EVALUACION ESTRUCTURAL DE LA CONSTRUCCION DEL ESTADIO DE CONDEBAMBA

PROYECTO : CONSTRUCCION PUESTO DE SALUD PAMPAHUITE

EVALUACION ESTRUCTURAL DE LA CONSTRUCCION PUESTO DE SALUD PAMPAHUITE1.- ALCANCES

Este documento se refiere al anlisis y diseo estructural, luego de una verificacin del diseo de las estructuras para la construccin del PUESTO DE SALUD PAMPAHUITE, distrito de Huayllati, Provincia de Grau, del Departamento de Apurmac. Se presentan resultados con propuestas para satisfacer los requisitos de los cdigos vigentes.

ESTRUCTURACION

COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA SISMICA

Forma del edificio, aspecto volumtrico.

La edificacin se trata de una construccin de 01 nivel, el edificio tiene caractersticas regulares, presentando una categorizacin de robustez adecuada (dimensiones sensiblemente iguales) ancho = 8.90 m y largo = 13.50 (maxima relacin permisible en planta de A/L = 1/4), con una escalera intermedia, los bloques presentan una distribucin adecuada en planta.

La razn para la demanda ssmica radica en que el comportamiento ssmico de un edificio ya no depende exclusivamente del correcto dimensionamiento de sus secciones resistentes, como es el caso para cargas de gravedad, si no que es principalmente dependiente de la forma del edificio, de su simetra, en plantas elevaciones, de la distribucin de su masa y de sus elementos resistentes, y de la sencillez y lucidez con que es capaz de transmitir las cargas ssmicas al terreno.Por otra parte, la accin ssmica radica en el hecho de que su ataque al edificio en su conjunto no distingue aquello que puede considerarse exclusivamente arquitectnico o no estructural, como ventanas, tabiques, o acabados, de aquello que tradicionalmente es considerado estructural.

Material de construccin de la estructura.

El material predominantemente usado para la construccin es de Concreto Armado, con Fc = 210 kg/cm2., en elementos como zapatas, vigas de cimentacin, columnas y vigas principales y secundarias.

As mismo se uso concreto simple para elementos como los cimientos y sobre cimientos, con muros de albailera.

Conformacin estructural, tipo, ordenamiento y distribucin de los elementos resistentes.

La conformacin de los elementos estructurales obedece irrestrictamente a la funcin que cumplir el edificio proyectado, en este caso se trata de la Construccin de un Puesto de Salud, que por la funcin que cumple, debe ser una construccin que garantice un adecuado comportamiento en caso de producirse algn fenmeno ssmico y permitir la fcil evacuacin de los ocupantes hacia el exterior.Esta conformacin cumple con los requisitos exigidos como atributos de forma como son la Rigidez, robustez y Simetra estructural, de tal forma de tratar de hacer coincidir el centro de masas con el centro de rigideces de la edificacin.

Muros de Albailera.Segn lo establecido en la Norma E 070, Albailera, las unidades de albailera que se utilizarn, no tendran materias extraas en su superficie o en su interior.Esta unidad de albailera deber tener una resistencia ala compresin como mnimo de 60 kg/cm2.

Los muros debern ser construidos a plomo y en lnea.

Ademas las juntas horizontales y verticales deben quedar completamente llenas de mortero.

Se recomienda no asentar mas de 1.20 m., de altura de muro en una jornada de trabajo.

Se deber prever la colocacin de una junta de dilatacin de teknopor de 1, en el encuentro entre el muro y las columnas.

ATRIBUTOS DE LOS COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA SISMICA

a) Simetra.

b) Continuidad

c) Robustez

d) Competencia Tensional

El propsito esencial de la concepcin estructural es lograr una estructura que tenga adecuada resistencia, rgida y ductibilidad, compatible con criterios econmicos. El diseo estructural puede resumirse en dos procesos:

a) la concepcin estructural, que culmina en el esquema estructural, el cual debe cumplir con los requisitos exigidos para el tipo y uso que se le dar a la edificacin, la estructura por tratarse de una Institucin Educativa, deber cumplir rigurosamente los requisitos estructurales.b) El clculo estructural, que culmina en los documentos tcnicos de construccin: planos, memoria descriptiva, especificaciones tcnicas.Los clculos estructurales se realizaron respetando las exigencias de la norma peruana de diseo de estructuras.La concepcin estructural.Se realiz los clculos estructurales necesarios para poder realizar una distribucin y colocacin de los elementos estructurales.

