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• Evelyn Carolina Arce

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS E.S.P.E CIMENTACIONES CÀLCULO DE CORTANTE BASAL, MOMENTOS DE RESIDENCIA Y CONTROL DE DERIVAS

I.

OBJETIVOS: 

 II.

Docente: Ing. Jorge Zuñiga Daniela Salcedo Coloma Stefany Montero

Determinar el cortante basal de la estructura , cargas y los momentos generados de acuerdo a la normativa vigente (ACI 318-11 / NEC 11) y mediante el programa ETABS Comprobar que la estructura presentará deformaciones inelásticas controlables a fin mejorar substancialmente el diseño conceptual. INTRODUCCIÒN

El presente informe se encuentra organizado de la siguiente manera: 





III.

Primera etapa: A. Resumen de propiedades y secciones de la estructura B. Análisis de carga de la estructura C. Parámetros para cálculo del cortante basal Segunda etapa: A. Calculo del cortante basal correspondiente a cada pórtico B. Modelamiento en ETABS Tercera etapa: A. Representación de Cargas obtenidas mediante ETABS B. Control de derivas DESARRROLLO

PRIMERA ETAPA A. RESUMEN DE PROPIEDADES Y SECCIONES DE LA ESTRUCTURA 1. PROPIEDADES DE LA ESTRUCTURA INFORMACIÒN PARA EL DISEÑO TIPO: ESTRUCTURA RESIDENCIAL DE CINCO PISOS a) Materiales: 

Hormigón:

f ´ c=210 kg/ cm2 ACI 318−11 ( Capítulo 8 - 8.5.1 ) : Ec =4700 √ fc

3

Hormigones de densidad normal (1500−2500 ¿ kg /m

1

3

γ Hormigon =2400 kg /m

Ec =4700 √21 MPa=21538.10577 MPa=21.53810577 GPa 

Acero: fy=4200 kg/cm2 Es =2100000 kg/cm

2

Tabla 1.1. Pesos unitarios de materiales de construcción (NEC 11 Capitulo 1, Pág. 5)

γ Acero =78.5 kN /m

3

b) Esfuerzo del Suelo 

σ s=18 T /m2

c) Diseño arquitectónico en elevación:

hentrepiso =2.8 m *Consideraciones: La losa de la estructura debe ser bidireccional Alivianada

*Anexo A: Planos de la estructura a diseñar en planta y elevación

2. SECCIONES CALCULADAS Y ASUMIDAS Tabla 1. Resumen de sección (LOSA) LOSA Bidireccional Alivianada

20

cm

Losa Maciza Equivalente

14.5

cm

Tabla 2. Resumen de secciones calculadas (VIGAS)

PÓRTIC O 1 2 3 A B C D

E

VIGAS SECCIÒN Base Altura [cm] [cm] 25 25 25 35 25 30 25 40 25 45 25 45 25 45

3

25

30

DIMENSIÓN TIPO

Base [ cm ]

I 3. Resumen de secciones 35 Tabla calculadas

EJE II 1-A 2-A 3-A 1-B 2-B 3-B 1-C 2-C 3-C 1-D 2-D 3-D 1-E 2-E 3-E

COLUMNAS SECCIÒN Base 40 Altura [cm] [cm] 30 30 35 35 30 30 35 35 45 45 35 35 35 35 45 45 40 40 35 35 45 45 35 35 30 30 30 30 30 30

Altura [ cm ] 50

PÓRTICO 1 2 3

50

A B C D E

TIPO

DIMENSIÓN Altur Base a [ cm [ cm ] ]

I

45

45

II

50

50

5

EJE

1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 3-A 3-B 3-D 3-E 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 3-C

*Anexo B: Planos Pre dimensionamiento *Anexo C: Planos Secciones Asumidas

B. ANÁLISIS DE CARGA DE LA ESTRUCTURA 2. ANÀLISIS DE CARGAS Consideraciones: 

Paredes:150 kg /cm 2



Acabados : 120 kg /cm2



Columnas:100 kg/cm 2



Vigas : 20 Losa

a) CARGA MUERTA Pesos unitarios de materiales de construcción NEC 11 - Capítulo 1 (Tabla 1.1) kN/m3

