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• Jesus Solorzano

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INVERSIONES CARVID E.I.R.L MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

INDICE 1 GENERALIDADES 1.1. Introducción. 1.2. Objetivo del Estudio. 1.3. Normatividad. 1.4. Ubicación y Descripción del Área en Estudio. 1.5. Acceso al Área de Estudio. 1.6. Condición Climática y Altitud de la Zona. 2

PARAMETROS INICIALES

2.1. Características de los materiales a emplearse. 2.2. Pre-dimensionamiento. 2.2.1.

Pre-dimensionamiento de Vigas.

2.2.2.

Pre-dimensionamiento de Columnas.

2.2.3.

Pre-dimensionamiento de Placas (muros a corte)

2.2.4.

Pre-dimensionamiento de Losa aligerada.

2.2.5.

Pre-dimensionamiento de Losa maciza.

2.3. Metrado de Cargas.

3

2.3.1.

Carga Muerta.

2.3.2.

Carga Viva.

DETERMINACIÓN DE LAS ACCIONES SISMICAS

3.1. Peligro Sísmico 3.1.1.

Factor de Zona Z

3.1.2.

Perfil del Suelo

3.1.3.

Parámetros de sitio S, Tp, TL

3.1.4.

Factor de Amplificación Sísmica (C)

3.2. Características del Edificio 3.2.1.

Categoría de la Edificación y el Factor de Uso (U)

3.2.2.

Sistema Estructural

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3.2.3.

Reducción de Fuerzas Sísmicas R0

3.2.4.

Factores de Irregularidad Ia, Ip

3.2.5.

Restricciones a la Irregularidad

3.2.6.

Coeficiente de Reducción de la Fuerza Sísmica

3.3. Análisis Estructural 3.3.1.

Modelos de Análisis

3.3.2.

Estimación del Peso

3.3.3.

Procedimiento de Análisis Sísmico 3.3.3.1.

Análisis Estático

3.3.3.2.

Análisis Dinámico

3.4. Validación de la Estructura

4

3.4.1.

Revisión de la Hipótesis del Análisis

3.4.2.

Restricciones de la Irregularidad

3.4.3.

Determinación de Desplazamientos

3.4.4.

Distorsión Admisible

3.4.5.

Separación entre Edificios

DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO

4.1. Diseño de Columnas 4.2. Diseño de Placas 4.3. Diseño de Vigas 4.4. Diseño de Losa Aligerada 4.5. Diseño de Cimentaciones (zapatas y vigas de cimentación) 5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. Conclusiones. 5.2. Recomendaciones.

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GENERALIDADES 1.1.

INTRODUCCIÓN El siguiente diseño y análisis se realizó según referencias normativas y diseño Sismoresistente y de concreto armado. El análisis y diseño de las estructuras se realizó mediante un modelo tridimensional en el programa de computo SAP2 000 V16 y para la cimentación se usó el programa de cómputo SAFE 12.3.2, ambos programas del CSI.

1.2.

OBJETIVO DEL ESTUDIO  Diseñar la estructura para que sea confiable, económica y segura.  Determinar las fuerzas cortantes, momentos flectores y los momentos tortores.  Determinar el área de acero de los elementos estructurales.  Verificar los desplazamientos y su fiel cumplimiento para la norma E.030.

1.3.

NORMAS DE DISEÑO Se ha considerado como código básico para el diseño de las estructuras, el Reglamento Nacional de Edificaciones con las siguientes normas técnicas:

Norma Técnica de Edificaciones E.020 “Cargas” Norma Técnica de Edificaciones E.030 “Diseño Sismoresistente” Norma Técnica de Edificaciones E.060 “Concreto Armado” Norma Técnica de Edificaciones E.070 “Albañilería” ACI 318-11. En conjunto, estas normas incluyen consideraciones para realizar el diseño y construcción de este tipo edificaciones. 1.4.

UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO. Contempla

datos

generales,

localización

geográfica,

política

localización administrativa, etc. Región

: Huánuco

Provincia

: Huánuco

Distrito

: Amarilis

Región Natural

: Sierra

Altitud (Nivel terreno)

: 1910 m.s.n.m

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y

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1.5.

ACCESO AL ÁREA DE ESTUDIO. La ubicación y localización geográfica de la vivienda Multifamiliar se encuentra en: (Región: Huánuco, Departamento: Huánuco, Provincia: Huánuco, Distrito: Amarilis).

1.6.

CONDICIÓN CLIMÁTICA Y ALTITUD DE LA ZONA. La zona ofrece un clima variable en función de las zonas latitudinales existentes en la región. En el valle de Huánuco persiste un clima templado y seco, con gran transparencia en su atmósfera y con ciertas variaciones según las estaciones del año. En el distrito de Amarilis la temperatura media es de 19ºC y la máxima es de 26ºC, en el mes de abril a mayo y de 11ºC en el mes de julio. La altitud promedio de la zona es 1910 m.s.n.m.

PARAMETROS INICIALES 2.1.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES A EMPLEARSE.

Se tiene dos tipos de materiales que constituyen los elementos estructurales. El concreto presenta las siguientes características: Resistencia a la compresión: 210 kg/cm2. Peso específico: 2400 kg/m3. Módulo de elasticidad: 217370.7 Kg/cm2. El acero de refuerzo para el concreto tiene las siguientes características: Límite de fluencia del acero: 4200 kg/cm2. Peso específico: 7850 kg/m3. Módulo de elasticidad: 2 000 000 kg/cm2.  Mampostería (Solida) f’m = 65 kg/cm2 E = 500f’m

γ = 1.8 t/m3

 Cemento portland tipo 1 para toda la edificación.  El agua debe ser potable y no debe contener presencia de elementos químico que afecten la resistencia del concreto.  La resistencia del concreto en elementos estructurales debe tener un f´c=210kg/cm2 con la dosificación del diseño de mezcla.