Las dimensiones calculadas se resumen a continuacin.

Lado de la zapata cuadrada = 1.20 x 1.20 m.Refuerzo metlico.

Fierro de 1/2 @ 0.20 en ambos sentidos.Las columnas sern de dimensiones de 0.25 x 0.35 m, se considera estas para garantizar un adecuada resistencia lateral de la estructura, con refuerzo metlico de 06 varillas de 5/8. Con rea de acero total de 11.88 cm2. haciendo una cuanta de 0.0183, con una cuanta mnima exigida de 0.010.

Verificacin de la Necesidad de Armadura de Compresin:Si se supone que el acero de traccin se encuentra en fluencia, se puede utilizar la siguiente expresin para calcular la armadura requerida para resistir el momento flector solicitante:

Los datos son:fc = 210 Kg/cm2Fy = 4200 Kg/cm2b = 25 cmd = 26 cmf = 0.90Mu = 1 T-m = 10000 Kg-cmEl acero de traccin requerido es:

La cuanta balanceada de la seccin es:

La cuanta mxima permisible para zonas ssmicas es:r mx = 0.50 r b = 0.01084

La cuanta mxima permisible para zonas ssmicas es:r mx = 0.50 r b = 0.01084

No se considera vigas principales ni secundarias, la edificacin llevar una viga collar perimetral que servir de arriostre horizontal y a la vez soportar el peso del techo que sea de tijerales metlicos, se considera una seccin de 0.25 x 0.30 por consideraciones de rigidez lateral..

Los atributos de la forma son: simetra, continuidad, robustez y competencia tensional.

El logro de la simetra es importante ya que la simetra tiende a producir excentricidades entre el centro de masa y el centro de rigidez ocasionando, como resultado, torcin. Pero la simetra no es suficiente, ella debe estar acompaada de continuidad de la forma, es decir, no deben existir cambios bruscos, ya que estos tienden a producir concentraciones de esfuerzos particularmente en los ngulos entrantes sobre todo por acciones tensionales.

En un edificio asimtrico y adems discontinuo (o irregular) la problemtica tensional se magnifica.

Sin embargo aun los edificios simtricos y continuos deben guardar proporciones de altura y largo al ancho razonables que los confieran una debida robustez. El problema ssmico mas que ligado a las dimensiones est ligado a las proporciones, es as que cuanto mas esbelto es un edificio mayores sern las compresiones sobre las columnas o placas perimtricas y mayor su flexibilidad; el primer efecto es difcil de resistir y el segundo tiende a daar la tabiquera, el equipamiento y el amoblamiento.

De otro lado, cuanto ms alargado es el edificio es ms problemtico el comportamiento de los diafragmas, que tratan de asegurar un comportamiento integrado nico del edificio, y existe la tendencia a que se produzcan diversas formas de vibracin a lo largo de su mayor dimensin en planta.

Finalmente, adems de los atributos anteriores, el edificio debe poseer competencia torsional; es decir capacidad para resistir las tensiones causadas por lo aleatorio y multidireccional del movimiento ssmico y por los inevitables asimetra de carga o de rigidez o de resistencia del edificio.

2.- TRABAJOS DESARROLLADOS.

Sobre la base de la informacin disponible se realizaron los trabajos siguientes:

Preparacin de modelos para el anlisis estructural de la estructura propuesta, Determinacin de parmetros para el anlisis ssmico. Estimacin de las cargas verticales.

Anlisis ssmico por cargas equivalentes, conforme a la norma de Diseo Sismorresistente vigente, E 030 . Anlisis para cargas verticales, incluyendo efectos de peso propio y otras cargas permanentes, as como las sobrecargas en estadios establecidas en el Reglamento nacional de Construcciones.

Determinacin del refuerzo requerido en losas, vigas, columnas y cimentaciones.

3.- CONFIGURACION ESTRUCTURAL.

La CONSTRUCCION PUESTO DE SALUD PAMPAHUITE , es una edificacin que consta de un solo bloque.Para la idealizacin de la estructura se considera 01 nivel, analizando en el prtico ms crtico de la estructura.

El bloque tiene una configuracin regular, las columnas estn conectadas en ambas direcciones por vigas.

