MEMORIA DESCRIPTIVA

ANALISIS Y DISEO DE VIVIENDA FAMILIAR1. GERERALIDADES:1.1. OBJETIVO DEL PROYECTO:El objetivo del presente es realizar el anlisis estructural y diseo en concreto armado de una infraestructura referente a una vivienda comercio.

1.2. UBICACIN DEL PROYECTO:REGION: MoqueguaPROVINCIA: Mariscal NietoDISTRITO: Moquegua

2. CARGAS Y MATERIALES:2.1. CARGAS PARA EL ANALISISA. CARGA MUERTASe han considerado en este caso el peso propio de los componentes estructurales y no estructurales que conforman la edificacin, materia del presente proyecto, los pesos especficos de los Materiales se han considerado de acuerdo a la norma NTE- E.020 de cargas. Concreto armado : 2.40 ton/m3 Albailera : 1.80 ton/m3 Acabados : 0.15 ton/m2

B. CARGA VIVASe han considerado para el clculo del peso de la estructura sobrecargas del orden de 200kg/cm2 en el primer piso, 200 Kg/cm2 en el segundo, tercer nivel as como en escaleras y 200 Kg/m2 y en la azotea es de 100 kg/cm2, (segn norma de cargas E-020).

C. CARGA DE SISMOSe considerara que las fuerzas horizontales de sismo actan segn las dos direcciones principales en toda la estructura que tiene masas concentradas en el nivel de cada entrepiso. El clculo de estas fuerzas se realizara de acuerdo a lo especificado en la Norma sismo resistente vigente NTE - 030 -2006., por lo tanto se considerara la carga ssmica partir de un anlisis dinmico modal espectral.Para el clculo de la masa, dato necesario para realizar el anlisis dinmico se considerar el 25% de la carga que actuantes en la estructura, tal como lo indica la Norma Sismo resistente E-030.

2.2. MATERIALESEn el presente proyecto se consideran los siguientes tipos de materiales:

a) CONCRETO:Se utilizara una resistencia de 210 Kg. /cm2 en todos los elementos estructurales de concreto armado. Por consiguiente se utilizara un mdulo de elasticidad de 2173706.5 Ton/m2.(NTE-E.060)

c) ALBAILERIA.Se utilizara unidades de albailera de espesor de 0.15 de un fm=35 por consiguiente un modulo de elasticidad de 17500 kg/c/m2, y unidades de albailera de e= 0.25 de un fm de 60 con un modulo de elasticidad de 30000kg/cm2.

b) REFUERZO DE ACERO:El acero utilizado tiene un lmite de fluencia Fy = 4200 Kg. /cm2.

3. PREDIMENCIONAMIENTO3.1. CRITERIOS DE PERDIMENCIONAMIENTO.a) LOSA ALIGERADA:Se consideran los siguientes criterios:El pre dimensionamiento de la losa aligerada es con la siguiente ecuacin:h = L / 25Dnde: h = Espesor de la losa. ; L = longitud mas larga del pao a predimensionar.(Para el caso de la vivienda estudiada se consideran losas de 20 cm. ya que la luz mayor es de 3.90 m y chequeando en la ecuacin resulta 20 cm por lo que se considera losa de 20 cm.)

b) VIGAS:Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre, debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa de techo o de piso. El ancho es menos importante que el peralte pudiendo variar entre 0.3 a 0.5 de la altura de la viga. La norma Peruana de concreto armado indica que las vigas deben tener un ancho mnimo de 25 cm para el caso que estas formen parte de prticos o elementos sismo-resistentes o de concreto armado.

4. MODELAMIENTO ESTRUCTURALEl modelamiento de la estructura se ha basado en considerar las propiedades dinmicas de esta, tales como masa y rigidez, la masa est dada por los componentes estructurales y no estructurales tales como vigas, columnas, losa aligerada.

VISTA GENERAL DEL MODELAMIENTO ESTRUCTURAL ETABS .V13

Se ha realizado la eleccin de los elementos estructurales del modelamiento en funcin a las caractersticas propias de la estructura real y a la correspondencia con los esfuerzos y deformaciones que se presentan.

