MEMORIA DE CLCULO

PROYECTO: REFACCIN DEL LOCAL PRINCIPAL DEL CIP CDSM-TARAPOTO

CONTENIDO

CONTENIDO ........................................................................................................................... 1

I. INTRODUCCIN ............................................................................................................. 2

1.1. OBJETIVO ............................................................................................................... 2 1.2. ALCANCE ................................................................................................................ 2 1.3. UBICACIN DEL PROYECTO ................................................................................ 2 1.4. DESCRIPCIN DEL PROYECTO ........................................................................... 2

II. CRITERIOS DE DISEO................................................................................................. 3

2.1. HIPOTESIS DE ANALISIS ....................................................................................... 3 2.2. NORMAS APLICABLES .......................................................................................... 3 2.3. ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS .................................................................. 3 2.4. PARAMETROS DE DISEO ................................................................................... 3 2.4.1. CARGAS ................................................................................................................. 4 2.5. PARAMETROS SSMICOS ..................................................................................... 5 2.6. COMBINACIONES DE CARGA ............................................................................... 6

III. ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL .......................................................................... 7

3.1. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURAL LA ESCALERA + CIRCULACIN ........ 7 3.2. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA METALICA (COBERTURA) ................. 10

IV. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 12

V. ANEXOS ........................................................................................................................ 13

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I. INTRODUCCIN

1.1. OBJETIVO El objetivo de la presente Memoria de Clculo es realizar el anlisis y diseo de las estructuras que conforman el proyecto: REFACCIN DEL LOCAL PRINCIPAL DEL CIP CDSM-TARAPOTO, de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones vigente.

1.2. ALCANCE El proyecto estructural a desarrollar se basar en proponer medidas ptimas para el buen desempeo de las estructura a disear, sometida a cargas de gravedad y solicitaciones ssmicas. Esta estructura ser modelada segn los parmetros de la actual Norma de Estructuras vigente y teniendo en consideracin las hiptesis de anlisis asumidos indicadas en el tem II correspondiente a los Criterios de Diseo.

1.3. UBICACIN DEL PROYECTO El terreno donde se ejecutar el proyecto se encuentra ubicado en Jr. ngel Delgado N 557, de la ciudad de Tarapoto, provincia y Regin de San Martn.

1.4. DESCRIPCIN DEL PROYECTO En referencia a la arquitectura planteada y las visitas realizadas se procedi a realizar el planteamiento estructural, lo mismo que contempla la construccin de una escalera metlica, la cual da acceso al mezzanine existente en el Auditorio y a la circulacin proyectada del segundo nivel.

Adems se realiz la revisin y rediseo estructural de la cobertura liviana existente, la cual ser modificada segn el planteamiento arquitectnico.

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II. CRITERIOS DE DISEO

2.1. HIPOTESIS DE ANALISIS El anlisis ssmico de la estructura se realiz con el programa SAP2000 (Versin 14). La estructura se analiz mediante un modelo tridimensional. En el anlisis se supuso comportamiento lineal y elstico. Los elementos de concreto armado se representaron con elementos lineales. El modelo se analiz considerando slo los elementos estructurales, sin embargo, los elementos no estructurales han sido ingresados como solicitaciones de carga debido a que aquellos no son importantes en la contribucin de la rigidez y resistencia de la estructura proyectada.

2.2. NORMAS APLICABLES Norma Tcnica de Edificacin E.020: Cargas

Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

Norma Tcnica de Edificacin E.030: Diseo Sismorresistente Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

Norma Tcnica de Edificacin E.060: Concreto Armado Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

Norma Tcnica de Edificacin E.070: Albailera Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

Norma Tcnica de Edificacin E.090: Estructuras Metlicas Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE)

2.3. ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS Para el diseo de la cimentacin se consider los parmetros geotcnicos predominantes en la zona del proyecto:

Tipo de cimentacin : Zapatas aisladas. Profundidad de Cimentacin : 1.00 m Capacidad Portante Admisible : 1.00 kg/cm2 Agresividad del suelo a la cimentacin : Leve, usar cemento Portland tipo I-M

2.4. PARAMETROS DE DISEO Caractersticas de los Materiales

Para efectos del anlisis realizado a las edificaciones se han adoptado para los elementos estructurales los valores indicados a continuacin:

Concreto armado : fc = 210 kg/cm2 (E = 217 370.6 kg/cm2) Acero de refuerzo G-60 : fy = 4200 kg/cm2 Acero estructural G-36 : Fy = 2530 kg/cm2 Acero Estructural A-500B : Fy = 2743 kg/cm2

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2.4.1. CARGAS Las cargas se asignaron conforme a la Norma de Estructuras E.020 Cargas.

