Download - Memoria de Cálculo Sisimica 01.08
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CONTENIDO
1. GENERALIDADES
1.1. ALCANCES
1.2. UNIDADES
2. CODIGOS Y NORMAS
3. INFORMACIN DEL SITIO
3.1. UBICACIN
3.2. ZONIFICACIN SSMICA
4. CRITERIOS DE DISEO
4.1. DISEO ESTRUCTURAL
4.2. CARGAS DE DISEO
4.2.1. CARGA MUERTA (D)
4.2.2. CARGA VIVA (L)
4.2.3. CARGAS DE SISMO (E)
5. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
5.1. ALIGERADOS
5.2. VIGAS
5.3. COLUMNAS
6. DESCRIPCION DEL PROYECTO
7. ANALISIS DE LA ESTRUCTURA
7.1. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
7.2. IRREGULARIDAD ESTRUCTURAL EN ALTURA Y PLANTA
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7.2. METODOS Y PROGRAMAS DE COMPUTO UTILIZADOS
7.3. MODELO DE LAS ESTRUCTURAS
7.3.1 ESTRUCTURA DE CONCRETO ARMADO.(PRIMER
TANTEO)
7.3.2. CARGAS
7.3.3. ANLISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE
CONCRETO ARMADO
7.4. MODELO DE LAS ESTRUCTURAS
7.4.1 ESTRUCTURA DE CONCRETO ARMADO.(PRIMER
TANTEO)
7.4.2. CARGAS
7.4.3. ANLISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE
CONCRETO ARMADO
7.4.4 CALCULO DEL CENTRO DE MASA
7.5. CONCLUSIONES
7.6. ANEXOS
7.7. PLANOS
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MEMORIA DE CLCULO
ANALISIS SISMICO DE LA EDIFCACION POR EL METODO DE ANALISIS
ESTATICO
1. GENERALIDADES
1.1. ALCANCES
La presente memoria pertenece al proyecto: ANALISIS SISMICO DE LA
EDIFICACION POR EL METODO DE ANALISIS ESTATICO
1.2. UNIDADES
Todos los clculos sern realizados usando como unidad de medida el sistema mtrico.
En los planos, todas las dimensiones se expresaran en metros y los niveles en metros
sobre el nivel del mar (msnm) o cotas referenciales tomando la cota del terreno natural
+0.00.
2. CODIGOS Y NORMAS
El anlisis ssmico del presente proyecto se ha desarrollado de acuerdo con las siguientes
Normas del Reglamento Nacionales de Edificaciones:
RNE E-020 Norma de Cargas.
RNE E.030 Norma de Diseo Sismo Resistente.
RNE E.050 Norma de Suelos y Cimentaciones.
RNE E.060 Norma de Diseo en Concreto Armado.
RNE E.070 Norma de Diseo en Albailera.
RNE E.090 Norma de Estructuras Metlicas.
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3. INFORMACION DEL SITIO
3.1. UBICACION
La zona del proyecto se encuentra ubicado en el distrito de Yarinacocha,
Provincia de Coronel Portillo, departamento de Ucayali: La puerta principal de la
edificacin colinda con la Av. Yarinacocha, por el fondo con propiedad de terceros,
derecha entrando con propiedad de terceros, y por el lado izquierdo entrando con
propiedad de terceros.
3.2. ZONIFICACION SISMICA
De acuerdo al mapa de zonificacin ssmica de la Norma de Diseo Sismo
resistente, el rea del proyecto se encuentra ubicada en la zona ssmica 2
correspondiente a una zona con sismicidad media.
Segn la Norma Tcnica E.030 y de acuerdo al Estudio de Mecnica de Suelos, con
fines de cimentacin, se considerara los siguientes valores para los anlisis
estructurales:
Factor de zona (Ucayali) : Z = 0.30 Zona 2
Factor de Suelo (S2) : S= 1.20 Suelo intermedio (Ver EMS)
Periodo :Tp= 0.60 s
Factor de uso: (C-Edif. Comunes) : U = 1.3
Factor de amplificacin ssmica : C = 2.5 (Tp/T) 2.5
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Donde "T" es el periodo fundamental de la estructura Factor de Suelo S2
Figura N01.- Mapa de Zonificacin ssmica del Per
4. CRITERIOS DE DISEO
4.1. DISEO ESTRUCTURAL
Las estructuras de concreto y acero sern diseadas por el mtodo de Diseo por
Resistencia Ultima y por Esfuerzos Permisibles.