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 La resistencia del concreto en elementos no estructurales deberán tener un f´c=175kg/cm2 , f´c=140kg/cm2 con la dosificación del diseño de mezcla 2.2.

PRE-DIMENSIONAMIENTO. 2.2.1.

PRE-DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

Partiremos de la exigencia de que la resistencia de diseño debe ser por lo menos a la resistencia requerida, y que el elemento va a trabajar por lo menos con una cuantía de acero mínima.

RREQ ≤ RDIS RREQ ≤ ΦRNOM (NOMINAL) Considerando momentos: MREQ ≤ ΦMNOM, Tendremos lo siguiente: (𝑤𝐵) 𝐿2 𝑎 𝑎 = 𝜑𝐴𝑆 𝑓𝑦 (𝑑 − ) = 𝜑𝜌𝑑𝑏𝑓𝑦 (𝑑 − ) 𝛼 2 2 𝑐𝑜𝑚𝑜: 𝜌 =

𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠:

0.7√𝑓´𝑐 𝑓𝑦

(𝑤𝐵)𝐿2 𝑎 = 𝜑(0.7√𝑓´𝑐 𝑏𝑑(𝑑 − ) 𝛼 2

Donde: 𝑤 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟á 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑚2 𝐵 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑇𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝐿 = 𝐿𝑢𝑧 𝑚𝑎𝑠 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝛼 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝜑 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛) 𝑓´𝑐 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑏 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝑑 = 𝑃𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑎 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑚𝑒𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎(𝑤ℎ𝑖𝑡𝑛𝑒𝑦) Asumiremos: 𝑏=

𝐵 210𝐾𝑔 ℎ 𝑑 , 𝛼 = 16, 𝑓´𝑐 = , 𝑑 = , 𝑎 = 20 𝑐𝑚2 1.1 5 𝑃𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑑𝑟á: ℎ =

𝐿 𝛽

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Se tiene: s/c

200Kg/m2

250Kg/m2

500Kg/m2

750Kg/m2

1000Kg/m2

β

12

11

10

9

8

VIGA PRINCIPAL EJE 1, 2 Y 3 Datos: L=3.925m, para el cálculo de la sobrecarga en este caso se considerará la sobrecarga en techos y viviendas. S/CTecho =100kg/m2 1.427Kgf/cm2 ………….. Ok.

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A continuación se presenta los valores de los aceros de refuerzo, calculadas según el método de Finite Element Based, con apoyo del programa de cómputo SAFE V.12.3.2. Acero de refuerzo inferior en dirección X e Y(ZAPATAS CORRIDAS)

Fuente: SAFE 2016 v2 – Grupo de diseño y calculo estructural

Por lo cual distribuimos varillas de acero: ZAPATA CORRIDA 1 (LX0.8X50) Ø 1/2” @ 0.15 ZAPATA CORRIDA 2 (LX0.9X50) Ø 1/2” @ 0.15 Acero de refuerzo inferior en dirección X e Y (ZAPATAS CARGADAS)

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Por lo cual distribuimos varillas de acero: ZAPATA 1 (3.80X1.55X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 2 (2.00X1.40X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 3 (1.90X1.40X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 4 (1.70X1.60X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 5 (1.50X1.50X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 6 (2.30X1.50X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 7 (1.90X1.60X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 8 (2.00X1.50X50) Ø 5/8” @ 0.15 ZAPATA 9 (1.80X1.50X50) Ø 5/8” @ 0.15

Por lo cual distribuimos varillas de acero: ZAPATA 10 (3.00X1.50X50) Ø 3/4” @ 0.15

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Acero de refuerzo en vigas de cimentación

Fuente: SAFE 2016 v2 – Grupo de diseño y calculo estructural

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Para VIGA DE CIMENTACIÓN 30X50 se utilizaran; por cuantía requerida y diseño sismorresistente.

Acero mínimo = 4.50 cm2 Acero requerido superior = 10.28 cm2……………...….… Fuente: SAFE – Grupo de diseño y cálculo estructural.

Acero requerido inferior = 6.66 cm2……………….….… Fuente: SAFE – Grupo de diseño y cálculo estructural.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  Las distorsiones inelásticas máximas producida en la estructura son menores a los límites establecidos, según el reglamento E.030 (en las estructuras de Concreto Armado igual a 0.007) evaluada en las direcciones principales X-X e Y-Y, lo cual garantiza un adecuado comportamiento global de la estructura frente a cargas laterales, esto acepta la falla de elementos no estructurales y deformaciones no permanentes en la edificación.

 La estructuración propuesta es regular y no presenta discontinuidad en planta y elevación, por lo que su comportamiento ante las diferentes solicitaciones de carga es adecuado.

 Las vigas y columnas serán dibujadas de acuerdo al cálculo estructural y a la arquitectura planteada, para lo cual se hará entrega del ejecutable *.EDB del programa de computo ETAPS 2016 en la versión 2.

 En el dibujo de los planos se tendrá en consideración las longitudes de desarrollo de los refuerzos, así como los traslapes debidos de acuerdo a la normatividad correspondiente y vigente.

 Se utilizará un concreto cuya resistencia no menor a 210 kg/cm2.

 Se utilizará varillas corrugadas de resistencia no menor a 4200 kg/cm2.

 Es uso obligatorio todos y cada una de las normas de estructuras del reglamento nacional de edificaciones para cualquier verificación o comprobación.

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