memoria de calculo

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE VILLAMA MARIA DEL TRIUNFO – LIMA - LIMA GERENCIA DE DESARROLLO URBANO - SUB GERENCIA DE OBRAS PUBLICAS

MEMORIA DE CÁLCULO

PROYECTO: “CONSTRUCCION DE AULAS TALLERES EN LA INSTITUCION

EDUCATIVA JOSE CARLOS MARIATEGUI - CODIGO MODULAR: 0325605 Y

CODIGO DE LOCAL: 346855 - ZONA DE JOSE CARLOS MARIATEGUI, ETAPA III

VALLECITO BAJO, DISTRITO DE VILLA MARIA DEL TRIUNFO - LIMA - LIMA”

CONCEPCIÓN GENERAL DEL DISEÑO

Para el diseño del Proyecto “CONSTRUCCION DE AULAS TALLERES EN LA

INSTITUCION EDUCATIVA JOSE CARLOS MARIATEGUI - CODIGO

MODULAR:0325605 Y CODIGO DE LOCAL: 346855 - ZONA DE JOSE CARLOS

MARIATEGUI, ETAPA III VALLECITO BAJO, DISTRITO DE VILLA MARIA DEL

TRIUNFO - LIMA - LIMA” debemos establecer los lineamientos que van a determinar la

concepción urbano-arquitectónica, además el criterio de diseño sin afectar el medio ambiente.

Convirtiéndose la tecnología en el mejor aliado de nuestro tiempo en la industria de la

construcción, poniendo a disposición de los profesionales responsables de las construcciones

modernos elementos y materiales de construcción que acompaña y sustentan su arte y

creatividad la parte estructural que lo calculan los ingenieros Civiles Estructurales, además que

va acompañado con los acabados en instalaciones sanitarias y eléctricas que son calculados

por profesionales avocados a la ramas antes mencionadas.

ARQUITECTURA.

Definido en dos ambientes destinados a Aulas Talleres, con ambientes destinados a Depósitos

y Salada de Profesor, existe presencia de muros de ladrillo (cabeza y soga), el cual responde al

diseño tradicional y siendo el más económico en la zona, que se conjugan en gran

concordancia para crear un aspecto calido y de vida tanto dentro como fuera de la edificación.

ESTRUCTURAS.

SISTEMA ESTRUCTURAL

Dadas las Características Arquitectónicas de la Edificación, es que se plantea un análisis

integral a fin de lograr tener el mejor comportamiento en conjunto ante los posibles

riesgos naturales y/o humanos.

CONSTRUCCION DE AULAS TALLERES EN LA INSTITUCION EDUCATIVA JOSE CARLOS MARIATEGUI - CODIGO MODULAR: 0325605 Y CODIGO DE LOCAL: 346855 - ZONA DE JOSE CARLOS MARIATEGUI, ETAPA III VALLECITO BAJO, DISTRITO DE VILLA MARIA DEL TRIUNFO - LIMA - LIMA


Se considera un sistema de pórticos estructurales de concreto armado en el eje

secundario y de Albañilería Estructural en el eje Principal, el sistema está desarrollado

para dos niveles, a configuración es la más coherente ya que estos colaboran con la

rigidez exigida en el RNE

Definida la Arquitectura, se procede al análisis de los elementos estructurales que

compondrán nuestra edificación, siendo en esta etapa el análisis estructural de los

elementos que constituyen la estructura final de la edificación.

Determinado lo anterior se procede al diseño de cada elemento teniendo como datos

los momentos y cortantes últimos, los cuales nos sirven como parámetros para nuestro

diseño basados en las normas existentes.

SECUENCIAS DE CÁLCULOS

Las cimentaciones se realizo en base a Zapatas Rectangulares de diversos tipos según

lo indica el plano de cimentaciones, as columnas dentro del suelo cuentan con una

conexión de vigas de cimentación, ya que según los datos de estudio de suelos se

tiene una suelo SM Arena Limosa (Mezcla de Arena y Limos), se tiene una capacidad

admisible de 1.20 Kgr/cm2, estableciéndose que la altura de la cimentación es a

1.55m, así mismo se ha asumido un valor del módulo de Winkler para la capacidad

admisible tomada con un valor de 2.56 Kg/cm3

Para realizar el análisis y verificaciones de la Norma E-030, referida ala análisis sísmico,

se realizo un modelamiento en el programa ETABS 9.7.2, en el cual una vez modelada

se procedió a realizar un análisis dinámico, con el espectro de diseño de la Norma.

ESTRUCTURACION:

Consiste en el planteamiento de los elementos estructurales de la Edificación, así como

el sentido del armado de la losa aligerada, en planta se presenta de la siguiente

manera.