4.1. ANLISIS SSMICO DE LA ESTRUCTURAEl comportamiento ssmico de una edificacin depende principalmente de la configuracin de la estructura; por configuracin se entiende a la forma de cmo se encuentran dentro de la edificacin los elementos resistentes as como los elementos no estructurales.El objetivo fundamental de un Anlisis Ssmico es el de averiguar el comportamiento de una estructura frente a un sismo y de esta manera proporcionarle la capacidad de rigidez y resistencia suficiente para que pueda soportarlo sin colapsar, para lo cual se han desarrollado especificaciones de diseo en base a los siguientes principios:a) Las estructuras debern resistir sismos menores dentro del rango elstico sin sufrir ningn dao.b) Debern resistir sismos moderados dentro del rango elstico con algn dao reparable.c) Debern resistir sismos severos sin llegar al colapso total ni parcial, se aceptan daos reparables.d) En el proceso de diseo se debe utilizar intensidades realistas para el sismo de diseo.

El programa ETABS realiza el anlisis de la estructura tridimensional y determina las fuerzas actuantes en los elementos que las conforman, para la realizacin de dicho anlisis se debe proporcionar la informacin necesaria.De acuerdo a la norma de diseo sismo resistente (RNC- E.030-2009) se ha considerado para el espectro de diseo los parmetros que conducen a un espectro inelstico de seudos-aceleraciones (Sa) definido por:

Donde:Z= 0.4 (factor de zona 3, - Moquegua)U= 1. (Factor de uso: categora C: Edificaciones Comunes)S= 1.2 (factor de suelo: suelo intermedio)Tp = 0.6 seg. Segn condiciones locales)Rd= factor de reduccin que para nuestro caso es:Rd=6 (sistema Albailera Confinada) direccin X Rd=6 (sistema Albailera Confinada) direccin Y g = 9.81 (aceleracin de la gravedad en m/s2)C = factor de amplificacin ssmica

Este espectro es procesado por el ETABS determinando las fuerzas cortantes, desplazamientos absolutos y relativos producidos por el efecto ssmico.A partir de todos estos datos se pudo obtener el siguiente espectro de respuesta para ambas direcciones del anlisis:ESPECTRO INELASTICO DE ACELERACIONES NTE E030 -2006PARA SISTEMA APORTICADO DONDE R=800.511.5200.511.522.5ACEL.ESPECTRAL ZUSC*g/R m/s2PERIODO T(SEG)

4.2. MODOS DE VIBRACION DE LA ESTRUCTURALa estructura del presente proyecto dada su simetra tiene un comportamiento similar en ambas direcciones, se realiz el anlisis de la estructura considerando la masa de todos los elementos estructurales, de tal forma que se obtuvo las formas modales que mostramos a continuacin:

PRIMER Y SEGUNDO MODO FUNDAMENTAL DEL PERIODO DE VIBRACION

TERCER MODO FUNDAMENTAL DEL PERIODO DE VIBRACION

4.3. MODOS DE CHEQUEO DE DESPLAZAMIENTO DE LA ESTRUCTURALa configuracin estructural del presente proyecto se basa en el concreto armado cuyo desplazamiento mximo permisible segn la norma E-030 (Tabla Nro. 8) es de 0.007, y para albailera es de 0.005 los chequeos que se hacen a continuacin fueron obtenidos de la envolvente global de todas las combinaciones de cargas.

BLOQUE DE EDIFICACIN PROYECTADO

Calculo del Desplazamiento Lateral

Driff xx=0.000357Driff yy=0.0003

=0.75 =0.75

R =6R =6

x =0.0021 0.005OK y =0.002 0.007OK

5. ANLISIS POR CARGAS DE GRAVEDAD Y DISEO EN CONCRETO ARMADOEn el diseo en concreto armado, se han tomado la normatividad del reglamento nacional de construcciones, siendo especficamente la NTE 060 Concreto Armado y ACI 318-99.Los elementos de concreto armado se disean considerando las hiptesis siguientes:HIP. 1 = 1.4 CM + 1.7 CVHIP. 2 = 1.25 CM + 1.25 CV +1.00 Sx/yHIP. 3 = 1.25 CM + 1.25 CV -1.00 Sx/yHIP. 4 = 0.9 CM + 1.00 Sx/yHIP. 5 = 0.9 CM - 1.00 Sx/yENVOLVENTE = HIP. 1 + HIP. 2 + HIP. 3 + HIP. 4 + HIP. 5