Los sistemas estructurales as dimensionados debern ser capaces de resistir las
combinaciones de cargas indicadas en la Norma correspondiente. Asimismo, los
sistemas estructurales cumplirn con los requerimientos de servicio,
principalmente el referido a las deflexiones para las cargas de servicio.
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4.2. CARGAS DE DISEO
Las estructuras se analizaran y disearan para soportar las cargas a las que sern
sometidas durante su vida til. Los estados de carga considerados son:
4.2.1. CARGA MUERTA (D)
Incluye el peso propio de todos los elementos que conforman el sistema estructural a
analizar as como las cargas que actan permanentemente, como el peso de los
diafragmas rgidos en cada nivel, las vigas en las dos direcciones ortogonales,
columnas, sobrecimientos y la fundacin correspondiente, todos de concreto
armado, as tambin los muros de albailera, tanto portantes como tabiquera, etc.
Los siguientes valores del peso unitario (y) son usados para:
Concreto armado : 2400 Kg/m3
Concrete simple : 2000 Kg/m3
4.2.2. CARGA VIVA (L)
Comprenden las cargas que actuaran sobre la estructura en forma variable y que no
son permanentes. Entre estas se encuentran las sobrecargas en techos,
entrepisos, en plataformas, pasadizos, escaleras de acceso, peso de los equipos
electromecnicos, etc.
Las siguientes sobrecargas sern usadas en el diseo estructural:
Carga viva en Vivienda S/C = 200 Kg. /m2
Carga viva sobre estructuras de techo S/C = 100 Kg. /m2
4.2.3. CARGAS DE SISMO (E)
La evaluacin de las cargas de sismo se realizara de acuerdo a lo indicado en la
Norma Peruana de Diseo Sismo Resistente E.030. Los parmetros y la
nomenclatura a utilizarse para la evaluacin de las fuerzas ssmicas sern los
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definidos en el tem 3,2. ZONIFICACION SSMICA, del presente documento.
La norma NTE E.030 nos da la siguiente expresin para evaluar la fuerza ssmica
horizontal:
V=ZUCSP/R
P: Peso de la estructura
Para el coeficiente de reduccin a las solicitaciones ssmicas (R), se tomara el valor
correspondiente de acuerdo al sistema estructural, ya sea prticos de concreto
armado o una combinacin de prticos de concreto armados con muros de albailera
confinada (Dual), en este caso R se tomara 8 por ser una edificacin porticada.
5. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
5.1. ALIGERADOS
El peralte de las losas aligeradas, se dimensionaran teniendo en cuenta los
siguientes criterios:
H= 17 cm. Para luces menores a 4mts.
H= 20 cm. Para luces comprendidos entre 4 y 5.50 mts. H=
25 cm. Para luces comprendidos entre 5 y 6.50 mts. H=
30 cm. Para luces comprendidos entre 6 y 7.50 mts.
Debe indicarse que H expresa la altura total de la losa aligerada y por lo tanto
incluye los 5cm de losa superior.
El dimensionamiento anterior obedece para sobrecargas normales del orden
mximo de 300 a 350 kg/m2 y con aligerados armados en una direccin.
Para nuestro caso, teniendo en cuenta la sobrecarga en la vivienda (200 Kg/m2), se
tomar un aligerado de 20 cm de altura, pese a que las luces son menores a los
5.50 mts; debe indicarse tambin que esta decisin obedece a la disponibilidad del
ladrillo de techo (de 15 cm de altura) en la zona.
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5.2. VIGAS
Las vigas se dimensionaran generalmente, considerando un peralte del orden de
1/10 a 1/12 de la luz a ejes, debe indicarse que esta altura incluye el espesor de la losa
del techo. El ancho de la viga puede variar entre 0.3 a 0.5 de la altura. El R.N.E.-
Norma E-60, seala que las vigas debern tener un ancho mnimo 25 cm, para el caso
que estos formen parte de prticos o elementos sismo resistentes de estructuras de
concreto armado.
