tam billo

ANALISIS ESTRUCTURAL

1

NOVIEMBRE 2015


INTRODUCCIÓN

Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una

deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la función de

una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio,

resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad. El presente informe técnico tiene

como finalidad reflejar los resultados del análisis sísmico estructural efectuado a la

edificación mediante el uso del programa ETABS.

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I. GENERALIDADES.

La presente Memoria corresponde al análisis sísmico y calculo estructural del proyecto “VIVIENDA COMERCIO”, de Propietario SUSI SILVIA CONDEZO BARRUETA; edificación conformada por 3 niveles más azotea; con ubicación en Calle las Flores Barrios Altos - Tambillo Grande, DISTRITO Mariano Damaso Beraun, PROVINCIA Leoncio Prado, DEPARTAMENTO Huánuco.

1.1. DATOS DE LA ZONA.

Ubicación Política:

Concerniente al entorno urbano.

País : Perú

Departamento : Huánuco

Provincia : Leoncio Prado

Distrito : Mariano Dámaso Beraun.

Dirección : Calle las Flores Barrios Altos - Tambillo Grande

1.2. UBICACIÓN.

3


LOCALIZACION NACIONAL- REGIONAL

4


LOCALIZACION PROVINCIAL- LOCAL

COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE LA VIVIENDA:

LATITUD

-9.41031°

LONGITUD

-75.97129°Elevación: 1958

msnmAltura de la vista

en la imagen: 2.19 Km

1.3. ESTRUCTURACION.

La altura proyectada de los sectores es 7.20 m del 1°piso al 2° piso; con un nivel de +7.20 m sobre la vía pública.

El sistema estructural planteado consiste en un Sistema Aporticado (en ambas direcciones de la Edificación). Se tiene diversas secciones de columna, rectangulares de 0.20x0.20m, 0.20x0.10m; mientras que las vigas son V1 20x30cm.

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El diafragma rígido lo conforma una losa aligerada en un sentido de peralte 20cm desde el 1° al 2° nivel, según se indica en los planos. Además se han contemplado losas macizas en algunas partes debido a la presencia de aberturas y discontinuidades en los diafragmas.

1.4. NORMATIVIDAD

En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.):

Metrado de cargas Norma E.020

Diseño sismo resistente Norma E.030

Concreto Armado Norma E.060

Suelos y cimentaciones Norma E.050

Albañilería Norma E.070

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la última edición.

1.3 ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS.

ESTUDIO DEL SUELO:

Arena bien graduada (suelo intermedio) Capacidad admisible = 1.50 kg/cm2 Empuje activo (Ka) = 0.29 Profundidad mínima de cimentación = 1.20 m.

CONCRETO:

Resistencia (f´c) : 210 Kg/cm2 (todos los elementos) Módulo de Elasticidad (E) : 210,000 Kg/cm2 (f´c = 2´100,000 ton/m2) Módulo de Poisson (u) : 0.20 Peso Específico (γC) : 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3

(concreto armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A605):

Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia (fy)= 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2 Módulo de elasticidad = Es = 2 ́000,000 kg/cm2 Deformación al inicio de la fluencia =0.0021

RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS (R):

Cimientos, zapatas, vigas de cimentación 7.50 cm Columnas, Vigas, Placas, Muros (Cisternas, Tanques) 4.00 cm Losas Aligeradas, Vigas chatas, Vigas de borde 3.00cm Losas macizas, Escaleras 2.50 cm

UNIDADES DE ALBAÑILERÍA

6


Módulo de Poisson =0.25ט Módulo de elasticidad Em

1.4. PESO CORRESPONDIENTE AL EQUIPAMIENTO DE TELECOMUNICACIONES

Característica de Antena N° 01

Tabla de peso (KG)

1 TORRE DE ANTENA 450

2 BASE DE TORRE DE

ANTENA

950

3 SALA DE EQUIPOS 500

7


1.5 REFERENCIAS

1.5.1 ARQUITECTURA Y CONFIGURACION GEOMETRICA

PLANTA DE CONDICCION ACTUAL DE LA AZOTEA

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PLANTA DE LA ESTRUCTURA DE LA AZOTEA

