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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE”

MEMORIA DESCRIPTIVA ESTRUCTURAS PROYECTO:

“RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. 10087 CASERIO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI – PROVINCIA DE FERREÑAFE- REGION LAMBAYEQUE” ENTIDAD

:

UBICACIÓN :

MUNICIPALIDAD DISTRITAL INCAHUASI DISTRITO INCAHUASI - FERREÑAFE – LAMBAYEQUE

1.0

Generalidades

2.0

Descripción del Sistema Estructural

3.0

2.1

Sistema Estructural

2.2

Sistemas de Piso

2.3

Albañilería Confinada

2.4

Tabiquería

2.5

Cimentación

Diseño Estructural 3.1

Solicitaciones de Servicio 3.1.1 Cargas de gravedad 3.1.2 Cargas de sismo

3.2 4.0

Métodos de Análisis y Diseño Estructural

Reglamentos y Normas 4.1

Reglamento Nacional de Edificaciones

4.2

Norma Sismo Resistente – NORMA E-0.30

MEMORIA DESCRIPTIVA – ESTRUCTURAS

1

Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE” GENERALIDADES El presente documento corresponde a la Memoria Descriptiva de Estructuras del Proyecto “RECUPERACIÓN DL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E Nº10087 CASERÍO TOTORAS

–

DISTRITO

DE

INCAHUASI-PROVINCIA

DE

FERREÑAFE-REGION

LAMBAYEQUE”, el cual consiste en la construcción de Bloques convencionales de concreto armado de un piso como se menciona a continuación: CUADRO Nº 01: MÓDULOS DE ESTRUCTURAS Nº

MODULO

PRIMER PISO Administración, Sala de Profesores Aulas Primaria 1,2,3 .

01

I

02

II

03

III

Aulas primaria ,4,5,6

04

IV

SS HH Primaria

05

V

Aulas secundaria 1,2,3

06

VI

Aulas Secundaria 4,5

07

VII

SSHH Secundaria

08

VIII

Biblioteca

09

IX

SUM

El propósito de esta Memoria es permitir una mejor comprensión del Diseño Estructural del Proyecto, particularmente de los planos de estructuras y los correspondientes detalles constructivos a nivel de obra que forman parte del Expediente Técnico. En tal sentido, esta memoria se complementa con los demás documentos técnicos del Expediente Técnico del Proyecto, tales como: a) Planos de Arquitectura b) Memoria Descriptiva de Arquitectura c) Especificaciones Técnicas de Arquitectura d) Planos de Estructuras e) Especificaciones Técnicas de Estructuras Es importante señalar que la geometría general del proyecto de esta edificación tiene que ajustarse estrictamente a lo prescrito por el Proyecto de Arquitectura.

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE” ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS CONCRETO: -Resistencia (f´c): 210Kg/cm2 -Módulo de Elasticidad (E): 200,000 Kg/cm2 (f´c = 210 Kg/cm2) -Módulo de Poisson (u): 0.20 -Peso Específico (γ): 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3 (Concreto Armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A605): -Resistencia a la fluencia (fy): 4,200 Kg/cm2 (Gº60): “E”: 2100000 Kg/cm2 ALBAÑILERIA: -Ladrillo tipo IV sólidos (30% huecos), tipo King Kong de arcilla, t=23 cm, f´b = 130 Kg/cm2). -Pilas: resistencia característica a compresión = f´m =40 Kg/cm2 -Muretes: resistencia característica a corte puro = v´m =8.1 Kg/cm2 -Peso Específico (γ): 1900 Kg/m3 -Mortero tipo P2: cemento: arena 1:5 -Módulo de Elasticidad (Em) = 500 f´m =200000 Kg/cm2 -Módulo de Poisson (u): 0.25 -Módulo de Corte (Gm) = Em / (2(1+ u)) =80000 Kg/cm2

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE”

RECUBRIMIENTOS MINIMOS (R): - Cimientos, Vigas de Cimentación

7.5 cm

- Sobre cimientos Armados

4.0 cm

- Columnas, Vigas Peraltadas

4.0 cm

- Losas Aligeradas, Columnetas

2.5 cm

2.0

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

2.1

SISTEMA ESTRUCTURAL El esqueleto estructural principal del edificio que tiene la función de resistir las fuerzas horizontales y verticales está conformado en su mayoría por un sistema de Pórticos de Concreto combinados con Albañilería Confinada, tal como se presenta a continuación: CUADRO Nº 01: MODULOS DE ESTRUCTURAS Nº