Las vigas denominadas vigas secundarias, por que no cargan losa del techo,
pueden tener menos peralte, si se admite que ellos solo reciben esfuerzos debidos al
sismo, pero no debe reducirse mucho ya que adems se estar perdiendo rigidez lateral
en esa direccin.
Se indican a continuacin dimensiones usuales de vivas:
L 5.50 mts 25x40, 30x50
L 6.50 mts 25x60, 30x60, 40x60
L 7.50 mts 25x65, 30x70, 40x70, 50x70
L 8.50 mts 30x85, 40x75, 30x80, 40x80
L 9.50 mts 30x85, 30x90, 40x85, 40x90.
Para el proyecto se utilizara vigas de 30 x 50cm. en general.
Cabe en mencin que en nuestro primer anlisis las vigas eran de 0.25 x 0.40 pero
como no cumplen con los parmetros de la norma se realiz un nuevo
predimensionamiento.
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5.3. COLUMNAS
Las columnas al ser sometidas a carga axial y momento flector, tienen que ser
dimensionadas considerando los dos efectos simultneamente, tratando de
evaluar cul de los dos es el que gobierna en forma ms influyente el
dimensionamiento.
En base a lo indicado se recomienda los siguientes criterios de
dimensionamiento:
Para edificios que tengan muros de corte en las dos direcciones, tal que la rigidez
lateral y la resistencia van a estar controlados por los muros, las columnas se
pueden dimensionar:
c =P(serv)/0.45f
Para edificios aporticados ntegramente (se recomienda no mas de 04 pisos), las
columnas deben dimensionarse mediante alguna estimacin del momento de sismo,
para este caso asumiremos columnas de 30 x 30cm. para el primer tanteo de las cuales
al final del anlisis, en las conclusiones se har un resumen de las secciones de los
elementos estructurales.
6. DESCRIPCION DEL PROYECTO
El proyecto ANALISIS SISMICO DE LA EDIFICACION POR EL
METODO DE ANALISIS ESTATICO. El proyecto consiste en la construccin
de una edificacin de uso domstico (vivienda).
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7. ANALISIS DE LA ESTRUCTURA
7.1. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
La estructura de la edificacin est compuesta de elementos verticales y
horizontales de concreto armado, como piso de la vivienda se tiene una losa
aligerada de concreto armado de 20 cm de espesor y la otra concerniente al techo
tambin tiene una losa aligerada de concreto armado de 20cm. de espesor, por su
geometra tiene una configuracin estructural REGULAR (no tienen
discontinuidades significativas horizontales y verticales en su configuracin
resistente a cargas laterales).
Configuracin Estructural del Edificio:
Se debe definir si la edificacin califica como Regular o Irregular, para ello
existen ciertas consideraciones a tomar en cuenta en la configuracin estructural
del edificio. Dichas consideraciones nos permiten evaluar la irregularidad tanto en
altura como en planta de la edificacin.
Las posibles irregularidades a tener en cuenta en altura:
Irregularidad de Rigidez - Piso Blando: El edificio no presenta esta
irregularidad, pues las reas de las columnas en cada direccin son las mismas en
todos los pisos.
Son columnas de 0.30 x 0.30 y de 0.3 x 0.6 m
Irregularidad de Masa: Como los pisos considerados en el anlisis son
similares, sus masas son aproximadamente iguales. Por tanto no presenta esta
irregularidad.
M1=M2
M1= Masa del primer pso
M2= Masa de un piso adyacente
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Irregularidad Geomtrica Vertical: Las dimensiones totales en planta son
iguales en todos los niveles y en ambas direcciones del edificio. Entonces no
existe esta irregularidad.
Discontinuidad en los Sistemas Resistentes: No existe tal discontinuidad, pues
los elementos verticales se encuentra en la misma ubicacin en todos los pisos.