9


PLANO DE LA AZOTEA PROPUESTA

PLANO ISOMETRICO

1.5.2. PLANOS DETALLADOS DE LA ANTENA A INSTALAR.

10


11


II. ESTADOS DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS.-

2.1 ESTADOS DE CARGAS.- De acuerdo a las Normas NTE. E.020, E060 y al reglamento ACI 318-08, se consideran los siguientes estados de Carga en la estructura según valores definidos en el Ítem 2.2.1, además del Espectro definido en el Ítem 2.1:

Dónde:

L1 y L2 son dos alternancias consideradas para la carga viva total (L). EXD y EXI son Fuerza Sísmica en direcc. X-X, con excentricidad accidental de

5% en direcc. “+Y” y “–Y” respectivamente, en cada block y nivel, calculada en el Item 2.2.3

EYD y EYI son Fuerza Sísmica en direcc. Y-Y, con una excentricidad accidental de 5% en direcc. “+X” y “–X” respectivamente, en cada block y nivel, calculada en el Item 2.2.3

2.2 COMBINACIONES DE CARGAS.- Definiendo primero las combinaciones auxiliares “envL” y “envS”:

“envL” es la Envolvente de las 2 alternancias de la carga viva y la total de esta, según cuadro de abajo

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“envS” es la Envolvente de los 4 estados de carga sísmica definidos anteriormente y del Espectro, según cuadro de abajo

De dichos estados de cargas se considera las siguientes combinaciones en cuadro “Define Load Combinations”:

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De dichas combinaciones, el diseño Estructural se efectúa con la “ENVOLVENTE” definida según cuadro “Load combination Data”:

2.3. Pre dimensionamiento2.3.1. LosasCuando los techos aligerados tienen las medidas tradicionales indicadas en la Figura, y cuando se emplea bloques huecos de arcilla (30x30 cm), puede utilizarse las siguientes cargas de peso propio, expresadas en kilogramos por metro cuadrado de área en planta.

Para pre dimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en un sentido se siguió la Norma E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que para prescindir de la verificación de deflexiones, cuando actúan sobrecargas menores a 300kg/m2, se puede utilizar la relación:

Con los valores obtenidos se decide uniformizar el sistema de techos a un espesor de 0.20 m para losas aligeradas en toda la vivienda.

El peralte de las losas aligeradas puede ser dimensionado también considerando los siguientes criterios: resultando un espesor de 0.20 debido a que las luces no son tan largas y solo está comprendida entre 4 – 5 m.• h = 17cms Luces menores de 4m• h = 20cms Luces comprendidas entre 4 y 5m

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• h = 25cms Luces comprendidas entre 5 y 6m• h = 30cms Luces comprendidas entre 6 y 7m

2.3.2. VigasEl peralte (h) y ancho (b) mínimo de la viga se obtendrá de las siguientes relaciones:

Vigas continuas

Vigas simplemente apoyadas

Además la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismo resistentes. Pero

por cuestiones de cálculo tomaremos como base 0.25 m.

Viga VS 01:

Luz = 4.550 m → h= 4.550 /14 = 0.325 m aproximado a 0.40 m

Para optimizar el diseño se opta por utilizar un peralte h = 0.40 m y un ancho b=0.20 m

(por diseño de columna) en todas las vigas principales.

Viga VS 02:

Luz = 3.850 m → h= 3.850/14 = 0.275m aproximado a 0.30 m

Viga VS 03:

Luz = 3.750 m → h= 3.750/14 = 0.267 m aproximado a 0.30 m

Para optimizar el diseño se opta por utilizar un peralte h = 0.30 m y un ancho b=0.20 m

(por diseño de columna) en todas las vigas secundarias.

2.3.3. ColumnaLas vigas apoyan sobre las columnas transmitiéndoles fuerza cortante, que se

acumulan como carga axial en los entrepisos. Para obtener la carga axial en las

columnas, debería resolverse el problema hiperestático analizando a los pórticos

espacialmente, pero para metrar cargas, se desprecia el efecto hiperestático

trabajando con áreas de influencia provenientes de subdividir los tramos de cada viga

en partes iguales, o se regula la posición de las líneas divisorias para estimar los

efectos hiperestáticos.

En cuanto al área tributaria escogemos el área más crítica (mayor área).

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2.4 ALTERNANCIA DE CARGAS DIAFRAGMA 1° NIVEL: Se indican valores de la 1º

alternancia

de la

carga viva (L1) en kg/m2; además del Centro de Masa del diafragma.

