ANALISIS ESTRUCTURAL

La ingeniería estructural tiene por objeto el diseño de estructura. Toda estructura se construye con un propósito definitivo que constituye su función y esta puede ser encerrar un espacio, contener o retener un material, transmitir cargas al terreno entre muchas cosas. Este objetivo tiene que cumplir los aspectos de seguridad, funcionalidad, economía, además se debe considerar el aspecto estético.

INTRODUCCIÓN

El proyecto de estructuras contempla el diseño de una edificación de 4 niveles “Construcción de una vivienda” de concreto armado, el análisis y diseño fue realizado teniendo en cuenta la distribución arquitectónica de ambientes y densidad de muros para plantear el sistema resistente ante cargas verticales y horizontales que satisfacen los requerimientos mínimos de resistencia de los materiales y la normativa del Reglamento Nacional de Edificaciones.

El análisis y diseño de cada uno de los módulos se ajusta a las exigencias de la Norma Peruana de Estructuras. El análisis sísmico se ha realizado en base a las disposiciones del RNE E - 30:

JUSTIFICACION

Un sistema estructural óptimo, conlleva que todos sus elementos trabajen conjuntamente, de modo que pueda tener serviciabilidad a costo razonable, teniendo las estructuras de Concreto Armado, grandes ventajas comparativas respecto a otros sistemas estructurales; se ha adoptado para el presente proyecto un sistema estructural aporticada de Concreto Armado con muros de corte y albañilería confinada de modo que cumpla con los requerimientos de funcionalidad frente a solicitaciones sísmicas.

NORMAS EMPLEADAS.

Para el análisis y diseño se hace uso del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) a través de las siguientes normas:

Norma técnica de edificación E - 020 Cargas. Norma técnica de edificación E - 030 Diseño Sismo Resistente Norma técnica de edificación E – 050 Suelos y Cimentaciones Norma técnica de edificación E – 060 Concreto Armado Norma técnica de edificación E – 070 Albañilería

ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO.

El tipo de estructura que se va a usar es el sistema de pórticos conformado por vigas y columnas de concreto armado cuya función es soportar las cargas de gravedad de la edificación y resistir las solicitaciones de las cargas y las fuerzas laterales a las que estará sujeta la misma.

Se ha definido la dirección X-X como la dirección DEL EJE PRINCIPAL (ejes A hasta F) y la dirección Y-Y con los EJES SECUNDARIOS (1 hasta 4)

CONFIGURACIÓN Y ESTRUCTURACIÓN.

Vigas: con la finalidad de darle mayor rigidez lateral a la edificación, las vigas serán peraltadas en ambas direcciones, la dirección principal para cargas de gravedad será la dirección Y-Y. Siendo la dirección de soporte para cargas laterales en ambas direcciones de la estructura.

Columnas: la orientación del peralte de las columnas es en ambas direcciones con el fin de darle rigidez lateral para condiciones de cargas dinámicas.

CARGAS ADOPTADAS

Según la norma E.020 de Cargas del RNE. Esta Norma se complementa E.030 diseño sismo resistente y con las Normas propias de diseño de los diversos materiales estructurales.

CARGA:

Fuerza u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construcción, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos.

a) CARGA MUERTA: Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, en el siguiente cuadro se muestra las cargas muertas que se usara en el metrado de nuestro hospital.

Losa aligerada (e=0.25 m.) : 350 Kg/m². Acabados : 100 Kg/m². Peso específico del Concreto : 2400 Kg/m³ Peso específico de Albañilería (ladrillo) : 1900 Kg/m³.

b) CARGA VIVA:

Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificación. Para el metro de cargas del hospital se tiene las siguientes cargas.

Salas de operación, laboratorio : 400 Kg/m². Zonas de servicios.

Cuartos de pacientes : 300 Kg/m². Laboratorios : 300 Kg/m². Corredores y escaleras : 250 Kg/m2.

CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

SUPERESTRUCTURA

El sistema estructural planteado para el soporte de cargas de la edificación, consta de elementos vigas y columnas (pórticos), muros de corte. En los entrepisos la estructura de soporte de cargas está constituida por losas aligeradas, las mismas que transmiten las cargas de gravedad a elementos horizontales (Vigas), los elementos vigas transmiten las cargas provenientes de las losas a elementos verticales que trabajan principalmente a flexo compresión (Columnas), para la disipación de las mismas a través de las cimentaciones al terreno natural.

Asimismo dentro de las consideraciones de análisis dinámico se prevé la rigidez de la estructura, de forma que su comportamiento frente a estas solicitaciones sea el esperado, evitando desplazamientos relativos de entrepisos mayores a los estipulados en las RNE.

CONFIGURACIÓN Y ESTRUCTURACIÓN.

Simplicidad y simetría.

Respecto a la simplicidad de la estructura del hospital de especialidad, como podemos ver según las especificaciones de la estructura es fácil de idealizar y ver su comportamiento ya que son sistemas a porticados.