Los planos indican las dimensiones y ubicacin de todos los elementos estructurales y del acero de refuerzo.

4.- PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

4.1 SUELO.

Como parte de los trabajos de evaluacin de la edificacin, se realiz un estudio de suelos, al que se refiere un documento separado. En este se describen los ensayos realizados y se presentan los principales resultados obtenidos.El estudio de suelos indica una capacidad portante de suelo de fundacin de 0.83 kg/cm2, valor que se ha utilizado para los clculos correspondientes.

El asentamiento inmediato calculado es de 1.18 cm.4.2 CONCRETO.

Para efectos de diseo se ha considerado una resistencia a la compresin de concreto fc= 210 kg/cm para zapatas, y una resistencia a la compresin de concreto fc= 210 kg/cm para vigas, columnas.

4.3 REFUERZO.

Acero de refuerzo de fluencia nominal es de 4200 kg/cm2, lo que corresponde a la practica habitual en el medio.

5.- ANALISIS ESTRUCTURAL.

5.1 MODELO PARA ANALISIS.

El bloque de la estructura fue analizado para un prtico teniendo en cuenta la condicin de carga y momento ms critico de toda la estructura, con losas supuestas como infinitamente rgidas frente a acciones en su plano, considerando que los prticos deben de resistir el 100% de la carga lateral total.

Para el anlisis se plante un modelo con 29 elementos lineales, conectados en 24 nudos.

El modelo para estudiar las modificaciones propuestas fue similar al original, agregando elementos adicionales para representar las nuevas elementos. Se consider tambin las secciones de columnas (25 x 30).

5.2 ESTIMACION DE RIGIDECES.

Los resultados que se presentan fueron calculados suponiendo las reas e inercias correspondientes a las secciones brutas de los distintos elementos, esto es suponiendo que la perdida de rigidez debida a la fisuracin del concreto es compensada por el refuerzo. Tales valores resultan en una estimacin conservadora de las fuerzas, pero posiblemente en una subestimacin de los desplazamientos para los niveles de esfuerzo que corresponderan al sismo de diseo. Los mdulos de elasticidad se estimaron segn la norma E 60.

Momentos de Inercia y Rigideces

El momento de inercia de una viga( dm4 ) Jv = b x d3 12

y su Rigidez Geomtrica Rv = Jv / L( cm3 )Para Columnas :

La rigidez de un prtico en un nivel n (en la direccin x y ) ser la suma de las rigideces de las columnas de dicho prtico en dicho nivel. Calcularemos la rigidez (Tn/dm) de las columnas (biempotradas ) con esta expresin:

E Mdulo de elasticidad del hormign ( 25000 Tn / cm2 )J Momento de Inercia de las columnas h altura de la columna en el nivel considerado.

5.3 ESTIMACION DE MASAS.

Las masas se evaluaron segn lo especificado en la norma de Diseo sismo resistente E 030 y en la norma de Carga E 020 (Metrado de Cargas), que forman parte del reglamento Nacional de construcciones. Se incluyeron las masas de las losas, vigas, columnas, acabados de piso y techo y 50% y 25% de la sobrecarga mxima.

Las inercias asociadas a los grados de libertad rotacionales se estimaron suponiendo que las masas en cada nivel estn uniformemente distribuidas.-

5.4 CARGAS VERTICALES.

Las cargas verticales se evaluaron conforme a la norma de cargas, E 020.

El programa de computo empleado permite la consideracin de diversos sistemas de cargas verticales independientes. En este caso las cargas permanentes se signaron al sistema de cargas D, mientras que los sistemas de cargas L correspondieron a las cargas vivas para los prticos.

Se han tomado en cuenta las siguientes cargas:

a) Cargas Muertas : Estructura de concreto armado : peso propio de columnas, vigas, losas, techos aligerados, recubrimiento, tabiquera, etc.