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DATOSPisos de la edificacion : 8 PisosUso de la edificacion :Espesor de la losa : 0.2 mArea Tributaria : 48.84 m2

PRIMERA PLANTACARGA MUERTA (WD)Peso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 100 Kg/m2

520 Kg/m2

Area Tributaria : 48.84 m2

Carga Puntual : 520x48.84 = 25396.8 Kg

Peso de la viga VP : 0.45 x 0.40 x 5.2 x 2400 = 2246.40 KgPeso de la viga VS : 0.45 x 0.20 x 2.38 x 2400 = 514.08 KgPeso Columna : 0.5 x 0.25 x 2.5 x 2400 = 750.00 Kg

3510.48 KgWDt = 28907.28 Kg

Carga Viva (WL)Sobre carga (WL1) : 250 Kg/m2

Area Tributaria : 48.84 m2

Carga Puntual : 250x48.84 = 12210.00 kg

WLt = 12210.00 kg

Pg = WD + WL = 41117.28 kgPg = 41.11728 Tn

DATOS

Pg : 15.34 Tnn : 0.25m : 1.25fc : 210 kg/cm2

bxD : 365.24 cm2Usar (cm2) : 0.25

DISEÑO DE COLUMNAS

PREDIMENSIONAMIENTO

donde: Pg es la carga debido a la gravedad mientras que P es la carga debido a sismo cada parametro de P y n son sacadas del cuadro donde depende de la ubicación de cada columna, pero normalmente usaremos la mas critica la cual se ubica tal como se especifica en la C3

comercio/Viviendas

Peso por pisoCarga axial


DIAFRAGMA TIPICO2° - 8°NIVEL: Se indican valores de la 2º alternancia de la carga viva (L2) en kg/m2; y Centro de Masa del diafragma

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III. ANALISIS SISMICOS.-3.1. PESO DE LA ESTRUCTURA (P)

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PRIMERA, SEGUNDA Y OCTVA PLANTA

Peso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 150 Kg/m2

570 Kg/m2

WD = 570 Kg/m2

Sobre carga (WL1) : 500 Kg/m2

WL = 500 Kg/m2

TERCERA, CUARTA, QUINTA, SEXTA , SEPTIMA PLANTA

Peso de la losaPeso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 150 Kg/m2

570 Kg/m2

Sala de equipos : 1500.00 kg

Area de la sala de maquinaria : 10.35 m2144.93 kg/m2

WD = 714.93 Kg/m2

Sobre carga (WL1) : 100 kg/m2

WL = 100 kg/m2

Peso de torre de antena : 670.00 kgBase de torre de antena : 675.00 kg

1345.00 kg

P = 1.35 Tn

Carga Muerta (WD)

METRADOS DE CARGAS PARA LA LOSA EN ETABS 2015

Carga Muerta (WD)

Carga Muerta (WD)

Peso de equipos de telecomunicaciones

Carga Viva (WL)

Peso de equipos de telecomunicaciones

Carga Puntual de la antena a la viga

3.2 FACTORES PARA EL ANALISIS

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El Análisis Sísmico se realiza utilizando un modelo matemático tridimensional en donde los elementos verticales están conectados con diafragmas horizontales, los cuales se suponen infinitamente rígidos en sus planos. Además, para cada dirección, se ha considerado una excentricidad accidental de 0.05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la acción de la fuerza. Los parámetros sísmicos que estipula la Norma de Diseño Sismorresistente (NTE E.030) considerados para el Análisis en el Edificio son los siguientes:

Factor Nomenclatura ClasificaciónCategórica Tipo Valor Justificación

Zona Z 2 0.3 Zona Sísmica 2: HUANUCO

Uso U C 1.0 Edificaciones Comunes:Viviendas

Suelo SS2

Tp (s)1.20.6

Suelo GM – Grava mal graduada(de E.M.S.)