Respecto a la simetría de la estructura como se observa en la siguiente figura es asimétrico y por ello hay presencia de efectos torsionales que perjudican enormemente la estructura y por este motivo es necesario hacer separaciones en cuerpos simétricos mediantes juntas sísmicas para un mejor comportamiento de la estructura como vemos separo en tres áreas A1, A2 y A3.

Resistencia y ductilidad.

La ductilidad en las estructuras es absolutamente esencial para el buen desempeño de éstas durante un terremoto, especialmente en estructuras aporticadas, ya que éstas tienen poca resistencia lateral. Para lograr una mayor ductilidad en los elementos de concreto armado se debe evitar que los elementos fallen por cortante, esto se logra aumentando el requerimiento de acero transversal. La deformación del acero absorbe la energía sísmica y aplaza el daño absoluto de la estructura.

Este edificio es diseñado de tal forma que, en un raro caso de que las fuerzas sísmicas sean más altas que las que indican las normas, los elementos se deformen pero no se rompan. De esta forma la estructura disipará la energía del terremoto por medio de las grietas.En general, un edificio con gran resistencia es poco deformable, y el desplazamiento que sufre un edificio de poca resistencia es alto. Por lo tanto, se deberá proporcionar resistencia suficiente a un edificio con poca ductilidad y se deberá proporcionar ductilidad suficiente a un edificio con poca resistencia.

Hiperestaticidad y monolitismo.

La estructura en estudio tiene un comportamiento o disposición hiperestática y ello asegura y logra una mayor resistencia en nuestro pórtico o estructura.

Uniformidad y continuidad de estructura.

La estructura en estudio es uniforme y continua desde el primer hasta el último piso y no presenta cambios bruscos de rigidez ya que si fuera lo contrario provocaría una concentración de esfuerzos y ello provocaría el colapso de la estructura y más peligroso con un hospital.

Rigidez lateral.

La estructura presenta una losa aligerada de rigidez lateral discontinua ya que la losa tiene espacios vacíos y en los cantos es asimétrico por ello es necesario que pase la vigas por los 4 lados de los espacios vacio.

Diafragma rígida.

Debe tenerse especial cuidado en las reducciones de planta con zonas tipo puente. Las estructuras alargadas en planta tienen mayor posibilidad de sufrir diferentes movimientos sísmicos aplicados en sus extremos, situación que puede producir resultados indeseables. Una solución a este problema es independizar el edificio en dos o más secciones, mediante juntas de separación sísmica, que deben ser debidamente detalladas y construidas para evitar el choque de dos edificaciones vecinas.

Elementos no estructurales.

La estructura está conformada básicamente por pórticos, con abundancia de tabiquería, por ello esto no se podrá despreciar en el análisis pues su rigidez será apreciable.

Para mejorar el comportamiento de elementos no estructurales será necesario independizar los tabiques, también es necesario la participación de los muros portantes de albañilería confinada como muros de corte.

Sub-estructura o cimentación.

El suelo donde la estructura se va a ejecutar debe ser compatible con el tipo de cimentación empleado. Así por ejemplo, un suelo blando puede no ser compatible con cimentaciones superficiales aisladas convencionales y un suelo rígido no requiere de cimentaciones profundas.

ESTRUCTURACION: Es la parte más importante del proyecto en la cual se elegirá el tipo de estructura que vendrá a soportar finalmente, el peso propio del edificio, sobrecarga y probables acciones del sismo.

Se trabaja sobre el planteamiento arquitectónico del edificio, el cual si es posible podrá ser alterado ajustándose a las necesidades del planteamiento estructural de la edificación.

En el caso del presente proyecto tenemos 4 ejes principales y 5 ejes secundarios, unas columnas intermedias para la estabilización de la escalera interior.

Se hará uso de columnas con sección rectangular. La altura del primer nivel es 4.25 m y de los restantes es de 2.65 m.

CARGAS DE DISEÑO:

1. Se consideran:

1.1. Cuadro de peso de losa por espesor

Losa t=cm. Peso de losaKg./m2

17 28020 30025 35030 42035 47540 530

1.2. Cuadro de pesos de piso terminado

Piso parquet 30 Kg/m2Maderamachihembrada

20Kg/m2

Cemento acabado 100 Kg/m2Cerámico 100 Kg/m2

1.3. Cuadro de peso de muros

Muro de Cabeza 520 Kg/m2

Muro de soga 290 Kg/m2

1.4. Cargas de trabajo por resistencia ultima

1.5 Cm + 1.8Cv Cm=Carga muerta1.25(Cm+Cv+Cs) Cv=Carga Viva0.9Cm+1.25Cs Cvi=Carga de Viento1.5Cm+1.8Cv+1.8Ce Cs=carga de sismo0.9Cm+1.8Ce F=carga hidráulica1.25(Cm+Ct+Cvi) Ce=Empuje de suelos1.5Cm+1.5Ct Ct=Efecto de temperatura1.5Cm+1.8Cv+1.5F0.9Cm+1.8F

MATERIALES:

Se especifican: Del Concreto:

Para vigas y columnas:

F c'=210 kg

cm2

Para cualquier tipo de armadura

F y=4200kg

cm2