• Author / Uploaded
• Pierin Arevalo Tuesta

Citation preview

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2017

I.E.I N° 116 – MARISCAL CÁCERES

PROYECTO: “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA” ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

1

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

ÍNDICE GENERAL 1.

2.

GENERALIDADES. .................................................................................................... 13 1.1

Introducción. ............................................................................................................ 13

1.2

Objetivos. .................................................................................................................. 13

1.3

Análisis Estructural. ................................................................................................ 13

1.3.1

ETABS VERSIÓN 15.2….. ..................................................................................... 13

1.3.2

SAFE VERSIÓN 14.2 .. ............................................................................................ 14

1.4

Análisis Estructural por Cargas Verticales: .......................................................... 15

1.5

Análisis Estructural por Cargas Dinámicas: ......................................................... 15

1.6

Códigos y Normas ................................................................................................... 16

1.7

Propiedades de los Materiales ............................................................................... 17

1.7.1

Concreto. ............................................................................................................... 17

1.7.2

Albañilería. ........................................................................................................... 17

1.7.3

Acero Corrugado ................................................................................................. 17

DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS. ................................... 18

2.1 DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO MODULO 01 AULA PEDAGÓGICA.......... 19 2.1.1

Descripción General de la Edificación .............................................................. 19

2.1.2

Cargas Verticales ................................................................................................. 20

2.1.3

Diseño Sísmico ..................................................................................................... 33

2.1.4

Combinación de Cargas ...................................................................................... 36

2.1.5

Modelo para el Análisis ...................................................................................... 36

2.1.6

Modos de vibración ............................................................................................. 37

2.1.7

Verificación de Desplazamientos....................................................................... 37

2.1.8

Fuerzas Globales .................................................................................................. 38

2.1.9

Diagrama de Momentos Flectores (ton-m) ....................................................... 39

2.1.10

Diagrama de Fuerzas Cortantes ......................................................................... 45

2.1.11

Distribución de refuerzos ................................................................................... 51

2.1.12

Diseño de Cimentaciones ................................................................................... 57

2.1.12.1

Introducción ..................................................................................................... 57

2.1.12.2

Pre-dimensionamiento .................................................................................... 57

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

2

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.12.3

Verificación de esfuerzos ................................................................................ 58

2.1.12.4

Verificación Por punzonamiento ................................................................... 59

2.1.13

Modelo para el análisis ....................................................................................... 60

2.1.14

Verificación de Esfuerzos en el Suelo ................................................................ 61

2.1.15

Verificación de Esfuerzos en las Zapatas .......................................................... 62

2.1.16

Diseño de Zapatas ...............................................................................................

2.1.17

Diseño de cimiento Corrido para Muro Portante……………………...............64

3.

63

DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS. ................................... 65

3.1 DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO 02 AULA PEDAGÓGICA............................... 66 3.1.1

Descripción General de la Edificación .............................................................. 66

3.1.2

Cargas Verticales ................................................................................................. 67

3.1.3

Diseño Sísmico ..................................................................................................... 76

3.1.4

Combinación de Cargas ...................................................................................... 79

3.1.5

Modelo para el Análisis ...................................................................................... 79

3.1.6

Modos de vibración ............................................................................................. 80

3.1.7

Verificación de Desplazamientos....................................................................... 81

3.1.8

Fuerzas Globales .................................................................................................. 81

3.1.9

Diagrama de Momentos Flectores (ton-m) ....................................................... 82

3.1.10

Diagrama de Fuerzas Cortantes ......................................................................... 86

3.1.11

Distribución de refuerzos ................................................................................... 90

3.1.12

Diseño de Cimentaciones ................................................................................... 94

3.1.12.1

Introducción ..................................................................................................... 94

3.1.12.2

Pre-dimensionamiento .................................................................................... 94

3.1.12.3

Verificación de esfuerzos ................................................................................ 95

3.1.12.4

Verificación Por punzonamiento ................................................................... 96

3.1.13

Modelo para el análisis ....................................................................................... 97

3.1.14

Verificación de Esfuerzos en el Suelo ................................................................ 98

3.1.15

Verificación de Esfuerzos en las Zapatas .......................................................... 99

3.1.16

Diseño de Zapatas ............................................................................................... 100

3.1.17

Diseño de cimiento Corrido para Muro Portante……………………...............101

4.

DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS. ................................... 102

4.1

DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO ADMINISTRATIVO.................................... 103

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

3

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.1

Descripción General de la Edificación .............................................................. 103

4.1.2

Cargas Verticales ................................................................................................. 104

4.1.3

Diseño Sísmico ..................................................................................................... 112

4.1.4

Combinación de Cargas ...................................................................................... 115

4.1.5

Modelo para el Análisis ...................................................................................... 115

4.1.6

Modos de vibración ............................................................................................. 116

4.1.7

Verificación de Desplazamientos....................................................................... 116

4.1.8

Fuerzas Globales .................................................................................................. 117

4.1.9

Diagrama de Momentos Flectores (ton-m) ....................................................... 118

4.1.10

Diagrama de Fuerzas Cortantes ......................................................................... 121

4.1.11

Distribución de refuerzos ................................................................................... 125

4.1.12

Diseño de Cimentaciones ................................................................................... 128

4.1.12.1 Introducción ........................................................................................................ 128 4.1.12.2

Pre-dimensionamiento ....................................................................................

129

4.1.12.3

Verificación de esfuerzos ................................................................................

129

4.1.12.4

Verificación Por punzonamiento ...................................................................

130

4.1.13

Modelo para el análisis ....................................................................................... 131

4.1.14

Verificación de Esfuerzos en el Suelo ................................................................ 132

4.1.15

Verificación de Esfuerzos en las Zapatas .......................................................... 133

4.1.16

Diseño de Zapatas ............................................................................................... 134

4.1.17

Diseño de cimiento Corrido para Muro Portante…………………………..… 135

5.