MODULO

Sentido X

01

I

Aporticado

02

II

Aporticado

03

III

Aporticado

04

IV

Aporticado

05

V

Aporticado

06

VI

Aporticado

07

VII

Aporticado

08

VIII

Aporticado

09

IX

Aporticado

Sentido Y

En lo posible, en este proyecto estructural se ha tratado de mantener constantes las secciones transversales de todas las columnas en toda la altura de la edificación; con el objetivo de evitar cambios bruscos de rigidez lateral; que puedan generar concentración de esfuerzos.

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2.2

SISTEMAS DE PISO El sistema de piso consistirá en losas aligeradas convencionales inclinadas de concreto armado de 0.20 metros de espesor, viguetas tipo T con ladrillo de arcilla de 0.30x0.30x0.15 m. Todo el sistema de piso de esta edificación se apoyará sobre las vigas de concreto armado que estarán dispuestas en todos los ejes estructurales de los módulos, según las dos direcciones ortogonales principales en planta. Todas las vigas y columnas del sistema aporticado han sido diseñadas por la envolvente de momentos de Resistencia Última, según las combinaciones de la Norma E-060 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

2.3

ALBAÑILERIA CONFINADA En la estructuración de los módulos que contienen albañilería confinada, los muros serán confinados con columnas de amarre y vigas de amarre, sin embargo, al haberse configurado en una dirección como albañilería confinada y en la otra dirección como sistema aporticado, las columnas de amarre y vigas de amarre han sido diseñadas por el método de Resistencia Última.

2.4

TABIQUERÍA No es conveniente que los muros de ladrillo que forman la tabiquería absorban fuerzas verticales y laterales de sismo porque estos elementos son demasiado frágiles y vulnerables, que se podrían agrietar prematuramente, aún con sismos de leve intensidad. Por lo manifestado, los muros de ladrillo referidos a la tabiquería se encuentran aislados de la estructura principal de la edificación mediante dos juntas laterales verticales y una junta horizontal superior de una pulgada de espesor. Consecuentemente,

estos

muros

de

tabiquería

no

cuentan

con

el

confinamiento y arriostre lateral de la estructura principal de la edificación, razón por la cual ha sido necesario introducir columnetas y viguetas que aseguren

la

estabilidad

lateral

de

estos

elementos

no

estructurales,

especialmente en los sectores donde existe ventana.

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2.5

CIMENTACIÓN El Estudio de Mecánica de Suelos para el Proyecto “Recuperación del local escolar de la I.E. 10087 Caserío Totoras, Distrito de Incahuasi – Provincia de Ferreñafe”, elaborado por “Servicios de laboratorios de suelos y pavimentos SAC” indica un terreno limo arcilloso con resistencia de 0.60 kgs/cm2 por lo se recomienda estructuras con cimentación armada y arriostrada con vigas de cimentación. La profundidad de cimentación de las zapatas es de 1.50 m yn 1.80m por debajo del nivel ±0.00. Sobre esta Cimentación se apoyan y empotran todas las columnas y placas de concreto armado de cada uno de los Bloques. Para los muros portantes (albañilería confinada), se ha dispuesto cimientos corridos de Concreto Ciclópeo. Para los muros de ladrillo (elementos no estructurales verticales), se han dispuesto cimientos corridos de Concreto Ciclópeo y sobrecimientos de Concreto Simple y armado en el cerco perimétrico, cuya sección transversal depende de su ubicación y del espesor del muro.

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE”

3.0

DISEÑO ESTRUCTURAL

3.1

SOLICITACIONES DE SERVICIO

3.1.1 CARGAS DE GRAVEDAD Las cargas de gravedad son las generadas por el peso propio de los diferentes elementos estructurales y no estructurales de la edificación y las generadas por las cargas vivas que actúan por la función que cumple esta construcción. Para calcular los pesos propios de los elementos estructurales y no estructurales, se han considerado los siguientes pesos unitarios: Elementos de concreto simple

:

2.20 Tn/m3

Elementos de concreto armado :

2.40 Tn/m3

Losas aligeradas de 0.20 m

:

300 Kg/m2

Pisos terminados de 0.05 m

:

100 Kg/m2

Cielos rasos

:

50 Kg/m2

Tabiques de ladrillo

:

100 Kg/m2

Para calcular las cargas vivas que actúan en los diferentes elementos estructurales del edificio, se han considerado las siguientes sobrecargas: a) Bibliotecas Salas de lectura

:

300 Kg/m2

Salas de almacenaje

:

750 Kg/m2

Centros de Recursos Educativos :

750 Kg/m2

Corredores y escaleras

:

400 Kg/m2

Aulas

:

250 Kg/m2

Talleres

:

350 Kg/m2

Auditorios

:

300 Kg/m2

Laboratorios

:

300 Kg/m2

Corredores y escaleras

:

400 Kg/m2

b) Centros de Educación

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE” c) Oficinas Salas de archivo

:

500 Kg/m2

Salas de computación

:

250 Kg/m2

Corredores y escaleras

:

400 Kg/m2

3.1.2 CARGAS DE SISMO Los eventuales movimientos sísmicos del terreno de cimentación pueden introducir fuerzas dinámicas horizontales y verticales que solicitan los diferentes elementos estructurales de la edificación, las cuales deben ser calculadas en base a la Norma de Diseño Sismorresistente vigente en nuestro país. Para calcular las fuerzas horizontales de sismo que pueden actuar sobre el edificio, se han tomado en cuenta los siguientes criterios: a) El Proyecto se encuentra ubicado en la zona 4 del mapa de zonificación sísmica del Perú, la cual corresponde a una actividad sísmica alta. Para esta localización corresponde un Factor de Zona: Z = 0.45. b) El Proyecto corresponde a una edificación esencial que debe servir de refugio en caso de un desastre sísmico. Estas edificaciones son de categoría A y tienen un Factor de Uso e Importancia: U= 1.50. c) La edificación se encuentra cimentada sobre un suelo flexible de baja calidad, clasificada como Perfil Tipo S3: Suelo Blando, de acuerdo con las normas de diseño sismorresistente. De esta forma, el Factor de Suelo es S = 1.1, el período que define la plataforma del factor C es TP = 1.0 seg y el periodo que define el inicio de la zona del factor C con desplazamiento constante es TL=1.6 seg. d) El factor de reducción por ductilidad para estructuras regulares duales conformadas por una combinación de pórticos y placas de concreto armado, es R = 8.00 y para albañilería confinada R = 3.00.

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE”

e) El período fundamental de vibración del edificio correspondiente al primer modo se ha estimado mediante la fórmula: T = hn/CT, propuesta por la Norma de Diseño Sismorresistente para edificaciones de concreto armado, donde hn representa la altura total de la edificación expresada en metros, y C T es el coeficiente para estimar el periodo fundamental de un edificio, que varía entre 35 y 60. En el presente proyecto se ha considerado CT=35 para edificios con pórticos de concreto armado sin muros de corte (aporticado) y C T=60 para edificios de albañilería (albañilería). f)

El factor de amplificación sísmica de acuerdo a las características del sitio se define por las siguientes expresiones: Si T < TP, C = 2.5 Si TP < T > TL, C = 2.5 (TP / T) Si T > TL, C = 2.5 (TP . TL / T2)

g)

El edificio ha sido considerado como una estructura regular, por lo que los factores de irregularidad Ia e Ip, han sido considerados con el valor de 1.0, dado que no presentan irregularidad estructural en altura ni irregularidad estructural en planta.

3.2

METODOS DE ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

Para el análisis estructural y el cálculo de los elementos mecánicos que actúan en los diferentes elementos resistentes de concreto armado, este edificio se ha modelado como un sistema de pórticos planos conectados por diafragmas rígidos en sus planos dispuestos horizontalmente en cada uno de los pisos de la construcción. Para calcular el peso total de la edificación en el análisis sísmico, se ha considerado el peso propio de los elementos estructurales y no estructurales, con un 50% de las cargas vivas prescritas por la Norma Técnica de Cargas del Reglamento Nacional de Construcciones. Los sistemas a porticados planos del edificio se han modelado como estructuras reticulares conformadas por barras compuestas por columnas, muros de rigidez y vigas de concreto armado cuyas conexiones se consideran como juntas rígidas.