Cargas Muertas (D): Los pesos de los elementos no estructurales se estimaron a partir de sus dimensiones reales con su correspondiente peso especfico. A continuacin se detallan las cargas muertas consideradas en el anlisis:

Estructura de Concreto:

Peso propio : Calculado por SAP2000 (Pe CA=2400 kg/m3) Peso de Acabados : 100 kg/m2

Estructura Metlica:

Peso propio : Calculado por SAP2000 (Pe Acero=7850 kg/m3) Peso de Cobertura : 5.00 kg/m2 (Segn fabricante cobertura metlica)

Cargas Vivas (L): Estructura Metlica:

Circulacin : 400 kg/m2 Techos con coberturas livianas : 30 kg/m2

Cargas debidas al Viento (W): La ocurrencia de presiones o succiones p debidas al viento en superficies de la edificacin sern consideradas simultneamente y se supondrn perpendiculares a la superficie sobre la cual actan. La carga de viento depende de la forma. Dicha sobrecarga p sobre la unidad de superficie es un mltiplo de la presin dinmica q y se expresa as:

P=Cp Cr q (kg/m2)

Dnde:

Cp : Coeficiente de Presin Cr : Coeficiente de Rfaga

q = 0.005 V2 (kg/m2)

q 15.00 kg/m2

Velocidad del Viento. Tomando en cuenta su ubicacin y considerando la estructura como permanente, del Mapa Elico (RNE-Norma E.020) se obtiene:

V=60 Km/h

Presin Dinmica. q = 18.00 kg/m2

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Coeficientes. Superficie en Barlovento: Cp : +0.70 Superficie en Sotavento Cp : -0.60 Coeficiente de Rfaga Cr : 1.00

Presiones Presin a Barlovento P = +12.6 13 kg/m2 (Presin)

Presin a Sotavento P = -10.8 11 kg/m2 (Succin)

Cargas Smica (S) El anlisis dinmico se realiz por combinacin modal espectral segn lo indicado en la Norma de Estructuras E.030 Diseo Sismo resistente.

El peso de la estructura para el anlisis dinmico lo calcula el software, para lo cual se emplea el 100% de la carga muerta ms el 50% de la carga viva correspondiente a las edificaciones categora B (edificaciones importantes).

2.5. PARAMETROS SSMICOS En anlisis ssmico de las estructuras se realiz siguiendo los criterios de la Norma de diseo sismorresistente E.030 (2006) mediante el procedimiento de superposicin modal espectral. La respuesta mxima elstica esperada (r) de los diferentes modos de vibracin (i) se determin mediante la suma del 0.25 ABS (suma de los valores absolutos) y el 0.75 SRSS (raz cuadrada de la suma de los cuadrados):

==

+=m

ri

m

ri rrr

1

2

175.025.0

Los parmetros ssmicos considerados para el anlisis de las estructuras son los siguientes:

Factor de zona Z = 0.30 (Zona 2) Factor de uso e importancia U = 1.30 (Categora B) Factor de suelo S = 1.40 (Suelo S3) Periodo de Vibracin Ts = 0.90 seg. (Suelo S3) Factor de amplificacin ssmica C = 2.50 para periodos menores a Ts

C = 2.5.Ts/T para periodos mayores a Ts Factor de reduccin R = 9.5 (estructuras metlicas)

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2.6. COMBINACIONES DE CARGA Estructuras Metlicas:

La verificacin de la capacidad de los elementos metlicos se bas en el procedimiento de cargas factoradas conforme a la actual Norma de Estructuras E.090 Estructuras Metlicas. Las combinaciones de carga analizadas fueron las siguientes:

U = 1.4 D U = 1.2 D + 1.6 L +0.5 Lr U = 1.2 D + 1.6 Lr + 0.8 W U = 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 Lr U = 1.2 D S + 0.5 L U = 0.9 D 1.3 S

Dnde:

D : Cargas muertas L : Cargas vivas por ocupantes y cargas no permanentes Lr : Cargas vivas en coberturas W : Carga de viento S : Carga ssmica

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III. ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL El anlisis a llevar a cabo en el proyecto, ser un anlisis estructural tridimensional, considerando un modelo matemtico tridimensional. Se ha desarrollado para este proyecto el ANALISIS MODAL ESPCTRAL, utilizando es espectro de diseo de la norma tcnica E-030. Para resolver el modelo matemtico, se ha utilizado el programa SAP-2000, cada estructura cuenta con su modelo matemtico respectivo.