CONCLUSIONES………………………………………………………………….. 85

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

4

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

INDICE DE FIGURAS Figura 1: ETABS, Planta Módulo Modulo 01 Aula (Estructuración.)................................ 19 Figura 2: ETABS, Isometrico Módulo 01 Aula ……............................................................. 20 Figura 3: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A……………………........................... 20 Figura 4: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B…………………… ......................... 21 Figura 5: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C………………………..................... 21 Figura 6: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D........................................................ 22 Figura 7: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje E……….............................................

22

Figura 8: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje F……….............................................

23

Figura 9: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje G………............................................. 23 Figura 10: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje H……............................................... 24 Figura 11: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje I……................................................. 24 Figura 12: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado……………...................... 25 Figura 13 ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3………………………....................... 25 Figura 14: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1………………………...................... 26 Figura 15: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’-Volado……………...................... 26 Figura 16: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A…………………......................... 27 Figura 17: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B…………………......................... 27 Figura 18: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C……………...……...................... 28 Figura 19: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D…………...……......................... 28 Figura 20: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje E……………...…….................... 29 Figura 21: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje F……………...…….................... 29 Figura 22: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje G……………...…….................... 30 Figura 23: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje H…………...……....................... 30

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

5

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 24: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje I……………...……....................

31

Figura 25: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3-Volado…......……..................... 31 Figura 26: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3.……………............................... 32 Figura 27: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1. ……………….......................... 32 Figura 28: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1-Volado. ……............................ 33 Figura 29: Espectro Sistema Longitudinal X-X (Pórticos), Sistema Transversal Y-Y (Albañilería Confinada)………………………………………………………........................ 35 Figura 30: ETABS, Modelo 3d Modulo Aula 1y2 para el Análisis. ................................... 37 Figura 31: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Modulo 01 Aula. ……........ 39 Figura 32: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Modulo 01 Aula. …..........

40

Figura 33: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Modulo 01 Aula. ................ 40 Figura 34: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Modulo 01 Aula. ................ 41 Figura 35: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje E Modulo 01 Aula. ….........

41

Figura 36: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje F Modulo 01 Aula. …............ 42 Figura 37: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje G Modulo 01 Aula. …............ 42 Figura 38: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje H Modulo 01 Aula. …........... 43 Figura 39: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje I Modulo 01 Aula. ….............. 43 Figura 40: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Modulo 01 Aula. ................. 44 Figura 41: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Modulo 01 Aula. ................. 44 Figura 42: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Modulo 01 Aula…..............

45

Figura 43: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Modulo 01 Aula. ...................

45

Figura 44: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Modulo 01 Aula ……............... 46 Figura 45: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Modulo 01 Aula….................... 46 Figura 46: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Modulo 01 Aula …................ 47 Figura 47: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje E Modulo 01 Aula. …................ 47 Figura 48: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje F Modulo 01 Aula. …................ 48 Figura 49: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje G Modulo 01 Aula. ................... 48

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

6

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 50: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje H Modulo 01 Aula. ..................

49

Figura 51: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje I Modulo 01 Aula. ..................... 49 Figura 52: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Modulo 01 Aula…..................... 50 Figura 53: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Modulo 01 Aula. .................... 50 Figura 54: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Modulo 01 Aula. ...................... 51 Figura 55: ETABS, Refuerzos Eje A Módulo 01 Aula. ……………..…………………......... 51 Figura 56: ETABS, Refuerzos Eje B Módulo 01 Aula. ….…….………………………......... 52 Figura 57: ETABS, Refuerzos Eje C Módulo 01 Aula. ….…….………………………......... 52 Figura 58: ETABS, Refuerzos Eje D Módulo 01 Aula.……...…………………………......... 53 Figura 59: ETABS, Refuerzos Eje E Módulo 01 Aula. ..…….……………..…….……......... 53 Figura 60: ETABS, Refuerzos Eje F Módulo 01 Aula. ..…….……………..…….……......... 54 Figura 61: ETABS, Refuerzos Eje G Módulo 01 Aula. ..……………………..…….….........

54

Figura 62: ETABS, Refuerzos Eje H Módulo 01 Aula. ..……….…………..…….……........ 55 Figura 63: ETABS, Refuerzos Eje I Módulo 01 Aula. ..…………..………..…….……......... 55 Figura 64: ETABS, Refuerzos Eje 1 Módulo 01 Aula. ..…………..………..…….……......... 56 Figura 65: ETABS, Refuerzos Eje 2 Módulo 01 Aula. ….………..………..…….…….......... 56 Figura 66: ETABS, Refuerzos Eje 3 Módulo 01 Aula…... .………………..…….…….......... 57 Figura 67: SAFE, Modelo Para Diseño y Analisis de Ciment, Modulo 01 Aula. ................ 60 Figura 68: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Modulo 01 Aula 2 (Kg/cm2)..….. 61 Figura 69: SAFE, Verificación de Esfuerzo en Zapatas, Modulo 01 Aula. ……..………... 62 Figura 70: SAFE, Calculo de Refuerzo en Zapatas, Modulo 01 Aula.………...……..........

63

Figura 71: ETABS, Planta Módulo 02 Aula (Estructuración.) ........................................

66

Figura 72: ETABS, Isometrico Módulo 02 Aula ….............................................................. 67 Figura 73: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A……………………......................... 67 Figura 74: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B…………………… ....................... 68 Figura 75: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C……..………………..................... 68

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

7

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 76: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D...................................................... 69 Figura 77: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje E………............................................ 69 Figura 78: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado……………...................... 70 Figura 79 ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3………………………....................... 70 Figura 80: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1………………………...................... 71 Figura 81: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’-Volado……………......................