Coeficiente dereducción

RxConcreto Amado

Sistema Aporticado 6.00 Muros Estructurales

RyConcreto Amado

Sistema Aporticado 6.00 Muros Estructurales

3.1.1 FUERZAS SISMICAS VERTICALESEl factor de Zona de la Edificación clasifica como “Z2”. Por tanto, según la NTE - E.030, las fuerzas sísmicas verticales se consideraran como una fracción de 2/3 del valor de la fuerza sísmica horizontal

3.2 ANALISIS DINAMICO3.2.1 ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONESPara el Análisis Dinámico de la Estructura se utiliza un Espectro de respuesta según la NTE - E.030, para comparar la fuerza cortante mínima en la base y compararlos con los resultados de un análisis estático. Todo esto para cada dirección de la Edificación en planta (X e Y)

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T C=2.5(Tp/T)

"C" correg

Sa X Sa Y

0.05

30.000 2.500

1.104

1.104

0.10

15.000 2.500

1.104

1.104

0.15

10.000 2.500

1.104

1.104

0.20

7.500 2.500

1.104

1.104

0.25

6.000 2.500

1.104

1.104

0.30

5.000 2.500

1.104

1.104

0.35

4.286 2.500

1.104

1.104

0.40

3.750 2.500

1.104

1.104

0.45

3.333 2.500

1.104

1.104

0.50

3.000 2.500

1.104

1.104

0.55

2.727 2.500

1.104

1.104

0.60

2.500 2.500

1.104

1.104

0.65

2.308 2.308

1.019

1.019

0.70

2.143 2.143

0.946

0.946

0.75

2.000 2.000

0.883

0.883

0.80

1.875 1.875

0.828

0.828

0.85

1.765 1.765

0.779

0.779

0.90

1.667 1.667

0.736

0.736

0.95

1.579 1.579

0.697

0.697

1.00

1.500 1.500

0.662

0.662

1.05

1.429 1.429

0.631

0.631

1.10

1.364 1.364

0.602

0.602

1.15

1.304 1.304

0.576

0.576

1.20

1.250 1.250

0.552

0.552

1.25

1.200 1.200

0.530

0.530

1.30

1.154 1.154

0.509

0.509

1.35

1.111 1.111

0.491

0.491

1.40

1.071 1.071

0.473

0.473

1.45

1.034 1.034

0.457

0.457

1.50

1.000 1.000

0.441

0.441

1.55

0.968 0.968

0.427

0.427

1.60

0.938 0.938

0.414

0.414

1.65

0.909 0.909

0.401

0.401

1.70

0.882 0.882

0.390

0.390

1.75

0.857 0.857

0.378

0.378

1.80

0.833 0.833

0.368

0.368


3.4 ANALISIS ESTATICO

Se calculara el Cortante Estático con los valores de los parámetros definidos anteriormente, además de definir el Peso de la Estructura y el Factor de Ampliación Dinámica (C).

3.4.1 FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) y PERIODO FUNDAMENTAL (T)

Para el cálculo del Factor de Amplificación Sísmica en los Análisis se consideró el periodo fundamental estimado en la Norma NTE. E.030, según: C= 2.5 (Tp/T) ≤ 2.5

3.4.2 FUERZA CORTANTE EN LA BASE (V)

La Fuerza Cortante en la Base de la Edificación se determina como una fracción del peso total de la Edificación mediante la siguiente expresión:

3.4.3 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA CORTANTE EN ELEVACIÓN

Si “T” > 0.7s, una parte de la Cortante basal “V” denominada “Fa” se aplicara como fuerza concentrada en la parte superior de la edificación, calculada según: Fa = 0.07(T)(V) ≤ 0.15 V

→ T= 0.813 s → Fa = 8.145

El resto de la Cortante Basal (V-Fa) se

distribuye en cada nivel de la Edificacion,

incluyendo el ultimo, segun la formula:

22


23


Se indican:

- Cargas de Sismo Estático en “X”: En C.M. de diafragmas del cada nivel

- Cargas de Sismo Estático en “Y”: En C.M. de diafragmas del cada nivel

24


25


IV. CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES.-

DESPLAZAMIENTOS DE CENTROS DE MASA Y EXTREMOS DE DIAFRAGMAS (POR NIVELES)

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DESPLAZAMIENTOS MAXIMOS DE EXTREMOS DE DIAFRAGMAS (POR NIVELES)

V. ANALISIS ESTRUCTURAL POR CARGAS DE GRAVEDAD

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De acuerdo a la Norma NTE. E030, para el control de los desplazamientos laterales, los resultados deberán ser multiplicados por el valor de 0.75R para calcular los máximos desplazamientos laterales de la estructura. Se tomaron los desplazamientos del centro de masa y del eje más alejado. Los resultados se muestran en la siguiente tabla para cada dirección de análisis.