5.1. VIGASAnlisis de vigas Sismo resistentesLas vigas son elementos estructurales que soportan el peso que llevan las losas (diafragmas), sea carga muerta o viva, asimismo de su peso propio, tabiques, etc., pero tambin soportan cargas de sismo. Debido a esto las vigas trabajan fundamentalmente a esfuerzos de flexin y a esfuerzos cortantes, mientras que los esfuerzos axiales son despreciables.Diseo de vigas Sismo resistentes simplemente reforzadas por flexinLas vigas de concreto reforzado sometidas a cargas, tienen un eje neutro que delimita los esfuerzos de traccin con los esfuerzos de compresin, el concreto no trabaja a traccin, por lo tanto en estas zonas debe colocarse el acero de refuerzo adecuado. El porcentaje de acero con que reforzar las vigas (cuanta ), se obtienen por la siguiente expresin. (OLLF 1996)

p: cuanta.fc : Resistencia a la compresin del concreto (kg./cm.)fy : Mdulo para la fluencia del acero de refuerzo (kg./cm.)Mu: Momento ltimo de diseo actuante, del anlisis estructural (kg.-cm.)b : base de la viga (cm.)d : peralte efectivo de la viga (cm.)As : rea de acero requerida por flexin.

La cuanta para vigas simplemente reforzadas (caso natural), debe ser menor que la cuanta balanceada para asegurarnos una falla sub reforzada (dctil), y debe ser superior a la cuanta mnima.

Diseo de vigas Sismorresistentes por esfuerzo cortantePara que las vigas tengan una falla adecuada por flexin o ductilidad del acero longitudinal, es imprescindible asegurarnos que la resistencia al corte sea superior que la resistencia a la flexin. Por este motivo el acero por corte (estribaje), debe obtenerse A PARTIR DEL ACERO LONGITUDINAL COLOCADO REALMENTE. Asimismo, el anlisis es Nominal y no el ltimo, dando un margen de seguridad mayor para corte, y todava se le carga a la viga con una carga ltima adicional que contempla 1.25 de la carga muerta y viva. De esta forma se obtienen los CORTANTES LTIMOS A PARTIR DE LA RESISTENCIA NOMINAL EN FLEXIN.

Mn : Momento nominal proveniente de los aceros longitudinales en la cara (kg.-cm.)As : Acero de refuerzo longitudinal colocado (cm.)a : profundidad del bloque comprimido equivalente (cm.)

Vu : Cortante ltimo actuante sismorresistente (Tn.)Ln : longitud normal de la viga entre caras de los apoyos (m.)Vc : Cortante absorbido por el concreto (kg.)Vs : Cortante absorbido por el acero de refuerzo (kg.)

Av: rea del acero (doble) de acero usado para soportar el corte (cm)s : separacin de dos estribos a una distancia d de la cara del apoyoDebe tenerse en cuenta, que los requisitos sismo resistentes, mnimos exigidos, contemplan un dimetro mnimo para refuerzo transversal (estribos), de 3/8, establece una zona de confinamiento, situado en los extremos de la viga, zona en la cual los refuerzos a base de estribos deben tener una separacin mnima del 25% del peralte efectivo, 8 veces el dimetro de la barra longitudinal ms del delgada o los 12cm, el primer estribo debe estar colocado a 5cm.

MOMENTOS DE ENVOLVENTE EN VIGAS DE 1ER NIVEL Y 2DO(TN-M)

MOMENTOS DE ENVOLVENTE EN VIGAS DE 3ER NIVEL Y 4TO (TN-M)

5.2. COLUMNASAnlisis de Columnas y Muros de cortanteLas columnas se han predimensionado de tal manera de otorgarle adecuada rigidez lateral al sistema en las direcciones principales XX y YY.

Anlisis de Columnas Sismorresistentes por Flexo-compresinLos elementos verticales trabajan fundamentalmente a FLEXOCOMPRESIN, en los dos ejes (flexo compresin biaxial). Existen dos formas de disear una columna o una placa, por DISEO propiamente dicho o por COMPROBACIN, de las dos maneras, en esta memoria, utilizaremos la comprobacin con la utilizacin de Diagramas de esfuerzos y deformaciones que darn la resistencia Nominal de la columna con un determinado acero, generando un diagrama de Interaccin, en las direcciones principales.