71

Figura 82: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A…………………......................... 72 Figura 83: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B…………………......................... 72 Figura 84: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C……………...……...................... 73 Figura 85: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D…………...……......................... 73 Figura 86: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje E……………...…….................... 74 Figura 87: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3-Volado…......……..................... 74 Figura 88: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3.……………............................... 75 Figura 89: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1. ……………….......................... 75 Figura 90: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1-Volado. ……............................ 76 Figura 91: Espectro Sistema Longitudinal X-X (Pórticos), Sistema Transversal Y-Y (Albañilería Confinada)………………………………………………………........................ 78 Figura 92: ETABS, Modelo 3d Modulo Aula 3 para el Análisis. ........................................ 80 Figura 93: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Modulo 02 Aula. …............ 82 Figura 94: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Modulo 02 Aula ….............. 83 Figura 95: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Modulo 02 Aula …..........

83

Figura 96: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Modulo 02 Aula. ……........ 84 Figura 97: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje E Modulo 02 Aula …............. 84 Figura 98: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Modulo 02 Aula. …..........

85

Figura 99: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Modulo 02 Aula ….............. 85 Figura 100: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Modulo 02 Aula …............ 86 Figura 101: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Modulo 02 Aula .................. 86

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

8

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 102: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Modulo 02 Aula …….…........ 87 Figura 103: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Modulo 02 Aula ..................... 87 Figura 104: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Modulo 02 Aula .................. 88 Figura 105: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje E Modulo 02 Aula ................... 88 Figura 106: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Modulo 02 Aula. ..................... 89 Figura 107: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Modulo 02 Aula. .................

89

Figura 108: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Modulo 02 Aula. …................ 90 Figura 109: ETABS, Refuerzos Eje A Módulo 02 Aula. …...…….……………………......... 90 Figura 110: ETABS, Refuerzos Eje B Módulo 02 Aula. ……..…..……………………......... 91 Figura 111: ETABS, Refuerzos Eje C Módulo 02 Aula. ..…..…………………………......... 91 Figura 112: ETABS, Refuerzos Eje D Módulo 02 Aula. ...…….………………………......... 92 Figura 113: ETABS, Refuerzos Eje E Módulo 02 Aula. ..……………...…..…….……......... 92 Figura 114: ETABS, Refuerzos Eje 1 Módulo 02 Aula. ...….….…………..…….…….......... 93 Figura 115: ETABS, Refuerzos Eje 2 Módulo 02 Aula. ...….…….………..…….…….......... 93 Figura 116: ETABS, Refuerzos Eje 3 Módulo 02 Aula. ……….…………..…….…….......... 94 Figura 117: SAFE, Modelo Para Diseño y Analisis de Ciment, Modulo 02 Aula. .............. 97 Figura 118: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Modulo 02 Aula (Kg/cm2) ..….. 98 Figura 119: SAFE, Verificación de Esfuerzo en Zapatas, Modulo 02 Aula … …………... 99 Figura 120: SAFE, Calculo de Refuerzo en Zapatas, Modulo 02 Aula ....……….….......... 100 Figura 121: ETABS, Planta Modulo ADMINISTRATIVO (Estructuración). ………......... 103 Figura 122: ETABS, Isometrico Modulo Administrativo. ………………………..….......... 104 Figura 123: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A. ..................................................... 104 Figura 124: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B. ..................................................... 105 Figura 125: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C. ................................................... 105 Figura 126: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D. ..................................................... 106 Figura 127: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado. ...................................... 106

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

9

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 128: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3. .................................................... 107 Figura 129: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1. ...................................................... 107 Figura 130: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’ – Volado. .................................. 108 Figura 131: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A. ............................................... 108 Figura 132: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B. ............................................... 109 Figura 133: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C. ............................................... 109 Figura 134: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D. ............................................... 110 Figura 135: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje3-Volado. ................................... 110 Figura 136: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje3. ………........................................... 111

Figura 137: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1. ................................................. 111 Figura 138: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1 - Volado................................... 112 Figura 139: Espectro Sistema Longitudinal X-X(Pórticos), Sistema Transversal YY(Albañilería Confinada)........................................................................................................... 114 Figura 140: ETABS, Modelo 3d Modulo Administrativo para el analisis........................... 115 Figura 141: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Modulo Administ. …...... 118 Figura 142: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Modulo Administrativo... 118 Figura 143: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Modulo Administrativo... 119 Figura 144: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Modulo Administrativo... 119 Figura 145: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Modulo Administrativo. ... 120 Figura 146: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Modulo Administrativo. ... 120 Figura 147: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Modulo Administrativo. ... 121 Figura 148: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Módulo Administrativo....... 121 Figura 149: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Módulo Administrativo........ 122 Figura 150: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Módulo Administrativo........ 122 Figura 151: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Módulo Administrativo. ..... 123 Figura 152: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Módulo Administrativo........ 123 Figura 153: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Módulo Administrativo........ 124

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

10

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 154: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Módulo Administrativo........ 124 Figura 155: ETABS, Refuerzos eje A Modulo Administrativo. ………………….............. 125 Figura 156: ETABS, Refuerzos eje B Modulo Administrativo. ………………….............. 125 Figura 157: ETABS, Refuerzos eje C Modulo Administrativo. ………………….............. 126 Figura 158: ETABS, Refuerzos eje D Modulo Administrativo. ………………….............. 126 7Figura 159: ETABS, Refuerzos eje 1 Modulo Administrativo. ………………….............. 127

Figura 160: ETABS, Refuerzos eje 2 Modulo Administrativo. …………………............

127

Figura 161: ETABS, Refuerzos eje 3 Modulo Administrativo. …………………............