Donde: ^i/he = Desplazamiento relativo de entrepiso

Además: KiX/heX (máx.) = 0.0050 (máximo permisible Albañilería confinada, NTE E.030 – 3.8)

KiY/heY (máx.) = 0.0070 (máximo permisible Concreto armado, NTE E.030 – 3.8)

Se observa que tanto en el Eje del Centro de Masa como en los Ejes más alejados de este en cada dirección, todos los entrepisos cumplen con el Desplazamiento relativo máximo permisible de entrepiso (Ki/he)MAX en ambas direcciones.

∆i He ∆i(cm) (cm) (cm)

8 2.14 1.799 2.6 0.0069 OK 1.046 0.696 0.0027 OK7 1.84 1.891 2.6 0.0073 OK 0.93 0.696 0.0027 OK6 1.525 1.933 2.6 0.0074 OK 0.814 0.78 0.003 OK5 1.203 1.931 2.6 0.0074 OK 0.68 0.84 0.0032 OK4 0.881 1.839 2.6 0.0071 OK 0.544 0.874 0.0033 OK3 0.574 1.619 2.6 0.0062 OK 0.399 0.93 0.0036 OK2 0.305 1.231 2.6 0.0047 OK 0.244 0.93 0.0036 OK1 0.099 0.596 2.6 0.0023 OK 0.089 0.534 0.0021 OK

Obs.

DESPLAZAMIENTO RELATIVO DE ENTREPISO EN EL CENTRO DE MASADIRECCION X-X DIRECCION Y-Y

NIVELDESPLAZ. ABS.(cm)

∆i/he Obs.DESPLAZ. ABS.(cm)

∆i/he

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5.1. VERIFICACION DE DISEÑO DE LOSAS ALIGERADAS DE CºAº

P.Prop. (c/ladrillo):

e= 0.17m: 195 kg/m2

e= 0.20m: 215 kg/m2

e= 0.25m: 245 kg/m2

A.C.I. 318-2008: e≈L/20 (en cada tramo)

verificando As min:

verificando por corte:

29


30


31


5.2. VERIFICACION DE VIGAS Y COLUMNAS DE CºAº

Comparando el Diseño de refuerzo longitudinal en los miembros (frame) de C°A°, con los diseños del Proyecto Original (Se indican áreas “As” en cm2):

32


1º NIVEL: Planta general, y algunas vistas ampliadas

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2º NIVEL: Planta general, y algunas vistas ampliadas (se uniformizan plantas, haciendo típico del 2ª al 8ª nivel)


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35


VI. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

Estructuración y Pre dimensionamiento:

La estructuración y pre dimensionamiento se realizó siguiendo los criterios de Análisis Estructural y Concreto Armado. Confirmando de esta forma que los criterios empleados fueron correctos.

En la cuanto a vigas, la luz libre mayor entre apoyos que se encontró fue de 2.75 m teniendo como dimensiones de viga (0.20x0.25) por lo que permite que la edificación se rigidice en mayor proporción logrando una adecuada estabilidad al diafragma de la estructura.

La edificación visitada, posee las siguientes características:

La vivienda se encuentra en una ubicación adecuada, libre de obstáculos para emitir señal.

Presenta una edificación n u e v a de menor antigüedad que las otras viviendas, se construyó con materiales de construcción resistentes, el cual asegura un comportamiento de acción sísmica.

La vivienda inspeccionada no cuenta con fisuras ni grietas en los elementos estructurales; en los planos se aprecia la distribución de dichos elementos.

Modelamiento:

Los desplazamientos obtenidos gracias al modelamiento en el programa ETABS cumplen con los estándares estipulados en el reglamento de edificaciones de Diseño Sismo Resistente Norma E.030, cumpliendo así con los límites para desplazamiento lateral entrepiso.

Con la sobrecarga aplicada a la vivienda (antena de telecomunicaciones) los desplazamientos son mínimos. Por lo tanto, la vivienda puede soportar el incremento de carga de la torre sin ningún problema incluyéndose los equipos cargándose a los elementos estructurales.

VII. RECOMENDACIONES

Cualquier aumento de cargas a la estructura de la vivienda, se debe realizar una nueva evaluación estructural, de ser el caso realizar un reforzamiento de dichos elementos estructurales.

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La distribución de los elementos rígidos hace que existan grandes excentricidades, por tanto ante la ocurrencia de un sismo, la edificación es propensa a efectos torsionales.

Este informe que se entrega solo debe ser para uso de esta vivienda.

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