PROYECTODISEO ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE CUATRO (4) NIVELES PARA USOS RESIDENCIAL EN LA CIUDAD DE CARTAGENA-BOLIVAR

MEMORIA DE CALCULOS Y DISEO ESTRUCTURAL

SEBASTIAN ALTAMIRANDA MARTELOHERNAN MORALES SALASMAURICIO MORALES PUERTA

UNIVERSIDAD DE CARTAGENACARTAGENA DE INDIAS D. T Y C.2015

Generalidades del ProyectoLocalizacin El proyecto estructural a desarrollar se encuentra ubicado en la ciudad de Cartagena- Bolvar; De acuerdo con los efectos locales descritos en la Norma Sismo resistente y al mapa de zonificacin ssmica de la NSR 10 de Colombia, el rea del proyecto se encuentra dentro de la zona de amenaza ssmica baja.

Descripcin del ProyectoEl proyecto contempla el diseo sismo resistente de la estructura de un edificio, correspondiente a un complejo residencial de veinte (20) apartamentos dplex con mezanine. Cada apartamento consta de sala, concina, dos (2) alcobas, dos (2) baos.

AlcanceEl diseo y configuracin estructural, y en particular la solucin dada, solo cobija a esta edificacin y hasta una altura de cuatro (4) pisos.

Sistema EstructuralLa edificacin est constituida por una estructura de cuatro (4) niveles conformada por prticos de hormign reforzado. Adems el entrepiso est conformado por vigas secundarias que trabajan en compaa con una losa maciza diseada en una direccin. El diseo estructural de la cubierta es anlogo a los niveles de la estructuras, usando prticos, y entrepiso con vigas secundarias y losa maciza. Todo lo anterior cumpliendo con los criterios de resistencia, rigidez y ductilidad exigidos en la NSR- 10.

Evaluacin de Cargas

Carga MuertaCielo raso (Tabla B.3.4.1-1. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de rea en planta Carga (Kgf/m2) M2 de rea en planta

Ductos mecnicos0.2020

Paete en yeso o concreto0.2525

Total0.4545

Pisos y acabados (Tabla B.3.4.1-3. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de rea en planta Carga (Kgf/m2) M2 de rea en planta

Baldosa cermica (20 mm) sobre 25 mm de mortero1.10110

Cubierta (Tabla B.3.4.1-4. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de rea en planta Carga (Kgf/m2) M2 de rea en planta

Lamina de yeso, 12 mm 0.1010

Recubrimiento de muros (Tabla B.3.4.2-1. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de superficie vertical Carga (Kgf/m2) M2 de superficie vertical

Baldosn de cemento 0.8080

Enchapes (Tabla B.3.4.2-3. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de superficie verticalCarga (Kgf/m2) M2 de superficie vertical

Enchape cermico 0.015 (por mm de espesor)15 (por cm de espesor)

Muros (Tabla B.3.4.2-4. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de superficie verticalCarga (Kgf/m2)M2 de superficie vertical

Mampostera maciza de concreto (sin paetar) 3.10 ( e=150 mm)310 ( e=150 mm)

Ventanas (Tabla B.3.4.2-5. NSR-10)

ComponenteCarga (kN/m2) M2 de superficie verticalCarga (Kgf/m2)M2 de superficie vertical

Muros cortina de vidrio, entramado y marcos0.5050

Ventana, vidrio, entramado y marco 0.45 45

Carga Viva Ventanas (Tabla B.4.2.1-1. NSR-10)

Ocupacin o usoCarga (kN/m2) M2 de rea en plantaCarga (Kgf/m2)M2 de rea en planta

Residencial Balcones 5.0500

Cuartos privados y sus corredores1.8 180

Escalera3.0300

Cargas de VientoTeniendo en cuenta las condiciones estructurales del proyecto, la Velocidad de viento en la zona de influencia de la ciudad de Cartagena, Segn la discriminacin dada en la norma NSR- 10, Las cargas de viento se calculan por medio del Mtodo Simplificado.La velocidad bsica de viento V se determina de acuerdo con la Figura B.6.4-1Para Cartagena, que hace parte de la Regin 5, se tiene:

El factor de importancia I para el proyecto es 1.0 de acuerdo con la seccin (A.2.5)La categora de exposicin es B, de acuerdo con la seccin (B.6.5.6.3)El coeficiente de ajuste por altura y exposicin, se determina de acuerdo con la figura B.6.4-2, as:

Sistema PrincipalLas presiones de viento de diseo simplificado, Ps, representan la presin neta (suma de presines internas y externas). Se calcula de acuerdo a la ecuacin B.6.4-1, as:

Kzt= 1De acuerdo con la figura B.6.4-2. Ps10 horizontal ms crtica para velocidades de viento de 130 km/h2 es 0.5 y vertical es 0.6Luego Ps = 0.65

MaterialesLa resistencia especificada para el concreto a utilizar en la estructura, se ha determinado como fc = 24.5 MPa = 3500 psi = 245 kg/cmMdulo de elasticidad del concreto: Para establecer la elasticidad del concreto utilizado para el anlisis y por ende la construccin del proyecto, se han observado las siguientes recomendaciones de la norma:Para concreto de densidad normal, Ec puede tomarse como: (MPa) (C.8.5.1)Mdulo de Elasticidad = 23263.81 MPaDensidad del concreto reforzado= 2400 kg/m = 2.40 ton/ mDensidad del mortero de piso = 1800 kg/m = 1.80 ton/mDensidad del mortero cielorraso = 2100 kg/m = 2.10 ton/mLmite de elasticidad del acero: Para la construccin de la obra deber adquirirse Acero de Refuerzo Corrugado con un lmite de elasticidad mnimo de Fy = 420MPa, las condiciones de elasticidad del mismo se asumirn de acuerdo con las condiciones de la norma: Mdulo de elastidad del acero de refuerzo: El mdulo de elasticidad para el acero de refuerzo no pre esforzado puede tomarse como Es =200 000 MPa (C.8.5.5)Acero de Refuerzo fy = 420 MPa = 60000 psi = 4200 kg/cm para #3 (corrugado)Acero de Refuerzo fy = 240 MPa = 35000 psi = 2400 kg/cm para < #3 (corrugado)La carga a nivel cubierta corresponde a los elementos diseados de acuerdo a la configuracin de la solucin arquitectnica y estructural.

Ssmica Anlisis Estructural de la EdificacinDe acuerdo con la ubicacin geogrfica de la edificacin, segn el Apndice A-3 NSR- 10, se encuentra que est ubicada en Zona de Amenaza Ssmica Baja, luego el coeficiente de aceleracin pico efectiva es Aa = 0.10 y el coeficiente de velocidad pico efectiva Av= 0.10. Por tal razn, se analizar la estructura sometida a cargas gravitacionales y a fuerzas ssmicas.Espectro de DiseoCoeficiente de sitioLos efectos locales segn el tipo de suelo en el que trabaja es de D tabla A.2.4- 1 NSR-10.(informacin suministrada por el constructor), correspondiente a un perfil con una velocidad de la onda de cortante entre 180 y 360 m/s, por tanto los efectos locales segn el tipo de suelo es S = 0.75 de acuerdo a A.2.4-1 y A.2.4-2 NSR-10.Coeficiente de ImportanciaConsiderando que es una edificacin destinada a el grupo de uso es I, por tanto el coeficiente de importancia es I = 1.0 segn la seccin A.2.5.1 - NSR-10.

Coeficientes de Amplificacin del sueloEl coeficiente de amplificacin Fa= 1.6, del suelo para la zona de periodos cortos del espectro, se determin de acuerdo a la figura A.2.4-1El coeficiente de amplificacin Fv=2.4, del suelo para a zona de periodos intermedios del espectro, se determin de acuerdo a la figura A.2.4-2

Espectro de aceleracin La forma del espectro elstico de aceleracin, Sa expresada como fraccin de la gravedad, para un coeficiente de 5% del amortiguamiento crtico, que se debe utilizar en el diseo, se da en la figura A.2.6-1.Para este caso:Tc= 0.72 seg de acuerdo a la ecuacin A.2.6-2TL= 5.76 seg de acuerdo a la ecuacin A.2.6-4El periodo para la estructura del proyecto Ta, es determinado de acuerdo a la forma alternativa por medio de la ecuacin A.2.3-4 Para el caso del proyecto Ct= 0.047 y = 0.9 de acuerdo a la tabla A.4.2-1.Ta= 0.58 segTeniendo en cuenta que Ta