128

Figura 162: SAFE, Modelo Para Diseño y Análisis de Cimentaciones, Modulo Administrativo........................................................................................................................... 131 Figura 163: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Modulo Administrativo (Kg/cm2)…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 132 Figura 164: SAFE, Verificación de Esfuerzos en Zapatas, Modulo Administrativo........ 133 Figura 165: SAFE, Calculo de Refuerzo en Zapata, Modulo Administrativo. .................. 134

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

11

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones ................... 34 Tabla 2: Combinación de Cargas ........................................................................................... 36 Tabla 3: Modos de Vibración. ................................................................................................ 37 Tabla 4:

Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento Y-Y (Sistema

Albañilería Confinada) ........................................................................................................... 38 Tabla 5: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo. ................................................ 38 Tabla 6: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto ...................................................... 58 Tabla 7: Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones ................... 77 Tabla 8: Combinación de Cargas ......................................................................................... 79 Tabla 9: Modos de Vibración. ..............................................................................................

80

Tabla 10: Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento Y-Y (Sistema Albañilería Confinada) ...........................................................................................................

81

Tabla 11: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo. .............................................. 81 Tabla 12: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto .................................................... 95 Tabla 13: Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones .................. 113 Tabla 14: Combinación de Cargas ......................................................................................... 115 Tabla 15: Modos de Vibración. .............................................................................................. 116 Tabla 16:

Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento Y-Y (Sistema

Albañilería Confinada) ........................................................................................................... 116 Tabla 17: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo. .............................................. 117 Tabla 18: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto .................................................... 129

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

12

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

1. GENERALIDADES.

1.1 Introducción. El presente informe técnico, hace referencia al diseño y análisis estructural del proyecto “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”. El proyecto en mención tiene contemplado la construcción de 3 módulos que brinden servicio de educación inicial en dicho Distrito, estos módulos son: modulo 01 Aula Pedagógica, (Consta de ambientes como: aula, SS.HH., deposito), modulo 02 Aula Pedagogica, (Consta de ambientes como: aula, SS.HH., deposito), modulo Administrativo (Consta de ambientes como: direccion, secretaria, deposito, SS.HH., topico). Todos los modulos son de un nivel con techos inclinados a dos aguas, la tipologia en planta es del tipo regular; el sistema estructural predominande en un sentido es del tipo porticos de concreto armado y para el otro sentido es de albañileria confinada. A nivel de cimentación el sistema es de zapatas aisladas para las columnas y cimientos corridos para los muros portantes y tabiquerias. A nivel de cimentacion el sistema es de zapatas aisladas y de cimientos corridos para las tabiquerias, las losas de los techos serán de losa aligerada en una dirección según se indican en planos del proyecto. Cada uno de los módulos señalados es descrito posteriormente en el desarrollo de su cálculo estructural. 1.2 Objetivos. Realizar el modelamiento y los cálculos estructurales necesarios que garanticen la funcionalidad adecuada de los diversos tipos de Estructuras propuestas en el proyecto; asimismo determinar las dimensiones optimas y características de éstos. 1.3 Análisis Estructural. Con la finalidad de resolver sistemas estructurales hiperestáticos se ha desarrollado métodos no tradicionales, considerando la facilidad en el desarrollo del método seleccionado así como su sistematización mediante el uso de computadoras para este caso se usará el método de rigidez y el método de los Elementos Finitos (placas y muros), por seguir un procedimiento organizado que sirve para resolver estructuras determinadas e indeterminadas, estructuras linealmente elásticas y no linealmente elásticas. En la actualidad con el desarrollo de la computación se han desarrollado innumerables programas de computadora basados en el método general de rigidez y sobretodo el método de los Elementos Finitos, los programas utilizados en el proyecto son los siguientes:

1.3.1 ETABS VERSIÓN 15.2 El programa Etabs al igual que el Sap2000, pertenecen a la empresa CSI Computers & Structures, INC, apoyados en los sistemas operativos Windows 2000, Windows NT, Windows XP y W7 ETABS se ha desarrollado en un ambiente constructivo totalmente integrado del análisis y del diseño, ideal para el análisis y diseño de edificios y naves industriales, al igual que el SAP2000, puede realizar

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

13

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

análisis de estructuras complejas, pero tiene muchísimas opciones extras que simplifican el diseño de edificaciones, como por ejemplo: cálculo automático de coordenadas de centros de masa (Xm, Ym), cálculo automático de coordenadas de centros de rigideces (Xt, Yt), cálculo automático de fuerzas sísmicas, sus excentricidades y aplicación en el centro de masas, cálculo automático de masas del edificio a partir de los casos de carga elegidos, división automática de elementos (Auto-Mesh), así se pueden definir elementos que se cruzan, y el programa los divide automáticamente en su análisis interno, o se puede dar el comando de que divida los elementos en el mismo modelo, plantillas predefinidas de sistemas de losas planas, losas en una dirección, losas reticulares o con nervaduras y casetones, cubiertas, etc.

1.3.2 SAFE VERSIÓN 14.2 El programa Safe al igual que el Sap2000, pertenece a la empresa CSI Computers & Structures, INC, apoyados en los sistemas operativos Windows 2000, Windows NT, Windows XP, W7 y W8. Es un programa especial que automatiza el análisis de cimentaciones o fundaciones, empleando el Método de los Elementos Finitos y las técnicas de métodos numéricos más confiables y eficientes. Sus características son: Diseño de cimentaciones o fundaciones con la forma real, (sin aproximar la Geometría). Cimientos Aislados (circulares, Rectangulares, irregulares, etc.), de Borde, de Esquina, Combinados, Sobre pilotes. Plateas con diferentes espesores, sobre distintos terrenos (en un mismo sistema de cimentaciones), con huecos, etc. La aplicación directa de esta programa, permitirá el análisis de la cimentación de la torres de los pases aéreos, interpretando como zapatas combinadas según corresponda.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

14

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

1.4 Análisis Estructural por Cargas Verticales: Este tipo de análisis se realizará para cargas Permanentes o Muertas y Sobrecargas o Cargas Vivas. A continuación se hace una breve descripción de ambos casos.