T/m3

Hormigón Simple

22

2,2

Hormigón Armado

24

2,4

PIEDRAS ARTIFICIALES

* *Nota para el cálculo de bloque se uso un peso específico 1000 kg/m³



LOSA 3

3

2

Nervios: [ 3.60 × 0.15× 0.10 ] m ×2400 kg /m =129.6 kg /m

[ 1.00× 1.00 ×0.05 ] m3 ×2400 kg /m3 = 120 kg/m2

Carpeta a compresión: Alivianamientos:

8 [ 0.40 ×0.20 × 0.15 ] m3 ×1000 kg /m3 = 96 kg /m2

Pesolosa=345.6 kg/m2 

VIGAS

Pesovigas =20 Peso Losa=0.20× 0.3456=0.06912T /m2 =69.12 kg/m 2 

PAREDES

Peso paredes =150 kg/m 

2

ACABADOS

Pesoacabados=120 kg/m2 

COLUMNAS

PesoColumnas=100 kg/m2 

Carga Muerta :CM CM =Pesolosa + Peso vigas + Peso paredes + Peso acabados+ Peso Columnas=784.72 kg /m

2

b) CARGA VIVA

Carga Viva :CV =200 kg /m2 → Viviendas (unifamiliares y bifamiliares) Tomado de:

(NEC 11-Capìtulo 1- Tabla 1.2)

c) ÀREA DE LA LOSA

A LOSA= [ 3.70+ 4.20+4.00+ 3.80 ] × [ 4.70+4.90 ] + [ 1.10 × 4.90 ] + [ 1.10 × ( 4.20+ 4.00 ) ] m2 A LOSA=165.13 m

2

C. PARÁMETROS PARA CÁLCULO DEL CORTANTE BASAL 1. CORTANTE BASAL DE DISEÑO (NEC 11 – Cargas Sísmicas, Diseño Sismo Resistente – Sección 6.3.2 – Pagina 64)

V=

I Sa ( T a ) W R ϕP ϕE

Donde:

I : Factor de importancia (Sección 4.1)

W :Carga sísmica reactiva (Sección 6.1.7) S a ( T a ) : Espectro de diseño en aceleración (3.3.2) R :Factor de reducción de resistencia sísmica (Sección 6.3.4)

ϕ P : Factor de configuracionestructural en planta (Sección 5.3) ϕ E : Factor de configuracionestructural en elevaciòn (Sección 5.3)

7

T a :Periodo de vibración (Sección 6.3.3) 1.1.

FACTOR DE IMPORTANCIA(Sección 4.1 Categoría de edificio y

coeficiente de importancia I) Tabla 6 Tipo de uso, destino e importancia de la estructura (Tomado de: Pagina 41) CATEGORÍA

TIPO DE USO, DESTINO E IMPORTANCIA

Coeficien te I

Hospitales Clínicas Centros de salud o emergencia sanitaria Instalaciones militares, de policía, bomberos, defensa civil. Garajes o estacionamientos para vehículos y aviones que atienden emergencias. Edificaciones esenciales y/o peligrosas

Torres de control aéreo. Estructuras de centros de telecomunicaciones u otros centros de atención de emergencias. Estructuras que albergan equipos de generación y distribución eléctrica. Tanques u otras estructuras utilizadas para depósito de agua u otras sustancias anti – incendio. Estructuras que albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos u otras sustancias peligrosas.

1.5

Museos Iglesias Estructuras de ocupación especial

Otras estructuras

1.2.

