.667
STORY1 C23 14CM17CV 0.13 0.043 0.115
STORY1 C23 14CM17CV -31.28 -2.49 -4.654
STORY1 C23 09CMSX MAX -29.73 -1.606 -1.063
STORY1 C23 09CMSX MAX -20.35 -1.605 -1.713
STORY1 C23 09CMSX MAX -19.74 -1.259 -0.804
STORY1 C23 09CMSX MIN -18.8 -0.723 -1.924
STORY1 C23 09CMSX MIN -8.98 -0.723 -1.137
STORY1 C23 09CMSX MIN -7.76 -0.03 -1.262
DISPOSICION DE REFUERZO EN COLUMNA T
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DIAGRAMAS DE INTERACCION DE COLUMNA T
Se muestra los respectivos diagramas de interaccin de la columna y se puede apreciar que las combinaciones P-M caen dentro del diagrama por lo que se considera que el diseo es correcto. DISEO DE CIMENTACION Verificacin de Esfuerzos en el terreno
Modelacion Tridimensional dela Cimentacin
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Del Anlisis Estructural tenemos:
Esfuerzos sobre el terreno, se pude visualizar que no supera el 11.80 ton/m2 (1.18 kg/cm2)
Diagramas de Momentos Flectores de Zapatas Aisladas
Diseo Final De Zapata.
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Se procedera a disear la viga de cimentacion de 30x70 correspodiente al eje 1 del mdulo. A
continuacin se detalla el proceso:
Diagramas de Momentos Flectores de las Vigas de Cimentacin
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BIBLIOGRAFA
1. Norma Tcnica de Edificacin E.020 Cargas. SENCICO. 2006.
2. Norma Tcnica de Edificacin E.030 Diseo Sismorresistente. SENCICO. 2006.
3. Norma Tcnica de Edificacin E.050 Suelos y Cimentaciones. SENCICO. 2006.
4. Norma Tcnica de Edificacin E.060 Concreto Armado. SENCICO. 2009.
5. Norma Tcnica de Edificacin E.070 Albailera. SENCICO. 2006.
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