Análisis por Cargas Permanentes o Muertas. Este análisis se realizará en base a las cargas que actúan permanentemente en la estructura en análisis tales como: Peso propio de vigas, losas, tabiquería, acabados, coberturas, etc. Estas cargas serán repartidas a cada uno de los elementos que componen la estructura. Los pesos de los materiales necesarios para la estimación de cargas muertas se encuentran registrados en la Norma de Cargas E.020.







Análisis por Sobre cargas o Cargas Vivas. Este análisis se realizará en base a las sobrecargas estipuladas en Normas Peruanas de estructuras referidas a Cargas E.020.

1.5 Análisis Estructural por Cargas Dinámicas: El análisis dinámico de las edificaciones se realiza mediante procedimientos de superposición espectral, según lo estipulado en la Norma de Diseño Sismorresistente E.030-2014. Actualmente la Norma de Diseño Sismorresistente E.030 exige analizar cada dirección con el 100% del sismo actuando en forma independiente: sin embargo, otros reglamentos contemplan la posibilidad que el sismo actúe en forma simultánea en ambas direcciones: 100% en X y 30% en Y, y viceversa. Un sismo puede actuar en el sentido N-S o S-N y también O-E o E-O, ya que las aceleraciones son positivas y negativas. De esta manera, para efectos de diseño, se trabaja con las envolventes de esfuerzos en condición de rotura. Al estructurar se buscará que la ubicación de columnas y vigas tengan la mayor rigidez posible, de modo que el sismo al actuar, éstas puedan soportar dichas fuerzas sin alterar la estructura. Para la determinación de los esfuerzos internos de la estructura en un análisis por sismo se emplea el Método de Discretización de masas.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

15

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Método de Discretización de Masas Son modelos que permiten comprender de manera simplista el comportamiento de las estructuras. Debido a la dificultad para resolver problemas estructurales considerados como medios continuos, es decir, a tener que dar la respuesta de un sistema estructural cualesquiera en una infinidad de puntos se convierte en un problema complejo o complicado. Este imposible se facilita solo si calculamos la respuesta en unos cuantos puntos a través de la discretización de las masas concentradas y demás acciones de puntos determinados El número de concentraciones de masas depende de la exactitud deseada en la solución del problema. El método de masas concentradas consiste en asumir que la masas se encuentra concentrada en puntos discretos en la que definimos solo desplazamientos, traslaciones, de tal manera que el modelo se asemeje de la mejor manera a la estructura real. Las cargas dinámicas serán determinadas en base a un análisis dinámico según la ecuación matemática que gobierna la respuesta dinámica la cual se conoce con el nombre de ecuación de movimiento y se expresa de la siguiente manera: Donde: K

: Matriz de rigidez de la Estructura

C

: Matriz de amortiguamiento de la Estructura

M : Matriz de masas de la Estructura u(t), u(t),u(t): son las aceleraciones, velocidades y desplazamientos asociado a cada grado de libertad mx, my, mz: son las masas en cada dirección ugx, ugy, ugz: son las aceleraciones del terreno en cada dirección Uno de los métodos usados y de más fácil aplicación para obtener la solución de la ecuación diferencial de movimientos es el método de Superposición Modal para lo cual se hará uso del espectro de respuesta, donde se encuentra descrito en la Norma Peruana para el Diseño Sismorresistente E.030.

1.6 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. 

 

ING. HUBER YARANGA

Norma Técnica E-020 Norma de Diseño Sismorresistente E-030-2014

ANALISIS ESTRUCTURAL

16

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

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, cargas y procedimientos usados en el presente proyecto. Diseños.      

     

Norma Técnica E.020, Cargas Norma Técnica E.030-2014, Diseño Sismorresistente. Norma Técnica E.050, Suelos y Cimentaciones. Norma Técnica E.060, Concreto Armado. Norma Técnica E.070, Albañilería. Norma de Construcciones en Concreto Armado ACI 318-08.

1.7 Propiedades de los Materiales Los siguientes materiales han sido considerados en el presente estudio: 

1.7.1 Concreto. Modulo de Poisson

:

µ = 0.20



Módulo de Elasticidad

:

1500√f’c

 Peso Unitario del Concreto

:

 = 2400.0 Kg/m3.

 Resistencia a la Compresión

:

   

 Vigas de Pórticos  Columnas de Pórticos  Vigas de Confinamiento  Columnas de Confinamiento  Vigas de Cimentación  Zapatas  Losas aligeradas  Sobrecimiento

: : : : : : : :

f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 210.0 Kg/cm2. f´c = 140.0 Kg/cm2.

 Cimiento Corrido

:

f´c = 140.0 Kg/cm2.

: : : :

f ‘m=65 kg/cm² E=500 x f ‘m v=0.25. 1800 kg/m3

:

fy =4200.0 Kg/cm2.

1.7.2 Albañilería. Resistencia Mecánica del ladrillo Módulo de Elasticidad Módulo de Poisson cuantificado Peso Albañilería de unidades solidas 1.7.3

Acero Corrugado

Acero Corrugado ASTM 615 Grado 60

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

17

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2. DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

18

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1 DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO 01 AULA PEDAGOGICA

2.1.1 Descripción General de la Edificación MODULO 01 AULA PEDAGOGICA .- EL Modulo 01 contempla un área de 153.60m2 y 72.60ml de perímetro, el cual está constituido por un sistema estructural de pórticos de concreto armado para la dirección longitudinal (XX), y un sistema estructural de albañilería confinada para la dirección transversal (Y-Y), se considera por la tipología y forma de la edificación una edificación regular en planta, la estructura consta de 1 nivel, con losas de techo (losas aligeradas en una dirección), se tienen columnas del tipo rectangulares de 25x35, 25x25, y columnas en tipo tee, las vigas en su mayoría son VP- 25x45 y VS-25x40. La cimentación propuesta será conformada por zapatas aisladas, cimientos corridos para muros portantes y para tabiquerias, según se indican en planos. A continuación se muestra el proceso de cálculo de los elementos estructurales.