Anlisis de Columnas y Placas Sismorresistentes por Esfuerzo CortanteSe utiliza el mismo criterio utilizado en las vigas sismorresistentes, lo que se busca es que los elementos en caso de fallar, puedan hacerlo en el rango plstico, pero la falla debe ser de carcter dctil, y NUNCA UNA FALLA FRGIL, por lo tanto la resistencia de las columnas debe ser mayor para el corte que para la flexin. Por tal motivo a partir del acero longitudinal colocado realmente, se obtienen las resistencias nominales (Momentos nominales) de las columnas y placas, y de estas se obtiene los cortantes ltimos (Vu). Para esta operacin se utiliza nuevamente el diagrama de interaccin de fuerza axial vs. Flexin.

De esta manera se obtendrn exactamente una resistencia al corte (estribaje o espirales), superior que la resistencia a la flexin.

Mn: Momento nominal proveniente del diagrama de interaccin pasando por el punto ms critico (Tn-m.)Vu : Cortante ltimo actuante sismorresistente (Tn.)Ln : longitud normal de la columna entre caras de los apoyos (m.)Vc : Cortante absorbido por el concreto (kg.)Vs : Cortante absorbido por el acero de refuerzo (kg.)

Av: rea del acero (doble) de acero usado para soportar el corte (cm)s : separacin de dos estribos a una distancia d de la cara del apoyo

FUERZA CORTANTE DE ENVOLVENTE EN COLUMNAS (TN) (SISMO EN SENTIDO X)

FUERZA CORTANTE DE ENVOLVENTE EN COLUMNAS (TN) (SISMO EN SENTIDO Y)

5.3. CIMIENTOS CORRIDOSTodas las cargas: gravitacionales (carga muerta y viva), as como las cargas dinmicas de sismo, son soportadas por las vigas, columnas y muros y finalmente son todas estas transmitidas al terreno de fundacin a travs de estructuras de soporte que conforman la cimentacin.

5.4. ZAPATASLas zapatas de la estructura fueron predimencionadas por cargas de servicio tanto para el anlisis esttico y anlisis dinmico adicionando a estas el 10% a 15 % de la carga que soporta segn la capacidad portante en nuestro caso la capacidad portante es de 1.20 kg/cm2. y el predimensionamiento predomina con al anlisis dinmico cuyas dimensiones son de: Zapata Tipo 1 (Z-1): 1.00 mt x 1.00 mt

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Todas las cimentaciones superficiales son analizadas como vigas, vigas isostticas o hiperestticas, algunas veces vigas invertidas, segn sea el caso. Lo importante es que ante la accin de las cargas el terreno de fundacin est sometido a esfuerzos combinados de flexin y compresin, y el problema es que el suelo no puede resistir tracciones, por ello debe asegurarse que el punto de paso de la carga resultante sea DENTRO DEL NUCLEO CENTRAL DEL TERRENO para poder provocar SOLO COMPRESIONES.El terreno de fundacin ante la accin de cargas reacciona contra la zapatas, provocando esfuerzos combinados (tracciones y compresiones), en cuyo caso la cimentacin de concreto, se podr reforzar, todos los anlisis se hacen como vigas de diferentes tipos.

6. CONCLUSIONESDespus de haber realizado la evaluacin estructural de la Infraestructura VIVIENDA FAMILIAR. El anlisis de evaluacin estructural ha sido efectuada sometiendo a la estructura a anlisis por cargas de gravedad y ssmico. El anlisis ssmico en la infraestructura ha sido efectuado a travs del mtodo modal espectral. El sistema estructural que se ha concebido en el eje X y Y para el bloque nuevo a construir es el Sistema de Albailera Confinada. Los desplazamientos de la Infraestructura son: Dx=0.0021 y Dy=.002, y un sistema de albailera en el caso del mdulo. En lo que se refiere a los elementos estructurales de concreto armado, se ha verificado que todas las columnas cumplen con las solicitaciones requeridas de carga (peso propio) y cuanta mnima, en cuanto a las vigas se les ha provisto de la seccin y refuerzo necesarios para soportar las solicitaciones a las que estarn sometidas durante su vida til.