ESTRUCTURACION

La norma técnica peruana E-030 nos indica las formas de identificación de Categoría,

Sistema Estructural y Regularidad de las Edificaciones de las cuales tenemos las

siguientes:



De la norma podemos asegurar que la edificación no tiene irregularidad en altura o lo

referido a la tabla Nº 4, se tiene un área efectiva de construcción de 155.68 m2, inc.

Volado, que no cuenta con ductos o vacios en la losa por lo cual la edificación no se

considera irregular.

PREDIMENSIONAMIENTO VIGA PRINCIPAL

Se ha determinado secciones de columnas y de vigas productos de las longitudes de

cada elemento.

Para las vigas principales se tiene:

L critica = 7.55

Asumiendo la Relación L/12 y L/9 se tiene una sección de 0.73x0.37m, la cual satisface

a necesidad de rigidez, se adopta una sección de 0.70x0.25m:

h=L/9 donde: L= luz principal

h=L/12 L= 7.55 mPara ejes 3-3 y 4-4 0.25

h=L/9 0.84 m

h=L/12 0.63 m

0.70

H = 0.73 m Adoptamos H = 0,70 m

b = 0.37 m Adoptamos b = 0,25 m

V I G APrincipal



Así mismo el eje principal se tiene unas vigas de confinamiento de los muros portantes

las cuales además cuentan con una columna intermedia, se tiene la sección para las

vigas principales que son:

L critica = 7.55m

Asumiendo la Relación L/12 se tendría una sección de 0.58x0.29m, como esta viga es

de confinamiento se decidió realizar el análisis con una viga de 0.50mx0.25m, en los

lados que existe muros portantes:

h=L/12 donde: L= luz principalL= 7.55 m

Para ejes 1-1, 2-2 y 5-5 0.25

h=L/12 0.58 m0.50

H = 0.58 m Adoptamos H = 0,50 mb = 0.29 m Adoptamos b = 0,25 m

V I G APrincipal

con murosportantes

PREDIMENSIONAMIENTO VIGA SECUNDARIA

Para ejes secundarios se tiene una:

L critica = 3.90

Asumiendo la Relación L/14 se tiene una sección de 0.28x0.28m, por efectos

constructivos y demás de asegurar a rigidez en el eje X se adopta una sección de viga

de 0.40x0.25m.

h=L/14 donde: L= luz secundaria

L= 3.90 m

Para ejes A-A y C-C 0.25

h = 0.28 m

H = 0.28 m Adoptamos H = 0,40 m

b = 0.28 m Adoptamos b = 0,25 m

0.40V I G A

Secundaria

COLUMNAS:

Se predimensionaron dos tipos de columnas, dos de las cuales estarán ubicadas entre

los ejes A-A y B-B de sección C-1, C-2 (45x25cm), la columna C-3 (25x25cm) estará

ubicada en el eje –C-C, todas estas columnas ayudarán a controlar los desplazamientos

en el eje X, Y como se muestra en el gráfico:



MODELAMIENTO:

Para el modelamiento de la estructura se utilizó el Software ETABS, con el cual se

planteó los elementos estructurales producto del pre dimensionamiento, las cargas

aplicadas a la estructura como cargas muertas (CM) y cargas vivas (CV) según

reglamento el diseño se realiza para tres niveles.

- Sobrecarga para Aulas, 300 Kg/m2

- Sobrecarga para Circulación 400 Kg/m2

- Sobrecarga en Azotea, 100 Kg/m2

Para la carga muerta se sideró el peso de la losa efectiva, más no así los elementos de

vigas y columnas, ya que el software calcula los pesos de estos automáticamente.

A continuación se muestran los modelos estructurales realizados en el ETABS Para el

análisis y diseño de la Estructura.



ANÁLISIS:

El análisis de la estructura consiste en dos etapas.

1. Análisis Estático

Para el análisis estático se conformó un conjunto de pórticos que conforman la

estructura, con un análisis de coeficientes sísmicos.

Para el cálculo de los coeficientes sísmicos se aplicó la siguiente definición del

reglamento E-030

Para el factor de Zona se considera el factor 0.4 para la ciudad de Lima.

Para el factor de Suelo, de las consideraciones del análisis geotécnico de la zona se

tiene que el suelo es un suelo intermedio como lo indicado en el análisis, por lo que se

considera este parámetro, por lo cual se considera un factor de Tp=0.6 y S=1.2

Parámetros del Suelo

Tipo Descripción Tp (S) S

S1 Roca o suelos muy rígidos 0.4 1.0

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor 0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales * *


ZONA Z3 0.42 0.31 0.15


Para el factor Uso que depende del tipo de la edificación, en este caso de categoría A

por ser Institución Educativa cuya prioridad es de mantenerse la Edificación con daños

menores, e factor Usado es de 1.5:

CATEGORIA DE LAS EDIFICACIONES

CATEGORIA DESCRIPCIÓN FACTOR U

A

Edificaciones

Esenciales

Edificaciones esenciales cuya función no debería ser

interrumpida inmediatamente después que ocurra un sismo,

como hospitales, centrales de comunicación, cuarteles de

bomberos y policía, sub estaciones eléctricas, reservorios de

agua, centros educativos y edificaciones que puedan servir de

refugio después de un desastre.