3.1. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURAL LA ESCALERA + CIRCULACIN El modelo estructural de las Escaleras y la circulacin se muestran a continuacin (Figuras 01, 02 y 03), en el cual se incluyeron los parmetros indicados en el captulo anterior y se tomaron en consideracin las hiptesis de anlisis indicadas en el tem 2.1.

Figura 01: Vista del modelo estructural tridimensional de la Escalera + Circulacin.

Figura 02: Vista de la planta de la Escalera + Circulacin.

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Figura 03: Vista lateral de la Escalera + Circulacin.

Modos de Vibracin

La Tabla siguiente indica los resultados obtenido para perodos y frecuencias naturales, as como las masas efectivas en cada direccin.

Tabla 01 Modos y Frecuencias de Vibracin

Modo Periodo Frecuencia

(seg) (Hertz) 1 0.282923 3.5345 2 0.225803 4.4286 3 0.221586 4.5129 4 0.186226 5.3698 5 0.156764 6.3790 6 0.151285 6.6101 7 0.125834 7.9470 8 0.120325 8.3108 9 0.120039 8.3306

10 0.119598 8.3613 11 0.116296 8.5988 12 0.091112 10.976

Desplazamientos y Distorsiones

Deflexiones

En la Tabla 02 siguiente indica las deflexiones mximas en el centro de luz para el prtico crtico.

Tabla 02 Deflexin por Carga Viva

Nudo L (m) (luz) s/c (cm) max (cm)

max (cm)

(anlisis) (E.020) 1 5.10 0.70 L/180 2.83

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De acuerdo a los resultados obtenidos relacionados con la deflexin por carga viva, se concluye que la estructura cumple con los requisitos de deflexin mxima por carga viva exigidos por la Norma.

Solicitaciones

Las solicitaciones de diseo (Momento flector, fuerza cortante y fuerza axial) de los prticos crticos en cada direccin, se muestran a continuacin:

Figura 04: Diagrama de Momentos Flectores de Diseo

Figura 05: Diagrama de Fuerzas Cortantes de Diseo

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Figura 06: Diagrama de Fuerza Axial de Diseo

Diseo de Elementos Estructurales

El diseo de los elementos estructurales (Zapatas, vigas, columnas, etc) se realiz con los resultados obtenidos del anlisis estructural y se presentan en los anexos del presente informe.

3.2. MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA METALICA (COBERTURA) El modelo estructural de la cobertura metlica se muestra a continuacin (Figuras 07, 08 y 09).

Figura 07: Vista del modelo estructural tridimensional de la estructura metlica (cobertura).

Figura 08: Seccin transversal de la estructura metlica (cobertura).

Figura 09: Seccin longitudinal de la estructura metlica (cobertura).

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Deflexiones

En la Tabla 04 siguiente indica las deflexiones mximas en el centro de luz para el arco crtico.

Tabla 04 Deflexin por Carga Viva

Nudo L (m) s/c (cm) max (cm)

max (cm)

(luz) (anlisis) (E.020) 1 9.40 0.31 L/180 5.22

De acuerdo a los resultados obtenidos relacionados con la deflexin por carga viva, se concluye que la estructura cumple con los requisitos de deflexin mxima por carga viva exigidos por la Norma.

Solicitaciones

Las solicitaciones de diseo (Momento flector, fuerza cortante y fuerza axial) de los arcos crticos, se muestran a continuacin:

Figura 10: Diagrama de Momentos Flectores de Diseo

Figura 11: Diagrama de Fuerzas Cortantes de Diseo

Figura 12: Diagrama de Fuerza Axial de Diseo

Diseo de Elementos Estructurales

La verificacin estructural de los arcos y viguetas se realiz con los resultados obtenidos del anlisis estructural y se presentan en los anexos del presente informe.

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IV. CONCLUSIONES El sistema resistente de la edificacin consta principalmente de prticos de concreto armado en ambas direcciones (X e Y).

El proyecto estructural realizado se desarroll con el fin de proponer medidas adecuadas para el buen desempeo de las estructuras ante eventos ssmicos importantes, tomando en consideracin los parmetros establecidos en la actual Norma de Diseo Sismorresistente (E.030).

Los criterios asumidos en el anlisis y diseo para todos los mdulos se han adoptado de acuerdo a lo desarrollado en la presente memoria de clculo.

Las estructuras proyectadas, cumplen con todos los requisitos de Resistencia y Rigidez necesarios para soportar las cargas actuantes, de acuerdo a los clculos presentados en los anexos.

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V. ANEXOS