Figura 1: ETABS, Planta Módulo 01 Aula (Estructuración).

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

19

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 2: ETABS, Isométrico Módulo 01 Aula.

2.1.2 Cargas Verticales Las cargas verticales consideradas para el análisis y diseño son:   

DEAD CM LIVE UP

: Cargas permanentes propia de la edificación. : Cargas permanentes aplicadas a la edificación. : Cargas vivas en Vigas y/o techo.

CARGAS PERMANENTES APLICADAS A LA EDIFICACIÓN (CM) CM: EJE A

Figura 3: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

20

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE B

Figura 4: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B. CM: EJE C

Figura 5: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

21

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE D

Figura 6: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D. CM: EJE E

Figura 7: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje E.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

22

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE F

Figura 8: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje F. CM: EJE G

Figura 9: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje G.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

23

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE H

Figura 10: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje H. CM: EJE I

Figura 11: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

24

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 3’-VOLADO

Figura 12 : ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado. CM: EJE 3

Figura 13: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

25

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 1

Figura 14: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1. CM: EJE 1’-VOLADO

Figura 15: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

26

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CARGAS VIVAS EN TECHO (LIVE UP) LIVE UP : EJE A

Figura 16: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A. LIVE UP : EJE B

Figura 17: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

27

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE C

Figura 18: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C. LIVE UP : EJE D

Figura 19: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

28

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE E

Figura 20: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje E. LIVE UP : EJE F

Figura 21: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje F.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

29

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE G

Figura 22: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje G. LIVE UP : EJE H

Figura 23: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje H.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

30

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE I

Figura 24: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje I. LIVE UP : EJE 3-Volado

Figura 25 ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

31

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 3

Figura 26: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3. LIVE UP : EJE 1

Figura 27: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

32

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 1-Volado

Figura 28: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1-Volado.

2.1.3 Diseño Sísmico El análisis dinámico, corresponde al módulo propuesto se está considerando diafragma rígido, ya que existe una losa que mantenga a los elementos unidos. La masa de la estructura se determinada considerando el 100 % de las cargas permanentes (peso muerto y cargas externas) más el incremento 25 % de la carga de la azotea según lo estipulado en la Norma Sismorresistente E.030. Se verifica el desplazamiento lateral de cada punto además del piso de la edificación teniendo en cuenta los límites establecidos según el tipo y material de la edificación del RNE. Espectro de Diseño. El análisis sísmico se realiza por superposición espectral, generándose el espectro de diseño según el factor de zona, categoría de edificación, tipo de suelo y sistema estructural. Para la determinación del espectro de respuesta se usan los siguientes parámetros de diseño, los cuales se encuentran especificados en la norma vigente de Diseño Sismo resistente E.030-2014_DS-003-2016

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

33

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

T a b l a 2 2 :

Tabla 1:Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones

Descripcion Factor de zona Categoria de la edificacion Tipo de suelo Periodo fundamental Estructura Sistema Estructural Sistema Estructural

Simbolo Z U S Tp

Tipo Zona 3 A Perfil Tipo S2 Regular Porticos Albañileria

R R

Valor 0.35 1.5 1.15 0.6 8 3

Fuente:RNE 



ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

34

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

ESPECTRO DE RESPUESTA DE ACELERACIONES (MODULO 01 AULA PEDAGOGICA) PROYECTO: "MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACION INICIAL DE LA INSTITUCION EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CACERES - HUANCAVELICA - HUANCAVELICA". Determinación del Espectro de Aceleraciones: Zonificación, Condición Local y Uso: Z=

0.35

Factor de zona (MARISCAL CACERES - Zona 3)

U=

1.50

A Edificación Esencial

S=

1.15

Factor de suelo (S2)

Tp(S)=

0.60

Define plataforma del espectro

Seudo Espectro de Aceleraciones en X-X 2.5 2.0

Coeficiente de Reducción: X-X:

R=

7.00

PORTICO (REGULAR)

Y-Y:

R=

3.00

ALBAÑILERIA (REGULAR)

Sa

1.5

1.0

.

Aceleración Espectral: 9.81

X-X: ZUSg/R=

0.846

Y-Y: ZUSg/R=

1.974

C=

< 2.5

Espectro de diseño. X-X: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

0.5 Gravedad

0.0 0.0

0.5

1.0

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 1.813 1.586 1.410 1.269 1.154 1.058 0.976 0.907 0.846 0.793 0.747 0.705 0.668 0.635 0.604 0.577 0.552 0.529 0.508

Y-Y: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Coef. De amplificacion Sismica

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.231 3.702 3.290 2.961 2.692 2.468 2.278 2.115 1.974 1.851 1.742 1.645 1.559 1.481 1.410 1.346 1.288 1.234 1.185

Seudo Espectro de Aceleraciones en Y-Y

Sa

g=

5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Figura 29: Espectro Sistema Longitudinal X-X (Pórticos), Sistema Transversal Y-Y (Albañilería Confinada)

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

35

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

La norma E.030 establece dos criterios de superposición espectral, el primero en función de la suma de valores absolutos y la media cuadrática y el segundo como combinación cuadrática completa de valores (CQC). Para el análisis se consideró la segunda opción. m

m

r r r  0.25 i  0.75  i i1

D 0.75 R

2

 

i1i

H

i1

2.1.4 Combinación de Cargas La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en un procedimiento de cargas factoradas, conforme a la Norma Técnica de Edificación E-060 "Concreto Armado". Los factores de carga se indican en la tabla siguiente. DEAD denota cargas permanentes propia de la edificación, CM cargas permanentes aplicadas a la edificación, LIVE denota cargas vigas de entrepiso, LIVE UP denota cargas vigas en azotea, Sx y Sy efectos de sismo. Combinación 1 2 3 4 5 6 7

DEAD

CM

LIVE

1.4 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9

1.4 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9

0 0 0 0 0 0 0

LIVE UP

Sx

1.7 1.25 1.25 0 0 0 0

0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00 0

Sy 0 0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00

Tabla 2: Tabla 2 :Combinación de Cargas

2.1.5 Modelo para el Análisis El modelo ha sido preparado teniendo como principal objetivo una estimación correcta de las rigideces laterales. Cabe anotar que el programa resuelve la aparente incompatibilidad entre distintos planos, en los que los nudos no siempre coinciden.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

36

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 30: ETABS, Modelo 3d Módulo 01 Aula para el Análisis.