Escuelas y centros de educación o deportivos que albergan más de trescientas personas. Todas las estructuras que albergan más de cinco mil personas. Edificios públicos que requieren operar continuamente. Todas las estructuras de edificación y otras que no clasifican dentro de las categorías anteriores

CARGA SÍSMICA REACTIVA W(Sección 6.1.7 – Página 58)

CASO GENERAL

W =D+ 0.25 Li Donde:

D: Carga Muerta total de la estructura

1.3

1.0

Li :Carga viva del piso i

[ Sa]

1.3.ESPECTRO DE RESPUESTA ELÀSTICO DE ACELERACIONES (Sección 3.3.1– Página 32)

1.3.1. FACTOR DE ZONA SÍSMICA[Z] a) Obtenido de Mapa Tabla 1. Valores del Factor Z en función de la zona sísmica adoptada

Zona Sísmica Valor Factor Z Caracterización del peligro sísmico

V 0.40 Alta

b) Obtenido de : Tabla 10.2 Poblaciones ecuatorianas y valor del factor Z

Población San Rafael

Parroquia Amaguada

Cantón Quito

1.3.2 COEFICIENTES DE PERFIL DE SUELO

Provincia PICHINCHA

Fa

,

Fd

y

Z 0.40

Fs

a) Fa: Coeficiente de amplificación de suelo en la zona de periodo corto (Tabla 3 – Pagina 31)

Tipo de perfil del Subsuelo Factor Z D

V 0.40 1.20

b) Fd: desplazamientos para diseño en roca.(Tabla 4 – Pagina 31)

Tipo de perfil del Subsuelo Factor Z D

V 0.40 1.40

c) Fs: comportamiento no lineal de los suelos(Tabla 5 – Pagina 32)

Tipo de perfil del Subsuelo Factor Z D

V 0.40 1.5

1.3.3 FACTOR USADO EN EL ESPECTRO DE DISEÑO ELÁSTICO, CUYOS VALORES DEPENDEN DE LA UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO (r)(Sección 3.3.1 - Pagina 34) Tipo de Suelo D (r) 9

1.5

1.3.4 RELACIÓN DE AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL,

η (Sección 3.3.1 - Pagina

34)

η=2.48 Provincias de las Sierra , Esmeraldas y Galápagos 1.4 FACTOR DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA SÍSMICA R(Sección 6.3.4. – Pagina 67)

Valores de coeficiente de reducción de respuesta estructural R, Sistemas Estructurales Dúctiles

R

Pórticos resistentes a momentos Pórticos especiales sismo resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas

1.4

6

FACTOR DE CONFIGURACION ESTRUCTURAL EN PLANTA [ ϕ P ] (Sección 5.3 – Pagina 50)

ϕ P =1 1.5

FACTOR DE CONFIGURACION ESTRUCTURAL EN ELEVACIÒN [ ϕ E ] (Sección 5.3 – Pagina 50) Tabla 12 (Página 54)

ϕ E=1 1.6

PERIODO DE VIBRACIÓN [ T a ] (Sección 6.3.3 – Página 65)

Método 1

T a=C t h

α

n

Donde:

hn :Altura màxima de la edificaciòn de n pisos, medida desde la base de la estructura [ m ] T a :Periodo de vibración Ct :Coeficiente que depende del tipo de edificio Definición de parámetros: 1.7.1 ALTURA MÁXIMA DE LA EDIFICACIÓN

¿ Pisos=5

[ hn ]

hentre piso=2.80 m hn=5 ( 2.80 ) m=14 m 1.7.2 COEFICIENTE QUE DEPENDE DEL TIPO DE EDIFICIO

[ Ct ]

(Sección

6.3.3 –Pagina 65)

Tipo de estructura Pórticos especiales de Hormigón Armado Sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras

Ct

α

0.047

0.9

1.7.3 PERIODO LÍMITE DE VIBRACIÓN EN EL ESPECTRO SÍSMICO ELÁSTICO DE ACELERACIONES QUE REPRESENTA EL SISMO DE DISEÑO

[ T c]

(Sección 3.3.1 –Pagina 33)

T c =0.55 Fs

Fd Fa

1.7.4

COEFICIENTE RELACIONADO CON EL PERIODO DE VIBRACIÓN DE LA ESTRUCTURA [ Ta ] (Página 70)

Valores de T (s)

≤ 0.5

K 1

0.5