Las irregularidades en planta a presentarse pueden ser:
Irregularidad Torsional: Para que una estructura sea considerada irregular por
torsin, se debe cumplir en las dos direcciones de anlisis que el mximo
desplazamiento relativo de entrepiso sea mayor a 1.3 veces el desplazamiento
relativo promedio del mismo piso. Y en los casos en que los desplazamientos
promedio sean menores al 50% del mximo permisible, no ser necesario realizar
la verificacin por torsin.
Datos de desplazamiento segn lo que nos registra el etaps es 0.0034 por lo
tanto no ser necesario verificar por torsin.
Esquinas Entrantes: El edificio presenta esquinas entrantes en ambas direcciones
cuyas dimensiones superan el 20% de las dimensiones totales en planta de cada
direccin. Por lo tanto es regular.
Discontinuidad del Diafragma: Este edificio, no presenta este tipo de
irregularidad.
Luego de analizar las diferentes irregularidades, se concluye que la estructura
califica como una ESTRUCTURA REGULAR en una direccin y se tendr que
considerar las indicaciones presentes en la Norma E.030 para edificios regulares.
7.2. METODOS Y PROGRAMAS DE CMPUTO UTILIZADOS
Para el anlisis estructural de las estructuras se utiliz el programa ETABS
versin 9.6.0 para estructura de concreto armado.
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7.3. MODELO DE LAS ESTRUCTURAS (PRIMER TANTEO)
7.31) ESTRUCTURA DE CONCRETO ARMADO.(PRIMER TANTEO)
La estructura de la edificacion tiene las siguientes dimensiones
Columnas rectangulares de 30x30 cm.
Vigas 30x50 cm
Figura N 01 Vista Isometrica
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Figura N 02.- Vista en planta
Figura N03.- Elevacin lateral
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Figura N 04.- Perspectiva superior
Figura N 05.- Eje D
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Figura N 06- Eje 2
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7.3.2. CARGAS
A.- CARGA MUERTA
La carga muerta corresponde al peso propio de la estructura, el
correspondiente clculo se adjunta en los anexos.
B.- CARGA VIVA
Al peso de la edificacin se adicionara un porcentaje de la carga viva o
sobrecarga (E.030 Capitulo IV, artculo 16-16.3).
Para este caso se toma el 25% de la carga viva y para el techo se tomara el
25%.
El clculo correspondiente se adjunta en los anexos.
C.- CARGA DE SISMO
El clculo correspondiente se adjunta en los anexos.
7.3.3. ANLISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE CONCRETO
ARMADO
a) DESPLAZAMIENTOS (PRIMER TANTEO)
Figura N 07- Desplazamientos por carga de sismo Y-Y
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Figura N 08- Desplazamientos por carga de sismo X-X
Figura N 09- Desplazamientos en el centro de masa
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Figura N 10- Vista del desplazamiento debido a la fuerza ssmica en X
VERIFICACION EN CENTRO DE MASAS
CONTROL DE LOS DESPLAZAMIENTOS DIRECCION X
ENTREPISO H
(cm)
(cm)
Analisis
(cm)
Corregido
(Distorcion)
/ H
Deriva
Deriva
E.030 CONTROL
D*0.75R
4 310 1.9035 11.421 1.6068 0.005183 0.007 OK
3 310 1.6357 9.8142 2.8020 0.009039 0.007 VERIFICAR
2 310 1.1687 7.0122 3.5832 0.011559 0.007 VERIFICAR
1 310 0.5715 3.4290 3.4290 0.011061 0.007 VERIFICAR
CONTROL DE LOS DESPLAZAMIENTOS DIRECCION Y
ENTREPISO H
(cm)
(cm)
Analisis
(cm)
Corregido
(Distorcion)
/ H
Deriva
Deriva
E.030 CONTROL
D*0.75R
4 310 2.172 13.032 1.8954 0.006114 0.007 OK
3 310 1.8561 11.1366 3.2772 0.010572 0.007 VERIFICAR
2 310 1.3099 7.8594 4.1574 0.013411 0.007 VERIFICAR
1 310 0.6170 3.7020 3.7020 0.011942 0.007 VERIFICAR
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Podemos observar que los desplazamientos no cumplen con los requisitos mnimos que nos
da el reglamento de edificacin E-030, articulo 15,15.1 Desplazamientos laterales
permisible.