2.1.6 Modos de vibración La tabla siguiente indica los resultados obtenidos para períodos y frecuencias naturales, así como las masas efectivas en cada dirección. Para el modelo se usaron 3 modos. De la tabla se observa que el primer modo de vibración obedece a una concentración de participación modal traslacional, en la dirección X-X, la segunda obedece a una concentracion de participacion modal traslacional, en la direccion Y-Y y para el tercer modo una concentracion de participacion modal rotacional. Además se observa que la participación de masa supera el 90% estando estas dentro de lo que la norma exige Y los valores de los primeros modos de vibracion de la estructura son menores a las del suelo, por lo cual no abra efectos de resonancia. %Participacion de masas traslacional M ode

Period

UX

UY

UZ

SumUX

%Participacion de masas rotacional

SumUY

SumUZ

RX

RY

RZ

SumRX

SumRY

SumRZ 0.0070

1

0.244

99.8865

0.0000

0.0000

99.8865

0.0000

0.0000

0.0000

95.4578

0.1912

95.4578

95.7012

2

0.094

0.0000

92.3456

0.0000

99.8865

92.3456

0.0000

94.6723

0.0000

0.1000

94.6723

95.7645

0.0470

3

0.093

0.0000

0.8100

4.4431

99.9965

91.3478

0.0000

8.2726

1.7512

96.6738

0.7961

95.3712

96.4567

Tabla 3: Modos de Vibración.

2.1.7 Verificación de Desplazamientos Según Norma del Reglamento Nacional de Edificaciones, establece que para edificaciones de concreto armado la máxima distorsión de entrepiso será de 0.007, para edificaciones de albañileria confinada la maxima distorsion de entrepiso sera de 0.005. En la tabla de máximos desplazamientos observamos que ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

37

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

tanto para la dirección X-X (Sistema Porticos) los valores máximos son 0.0032 y para la direccion Y-Y (Sistema Albañileria Confinada) los valores maximos son 0.0001, los cuales son valores menores a los que la norma exige, por tanto damos por aceptable este punto.

TABLA STORY DRIFTS

MAX.=

Story

Item

Load

label

X

Y

Z

DriftX

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

42

22.4

4.9

5.85

0.00055

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

24

13.1

4.9

5.85

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

42

22.4

4.9

5.85

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

24

13.1

4.9

5.85

OK !!!

OK !!!

0.0032

0.0001

DriftY 0.0013 0.000003

0.00000

0

PISO 1

0 0.000011

0.0001

Tabla 4: Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento Y-Y (Sistema Albañilería Confinada)

2.1.8 Fuerzas Globales Empleando las expresiones de la norma E030 para el análisis sísmico con fuerzas estáticas equivalentes, se tiene: Dir.

Z

U

C

S

R

ZUCS/R

P (t)

80% V estatico (t)

V dinamico (t)

X

0.35

1.5

2.5

1.15

8

0.3173

168.2

15.80

22.53

Y

0.35

1.5

2.5

1.15

3

0.8463

168.2

42.05

53.45

Tabla 5: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo.

CALCULO DEL FACTOR DE ESCALA Tn Peso total de la edificacion

168.2

Cortante en la base (sentido XX)

19.75

Cortante en la base (sentido YY)

52.56

Cortante en la base al 80% (XX)

15.80

Cortante en la base al 80% (YY)

42.05

Cortante en XX de Analisis Dinamico

22.53

Cortante en YY de Analisis Dinamico

53.45

Factor a escalar en XX

7.85

Factor a escalar en YY

7.87

Vx est 19.75 ton Vx din 22.53 ton Vx din. / Vx est. = 1.14 Configuración? REGULAR Cociente min. = 0.80 Factor (fx) = 0.70 SIN ESCALA

ING. HUBER YARANGA

Vy est 52.56 ton Vy din 53.45 ton Vy din. / Vy est. = 1.02 Configuración? REGULAR Cociente min. = 0.80 Factor (fy) = 0.79 SIN ESCALA

ANALISIS ESTRUCTURAL

38

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

La norma E030-2014 indica que, para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% del valor calculado con las fórmulas estáticas, tratándose de estructuras regulares. Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los desplazamientos. En este análisis para la direccion X, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas según se indican en la tabla adjunta por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Para la direccion Y, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas para el diseño según se indican en la tabla por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Una vez escalada las acciones sismicas se procede a realizar el cálculo de los elementos estructurales

2.1.9 Diagrama de Momentos Flectores (ton-m)

Figura 31: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

39

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 32: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Módulo 01 Aula.

Figura 33: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

40

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 34: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Módulo 01 Aula.

Figura 35: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje E Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

41

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 36: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje F Módulo 01 Aula.

Figura 37: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje G Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

42

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 38: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje H Módulo 01 Aula.

Figura 39: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje I Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

43

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 40: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Módulo 01 Aula.

Figura 41: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

44

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 42: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Módulo 01 Aula.

2.1.10 Diagrama de Fuerzas Cortantes

Figura 43: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

45

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 44: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Módulo 01 Aula.

Figura 45: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

46

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 46: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Módulo 01 Aula.

Figura 47: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje E Módulo 01 Aula.

47 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 48: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje F Módulo 01 Aula.

Figura 49: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje G Módulo 01 Aula.