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE” Para el análisis de los pórticos sujetos a la acción de las cargas verticales de gravedad se han considerado diferentes combinaciones de cargas permanentes y vivas que permitan calcular los momentos flexionantes máximos y mínimos en los diferentes nudos de estas estructuras. Para el análisis de los pórticos sujetos a la acción de las fuerzas laterales de sismo se ha considerado que estos sistemas estructurales se encuentran conectados por sistemas horizontales de piso que se comportan como diafragmas rígidos en sus correspondientes planos. De esta forma, cada uno de los pórticos estará sujeto a 1a combinación de dos fuerzas laterales de sismo en cada piso: una primera fuerza como resultado de la traslación de los sistemas horizontales de piso y una segunda fuerza como resultado de la rotación en sus planos de estos mismos diafragmas horizontales. La rotación de los diafragmas horizontales en sus propios planos se conoce como Torsión Sísmica Vertical. Para el cálculo de las fuerzas interiores máximas en los diferentes elementos resistentes de la estructura del edificio se aplicaron métodos elásticos lineales, sustentados en los siguientes principios fundamentales de la estática y de resistencia de materiales: a) Se cumplen las condiciones de equilibrio estático o dinámico. b) Se cumple el principio de compatibilidad de deformaciones. En el caso de vigas, este principio se reemplaza por la clásica hipótesis de Navier - Bernoulli que establece que las secciones planas antes de las deformaciones, se mantienen planas después de que ocurren las mismas. c) Se cumplen las leyes constitutivas de cada material estructural del edificio, las cuales establecen una relación unívoca entre los esfuerzos y deformaciones de cada uno de ellos. d) Se cumple el principio de superposición. Para el diseño de los diferentes elementos de concreto armado se ha aplicado el Método de Resistencia Ultima, conocido también como Diseño a la Rotura. En este diseño se han considerado los siguientes factores de carga y factores de reducción prescritos por la Norma Técnica de Edificación E-060 del Reglamento Nacional de Construcción:

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Proyecto: “RECUPERACIÓN DEL LOCAL ESCOLAR DE LA I.E. Nº 10087 CASERÍO TOTORAS, DISTRITO DE INCAHUASI, PROVINCIA DE FERREÑAFE, REGIÓN LAMBAYEQUE” FACTORES DE CARGA U = 1.4 CM + 1.7 CV U = 1.25 (CM + CV) ± CS U = 0.9 CM ± CS Donde : CM = efecto de la carga permanente CV = efecto de la carga viva CS = efecto de la carga sísmica FACTORES DE REDUCCIÓN Para flexión sin carga axial: 0.90 Para flexión con carga axial de tracción: 0.90 Para flexión con carga axial de compresión: 0.70 Para cortante con o sin torsión: 0.85 Para aplastamiento del concreto: 0.70 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: A) MATERIAL CONCRETO (Superestructura y Cimentación) 

Resistencia del Concreto: f’c = 210 kg/cm2



Peso Específico del Concreto: ϒ = 2.40 Ton/m3



Módulo de Elasticidad del Concreto: Ec = 15000 √f’c= 15000*√210 = 217,370.6 kg/cm2



Coeficiente de Poisson del Concreto: ʋ = 0.20



Módulo de Corte del Concreto: Gc = E / (2(1+ ʋ)) = 90,571.083 kg/cm2

B) MATERIAL ALBAÑILERIA 

Resistencia de la Pila de ladrillo de arcilla: f’m = 65 kg/cm2



Peso Específico de la Albañilería: ϒ = 1.90 Ton/m3 (incluye tarrajeo de muros)



Módulo de Elasticidad de la Albañilería: Em = 500 f’m= 500*65 = 325,000 kg/cm2



Coeficiente de Poisson de la Albañilería: ʋ = 0.25



Módulo de Corte de la Albañilería: Gm = E / (2(1+ ʋ)) = 130,000 kg/cm2

SEPARACION ENTRE EDIFICIOS: 5cm

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4.0

REGLAMENTOS Y NORMAS

Como se ha referido anteriormente, para el diseño de los diferentes elementos resistentes de concreto armado de la edificación se han aplicado los requisitos mínimos de seguridad prescritos por el Reglamento Nacional de construcción vigente y de sus Normas Técnicas pertinentes para el presente caso, y que son las siguientes: a)

Norma de Cargas E.020

b)

Norma de Suelos y Cimentaciones E.050

c)

Norma de Diseño Sismorresistente E.030-2016

d)

Norma de Concreto Armado E.060

e)

Norma de Albañilería E.070

CHICLAYO, JUNIO DEL 2019

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