RECOMENDACIONES:
En este caso como los desplazamientos no cumplen tendremos que rigidizar en los sentidos
X y Y, aumentando las secciones de las columnas y/o ubicando muros de cortes en lugares
estratgicos; pudiendo decir en lugares que no afecte a la arquitectura del proyecto;, en este
caso se utilizara columnas de 30x30 y de 60x30 cm., muros de corte de espesor de 25cm
como se podr apreciar en el siguiente plano .
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7.4. MODELO DE LAS ESTRUCTURAS (SEGUNDO TANTEO)
7.41) ESTRUCTURA DE CONCRETO ARMADO.(SEGUNDO
TANTEO)
La estructura de la edificacin tiene las siguientes dimensiones
Columnas rectangulares de 30x60 cm. y de 30X60 cm.
Vigas 30x45 cm
Placas de espesor de 25 cm.
Figura N 11- Vista isometrica
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Figura N 12- Vista en planta
Figura N 13- Vista isomtrica aparte trasera
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Figura N 14- eje 4-4
Figura N 15- eje 3-3
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Figura N 16- eje b-b
Figura N 17 eje i-i
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7.4.2. CARGAS (SEGUNDO TANTEO)
A.- CARGA MUERTA
La carga muerta corresponde al peso propio de la estructura, el
correspondiente clculo se adjunta en los anexos.
B.- CARGA VIVA
Al peso de la edificacin se adicionara un porcentaje de la carga viva o
sobrecarga (E.030 Capitulo IV, artculo 16-16.3).
Para este caso se toma el 25% de la carga viva y para el techo se tomara el
25%.
El clculo correspondiente se adjunta en los anexos.
C.- CARGA DE SISMO
El clculo correspondiente se adjunta en los anexos.
7.4.3. ANLISIS ESTRUCTURAL DE ESTRUCTURA DE CONCRETO
ARMADO
b) DESPLAZAMIENTOS (SEGUNDO TANTEO)
Figura N 18-Deformada debido a la fuerza sismica en X
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Figura N 19-Deformada debido a la fuerza sismica en Y
Figura N 20-esplazamiento en los centros de masa
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VERIFICACION EN CENTRO DE MASAS
CONTROL DE LOS DESPLAZAMIENTOS DIRECCION X
ENTREPISO H
(cm)
(cm)
Analisis
(cm)
Corregido
(Distorcion)
/ H
Deriva
Deriva
E.030 CONTROL
D*0.75R
4 310 0.8462 5.0772 1.4538 0.004690 0.007 OK
3 310 0.6039 3.6234 1.5456 0.004986 0.007 OK
2 310 0.3463 2.0778 1.3854 0.004469 0.007 OK
1 310 0.1154 0.6924 0.6924 0.002234 0.007 OK
CONTROL DE LOS DESPLAZAMIENTOS DIRECCION Y
ENTREPISO H
(cm)
(cm)
Analisis
(cm)
Corregido
(Distorcion)
/ H
Deriva
Deriva
E.030 CONTROL
D*0.75R
4 310 0.8427 5.0562 1.2330 0.003977 0.007 OK
3 310 0.6372 3.8232 1.5054 0.004856 0.007 OK
2 310 0.3863 2.3178 1.5138 0.004883 0.007 OK
1 310 0.1340 0.8040 0.8040 0.002594 0.007 OK
7.5) CONCLUSIONES
Como podemos observar en este anlisis los desplazamientos cumplen con los requisitos
mnimos de la norma peruana; ahora pasa a la otra etapa del diseo la cual es la de concreto
armado, en este caso no nos toca el anlisis y diseo de lo mencionado.
Cabe recalcar que las dimensiones de los elementos estructurales pueden variar en el diseo de
concreto armado como por ejemplo las bases de las vigas, espesor de las placas entre otros, de
las cuales fuera necesario analizar nuevamente el comportamiento ssmico de la estructura a
analizar.