También se incluyen edificaciones cuyo colapso pueda

representar un riesgo adicional, como grandes hornos,

depósitos de materiales inflamables o tóxicos.

1.5

B

Edificaciones

Importantes

Edificaciones donde se reúnen gran cantidad de personas como

teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos

penitenciarios, o que guarden patrimonios valiosos como

museos, bibliotecas y archivos especiales.

También se consideran depósitos de granos y otros almacenes

importantes para el abastecimiento.

1.3

C

Edificaciones

Comunes

Edificaciones, comunes, cuya falla ocasionaría perdidas de

cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles,

restaurantes, depósitos e instalaciones industriales cuya falla no

acarree peligros adicionales de incendios, fugas de

contaminantes , etc.

1.0

D

Edificaciones

Menores

Edificaciones cuyas fallas causan perdidas de menor cuantía y

normalmente la probabilidad de causar victimas es baja, como

cercos de menos de 1.50m de altura, depósitos temporales,

pequeñas viviendas temporales y construcciones similares.

(*)

El coeficiente de Reducción sísmico, se considera según el tipo de edificación, para

nuestro caso un sistema dual y de pórticos de concreto armado, para el cual la norma

nos da un factor de

En el Eje X= 8 (Pórticos)



En el Eje Y= 3 (Albañilería).

SISTEMAS ESTRUCTURALES

Sistema Estructural

Coeficiente de Reducción. R

Para estructuras regulares (*)

(**)

Acero

Pórticos dúctiles con uniones resistentes a

momentos

Otras estructuras de acero.

Arriostres Excéntricos

Arriostres en Cruz.

9.5

6.5

6.0

Concreto Armado.

Pórticos (1)

Dual (2)

De muros estructurales (3)

Muros de ductilidad limitada (4)

8

7

6

4

Albañilería Armada o Confinada (5) 3

Madera (por esfuerzos admisibles) 7

Con estos valores se procede al cálculo de los coeficientes sísmicos para X y para Y los

cuales son:

z= 0.4s= 1.2

u= 1.5 Sx=0.22

5

Rx= 8 Sy=0.60

0Ry= 3c 2.5

2. Análisis Dinámico

Para el análisis Dinámico se realizo un análisis espectral basado en el análisis modal

que proporcional el software, con datos sísmicos proporcionados por el Instituto

Geofísico del Perú, con estos datos se crea un espectro para análisis dinámico

utilizando factores para los espectros que se calculan de los datos anteriores, como el

análisis es dinámico se contempla la gravedad como parámetro de análisis, la norma



indica los valores para al análisis dinámico los cuales se calculan de la siguiente

definición:

Factor xx = ZU.g = 0.74

Parámetros asumidos: RxP = 266.64 tn

SC2 = file

Z = 0.4Factor yy

= ZU.g = 1.96S = 1.2 RyTp = 0.6U = 1.5

Rxx = 8.00Ryy = 3.00g = 9.81

Con todas estas consideraciones se realizo el análisis dinámico de la estructura,

además de las consideraciones que se indican en la norma E-0.30, como son

diafragmas rígidos para las losas, control del centro de masas.

RESULTADOS:

Al realizar el análisis se verifica las coherencias de lo realizado, como son los

movimientos debido a las diversas cargas, a continuación se muestra las deformadas

debidos a las cargas indicadas

DEFORMACIONES

Deformada debido a la

Carga Muerta y Viva

Deformada debido al

Sismo en X



Deformada debido al

Sismo en Y

Los resultados del Análisis estructural se resume en lo indicado en la norma E-030

referente a los desplazamientos máximos y relativos para los cual por norma para la

estructura en análisis debe de cumplirse:

LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO

Estos Limites no son aplicables a naves industriales

Material Predominante (Δi /hei )Concreto Armado 0.007

Acero 0.010

Albañilería 0.005

Madera 0.010

En todos los casos se cumple un desplazamiento menor que 0.007, como se indica para

concreto armado como se muestra en los cuadros siguientes

Desplazamientos SPECX

Punto des. AbsR*7

5Desp. Inel

Desp. Rela

H entre piso Drif %o

ES3 0.0061 6 0.0366 0.0102 3 0.003400.00

7ok

ES2 0.0044 6 0.0264 0.0132 3 0.00440<7 %o

0.007

ok

ES1 0.0022 6 0.0132 0.0132 3.2 0.004130.00

7ok



EI3 0.0062 6 0.0372 0.0102 3 0.003400.00

7ok

EI2 0.0045 6 0.0270 0.0132 3 0.00440<7 %o

0.007

ok

EI1 0.0023 6 0.0138 0.0138 3.2 0.004310.00

7ok

Desplazamientos SPECY

Punto des. AbsR*7

5Desp. Inel

Desp. Rela

H entre piso Drif %o

ES3 0.0032 2.25 0.0072 0.00203 3 0.000680.00

5ok

ES2 0.0023 2.25 0.0052 0.00270 3 0.00090<5 %o

0.005

ok

ES1 0.0011 2.25 0.0025 0.00248 3.2 0.000770.00

5ok

EI3 0.0038 2.25 0.0086 0.0025 3 0.000830.00

5ok

EI2 0.0027 2.25 0.0061 0.0032 3 0.00105<5 %o

0.005

ok

EI1 0.0013 2.25 0.0029 0.0029 3.2 0.000910.00

5ok

El periodo de vibración de la estructura es otro factor que se debe de controlar, la

norma indica que debe de haber un periodo de 1 seg. Por piso.

Además se verifico la torsión en planta, para lo cual se debe cumplir que la torsión en

planta no debe ser mayor a 1.3, alcanzando valores menores en ambos ejes, es

importante tener el mayor de los cuidados a la hora de realizar la construcción ya que

los muros deben mantener su continuidad.

Torsion en Planta

Para SPECXNivel 3ro 2do 1er

Des. Max 0.00340

0.00440

0.00413 Ok

Des. Max 0.00340

0.00440

0.00431 <= 1.3

Torsion=

1.00000

1.00000

0.97778

Para SPECYNivel 3ro 2do 1er



Des. Max 0.00068

0.00090

0.00077 Ok

Des. Max 0.00083

0.00105

0.00091 <= 1.3

Torsion=

0.90000

0.92308

0.91667

Para el Diseño de la Estructura se realiza una combinación de cargas según norma E-

060 de diseño de concreto armado, que es como sigue:

U= 1.4 CM + 1.7 CV

U=1.25 (CM + CV+-CS)

U= 0.9 CM +- 1.25 CS

ENVOL (combinación de los casos de análisis)

Con estos factores como mínimo, se realiza el cálculo de los momentos y cortantes

máximas.

DISEÑO:

Una vez concluido el análisis de la estructura se procede al Diseño de los elementos

Estructurales como son Vigas y Losas (por Flexión), Columnas (por Flexo compresión),

con los datos del análisis estructural y una vez verificados los desplazamientos relativos

se hace el juego de damero, con lo cual se procede a la combinación de cargas para

concluir con una envolvente la cual nos da los siguientes resultados de momentos

máximos en vigas.

El diseño en flexión ser realiza para los elementos horizontales sometidos a cargas

verticales y de desplazamientos, para el diseño de las Vigas en general se calculó el

área de acero para los pórticos más críticos, los cuales se plasmaron en toda la

estructura como se indica en los planos de estructuras respectivos, el Software ETABS

nos da estos resultados de una manera adecuada, indicándole al mismo un diseño con

la envolvente y en condiciones normales, que es lo que queremos y no así en

condiciones de amplificación de momentos, cabe señalar que el diseño de toda la

estructura se realiza con el análisis Dinámico, por lo cual el análisis estático es

únicamente para determinar las condiciones de que la cortante dinámica debe ser

mayor al 80% de la cortante estática.

Para el caso de los elementos sometidos a flexo compresión se comprobó el diseño

proporcionado por el ETABS, con el diagrama de interacción, (DINTER) de la PUCP, el



cual con las secciones, recubrimientos y datos generales se genera un diagrama, el cual

con las condiciones de diseño vale decir combinaciones se calcula las áreas de acero

que mejor se adapten al diseño.

CÓDIGOS Y NORMAS.

El proceso de estimación de las cargas, así como el análisis y diseño de las estructuras

está basado en los siguientes códigos.

Cargas.

Norma Técnica Cargas E-020 - 2009

Norma de Diseño Sismo resistente E-30 – 2009

Se entiende que todas aquellas normas a las que los códigos hacen referencia, forman

parte integrante de los mismos en tanto sean aplicable a los materiales a los

materiales, cargas y procedimientos usados en el presente proyecto.

Diseños.

Norma Técnica E-050, 2009 Suelos y Cimentaciones.

Norma Técnica E-060, 2009 Concreto Armado.

Norma Técnica E- 070, 2009 Albañilería.

Norma de Construcciones en Concreto Armado ACI 318-05.


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