DescripcinPeso Muerto

Albailera de ladrillo 400 kg/m

Aligerado de concreto armado400 kg/m

Concreto Armado (utilizado en columnas, vigas, placas de concreto, escaleras y gradera)2400 kg/m

b) Sobrecargas : En la estructura se considero la sobrecarga de diseo para oficinas que se muestra a continuacin:

Ocupacin o UsoCargas Repartidas (kg/m)

Exceptuando salas de archivo y computacin 250

Salas de archivo500

Salas de computacin350

Corredores y escaleras400

5.5 ACCIONES SISMICAS.

El anlisis ssmico se realiz segn la norma vigente, NTE E 030 (1997). Considerando las condiciones de suelo, las caractersticas de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los parmetros ssmicos siguientes:

NORMA

Z (Factor de Zona)

U (Factor de Uso)

C (Factor de Amplificacin Ssmica)

S (Factor de Suelo)

R (Coeficiente de reduccin)0.3 Zona 2

1.0 Categora C

1.0 Suelo S1

10 Prticos de Concreto Armado

5.6 TORSION

Se ha considerado el esfuerzo torsional de la estructura +/- 5 % de excentricidad accidental de la longitud mayor de la planta en el sentido perpendicular a la accin ssmica considerada.

5.7 VOLTEO Toda la estructura y su cimentacin ha sido diseada para resistir conjuntamente el momento de volteo que produce un sismo.

5.8 DESPLAZAMIENTO LATERALEl mximo desplazamiento lateral se ha calculado para que este sea menor que 0.007 segn indique la norma.

5.9 COMBINACIONES DE CARGA

La verificacin de la capacidad de los elementos de concreto armado se bas en un procedimiento de cargas factoradas, conforme a la norma Tcnica de edificacin E 060 Concreto Armado y al cdigo ACI 318. Los factores de carga fueron dados en la seccin 10.2 de la norma E 060:

U = 1.5 D + 1.8 L.

L = 1.25( D + L + S)

U = 0.9 D + 1.25 S.

Deben considerarse varias combinaciones de cargas para determinar la condicin ms crtica de diseo. Esto es cierto cuando la resistencia depende de ms de un efecto, tal como la resistencia a la flexin y carga axial combinadas o la resistencia al corte en elementos con carga axial.

6.- RESULTADOS DE LOS ANALISIS.

En este documento solo se presentan los resultados ms significativos del anlisis y el diseo para cada uno de los casos analizados.

COMPORTAMIRENTO SISMICO GLOBAL

6.1 DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS ESTIMADOS.

Segn la norma vigente, los desplazamientos laterales mximos se obtienen multiplicando los resultados del anlisis lineal y elstico por R. En las tablas adjuntas se muestran los desplazamientos mximos as calculados.

En la norma vigente se toleran (en una estructura de concreto armado) desplazamientos relativos de entrepiso de hasta 0.7% de la altura. Adems, la razn entre el desplazamiento mximo (en un extremo de la estructura) y el correspondiente desplazamiento en el centro de masas debera ser preferentemente menor que 1.3 (para que la estructura sea calificada como regular) pero en ningn caso puede exceder de 1.75.

DISEO

El diseo de los elementos de concreto se realiz por el mtodo a la resistencia ltima o de rotura, cumplindose con los criterios de ACI 318 99 y con los captulos pertinentes del Reglamento Nacional de Construcciones.

Las cargas de diseo utilizadas fueron: Carga Muerta, Carga Viva y Carga de Sismo y las combinaciones utilizadas fueron las especificadas en el reglamento.El diseo por rotura toma en consideracin el comportamiento inelastico del acero y el concreto y por lo tanto, se estima mejor la capacidad de carga de la pieza.

FACTORES DE REDUCCION DE RESISTENCIA UTILIZADOS.

Los factores de reduccin de carga para diversas solicitaciones propuestos por el cdigo que adems se emplea en el presente trabajo son:

*Flexin pura

0.90

*Traccin y flexo traccin

0.90

Compresin y Flexo Compresin

Para miembros con refuerzo en espiral0.75

Para otro tipo de miembros

0.70

*Corte y Torsin

0.85

*Aplastamiento del concreto

0.70

*Concreto Simple

0.65.

Los diseos se efectuaron para las mximas fuerzas actuantes sobre los elementos estructurales, D, L y S indican cargas permanentes, cargas vivas (sin reduccin) y mximas acciones de sismo respectivamente.

CALCULO DE LAS FUERZAS HORIZONTALES

Determinacin de cargas laterales

Cargas Estticas Equivalentes NTE E - 030

Cortante en la base:

Donde:

Z = Factor de zona.

U = Factor de uso e importancia.

S = Factor de suelo.

C = Coeficiente de Amplificacin ssmica.

R = Coeficiente de reduccin de solicitaciones ssmica.

P = Peso total de la edificacin.

He = 4.50 , altura de la estructura.

Tp = 0.4 , Suelo Rgido.

NORMA

Z (Factor de Zona)

U (Factor de Uso)

C (Factor de Amplificacin Ssmica)

S (Factor de Suelo)

R (Coeficiente de reduccin)0.3 Zona 2

1.0 Categora C

C = 7.47 asumimos

C = 2.5 (Norma)

1.2 Suelo S210 Prticos de Concreto Armado

Cs = 0.09

V = Cs (P)

Cortante en la base V = 0.09 W

7.-PLANOS ESTRUCTURALES.-

Se ha presentado en los planos correspondientes los detalles constructivos y especficos.CONCLUSIONES:

Luego de haber realizado el analisis estructural de la CONSTRUCCION PUESTO DE SALUD PAMPAHUITE se llega a la conclusin que la Estructura tendr las siguientes caractersticas estructurales:

ZAPATAS:

Se tendr zapatas rectangulares de 1.20 x 1.20 m, con una altura de 0.50 m.

Refuerzo metlico: Fierro de 1/2 @ 0.20 en ambos sentidos.

VIGAS DE CIMENTACIN:Sern de dimensiones de 0.25 x 0.40 con refuerzo metalico de 4 varillas de 5/8.

COLUMNASLas columnas sern de dimensiones de 0.25 x 0.30 m, se considera estas para garantizar un adecuada resistencia lateral de la estructura, con refuerzo metlico de 06 varillas de 1/2. Con rea de acero total de 11.88 cm2. haciendo una cuanta de 0.0183, con una cuanta mnima exigida de 0.010.

VIGASSe considera vigas collar o de arriostre horizontal de 0.25 x 0.30 con refuerzo metalico de 3 varillas de 5/8 inferiores y 2 de 1/2 superioresCOLUMNETAS DE ARRIOSTRE:

De encontrarse muros de mas de 03 metros de longitud se recomienda la colocacin de columnetas de arriostre para garantizar la estabilidad del mismo, sera igual al ancho del muro por una longitud de 0.20, con refuerzo metalico de 04 varillas de 3/8.

RECOMENDACIONESSe recomienda el cumplimiento de las recomendaciones Estructurales para poder garantizar un funcionamiento Optimo de las Estructuras, para lo cual ser bsico tener un juego de planos de Estructuras en Obra.ANLISIS ESTRUCTURAL

_1275135992.xlsHoja1

ElementoB1f'cFyEsP (cuanta)

columna0.85210420021000000.021675

f'c/Fy0.05

fy/Es0.002

_1275303539.xlsHoja1

DISEO DE ELEMENTOS

ELEMENTOLARGOANCHOALTURAP.VPeso Par.Peso Total

Zapata1.201.200.502.401.73

Columna0.250.303.202.400.58

Viga Princ 14.200.250.302.400.76

Viga Secun 1.4.100.250.302.400.74

PESO MUERTO3.80

PESO VIVO4.53.80.23.42

PESO TOTAL7.22

Coef. Ampl. Sism0.339.60

AREA ZAPATA9.601.16m2.

8.3

_1275303738.xlsHoja1

ElementoffcbdfyMuAs

0.921025264200100000.1019381813

0.9926334768

0.9963099301

0.00369006990.1019381813

_1275305122.xlsHoja1

ElementoancholargoRigidezEhR

Port. Pric.25305625025000320514.98

Port. sec.25305625025000320514.98

_1275303647.xlsHoja1

ElementoanchoLargoSeccinCuantaacero

Columna25307500.0139.75

RefuerzoradioareaN barraArea total

5/8"0.793751.98611.88

_1275136313.xlsHoja1

ElementoanchoLargoSeccinCuantaacero

viga25307500.017.5

RefuerzoradioareaN barraArea total

5/8"0.793751.9847.92

Total7.92

_1275137103.xlsHoja1

NIVELWihiWi x hiWihi/( WiHi)VFi

1803.2256.001.001.2151.22

total256.00

_1217193817.unknown

_1265539761.unknown

_1265539798.unknown

_1217194196.unknown

_1137917930.unknown

_1137917949.unknown

_1137910754.unknown

_1137913047.unknown