48 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 50: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje H Módulo 01 Aula.

Figura 51: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje I Módulo 01 Aula.

49 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 52: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Módulo 01 Aula.

Figura 53: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Módulo 01 Aula.

50 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 54: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Módulo 01 Aula.

2.1.11 Distribución de refuerzos

Figura 55: ETABS, Refuerzos eje A Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

51

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 56: ETABS, Refuerzos eje B Módulo 01 Aula.

Figura 57: ETABS, Refuerzos eje C Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

52

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 58: ETABS, Refuerzos eje D Módulo 01 Aula.

Figura 59: ETABS, Refuerzos eje E Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

53

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 60: ETABS, Refuerzos eje F Módulo 01 Aula.

Figura 61: ETABS, Refuerzos eje G Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

54

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 62: ETABS, Refuerzos eje H Módulo 01 Aula.

Figura 63: ETABS, Refuerzos eje I Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

55

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 64: ETABS, Refuerzos eje 1 Módulo 01 Aula.

Figura 65: ETABS, Refuerzos eje 2 Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

56

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 66: ETABS, Refuerzos eje 3 Módulo 01 Aula.

2.1.12 Diseño de Cimentaciones 2.1.12.1 Introducción Considerando que el diseño de las cimentaciones se realiza para absorber esfuerzo de corte y flexión así como algunas verificaciones como las de punzonamiento, adherencia y anclaje, transmisión de esfuerzos, etc. El diseño considera las expresiones indicadas en la Norma de Concreto Armado y Concreto Armado Comentarios en su sección 11 Flexión, sección 13 Corte y Torsión y sección 16 Zapata; Así mismo, se deberá tomar en cuenta algunas disposiciones para el diseño sísmico como las mencionadas en la Norma ACI 318 – 08 en su sección 21.8 Cimentaciones. Para el análisis de cimentaciones se emplea el programa SAFE, exportando las cargas directamente desde el programa de análisis y diseño de Edificaciones ETABS, empleando el Método de los Elementos Finitos, con modelamiento en los apoyos tipo resorte según el módulo de balasto del terreno. Como referencia al módulo de balasto4 se tiene la siguiente según la tabla siguiente, el cual presenta valores en función a la capacidad de carga del terreno, interpolando obtenemos de el coeficiente de balasto.

2.1.12.2 Pre-dimensionamiento Del análisis de la superestructura se obtienen las reacciones en todos los apoyos, siendo estos valores los datos necesarios para la asignación de las dimensiones de las cimentaciones, teniendo como primera etapa el pre-dimensionamiento correspondiente.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

57

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.12.3 Verificación de esfuerzos Para el presente estudio, el suelo indica un esfuerzo admisible mínimo de 1.25 kg/cm² para un desplante de 1.80mt, que equivale a 2.65 kg/cm³ (Winkler) siendo éste dato importante para el análisis de la cimentación. La verificación de los resultados obedece a las combinaciones según el reglamento que exige, se crea una combinación de SERVICIO con el fin de comprobar los esfuerzos del terreno y esfuerzos en la estructura según las dimensiones geométricas de las zapatas asignadas. Tabla 6: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

0.65 0.78 0.91 1.04 1.17 1.30 1.39 1.48 1.57 1.66 1.75 1.84 1.93 2.02 2.11 2.20 2.29 2.38 2.47 2.56 2.65 2.74 2.83 2.92 3.01 3.10

1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80

3.19 3.28 3.37 3.46 3.55 3.64 3.73 3.82 3.91 4.00 4.10 4.20 4.30 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.90 5.00 5.10 5.20 5.30 5.40 5.50 5.60

2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.85 3.90 3.95 4.00

5.70 5.80 5.90 6.00 6.10 6.20 6.30 6.40 6.50 6.60 6.70 6.80 6.90 7.00 7.10 7.20 7.30 7.40 7.50 7.60 7.70 7.80 7.90 8.00

4 Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona- España. 1993 (Autor Nelson Morrison). Tesis de maestría “Interacción Suelo-Estructuras: Semi-espacio de Winkler”.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

58

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

q

1



6 e 

P 

1 



S  L 

q

2

L 



P 

6 e 

S  L 

L 

1 



2.1.12.4 Verificación Por punzonamiento El procedimiento que lleva el programa SAFE para los cálculos al corte por punzonamiento son bastante rigurosos y usa las fórmulas siguientes.

 q  q 2 

 q X 3  q X 4 





 F

VU

1

  S  L 

2 



ØV ØVC



C





 0.850.531



 2  f '

b0  2







 

bc 

C  d 



2 

 0.850.27 @d

2



b  d

C

'

fC b0  d

0

ØVC  0.85

'

fC b0 d

Ratio: Expresa la relación entre el esfuerzo de corte por punzonamiento (valor máximo) y la capacidad del esfuerzo de corte por punzonamiento con el factor incluido.

V

máx Shear Ratio  vu  Øv V C

cap

La Capacidad del esfuerzo de corte máximo (Vcap) viene a ser las tres últimas ecuaciones presentadas anteriormente; cabe mencionar que, el programa SAFE los representa como esfuerzos, es decir, fuerza sobre área y las ecuaciones en el sistema Inglés son:

 



2 

4 

  f ' c

    d   mín  2  s   

v



c



 

 

bo 

f'c

.....(ACI 11.12.2.1)



  4  f ' c



Donde β es la relación de las dimensiones de la sección crítica, bo es el perímetro de la sección crítica y αs es un factor con respecto a la ubicación de la sección crítica.

 40 Para Columnas Interiores.



s   30 Para Columnas Laterales.

 ING. HUBER YARANGA

20 Para Columnas Esquineras. ANALISIS ESTRUCTURAL

59

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.13 Modelo para el análisis

Figura 67: SAFE, Modelo Para Diseño y Análisis de Cimentaciones, Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

60

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.14 Verificación de Esfuerzos en el Suelo

Figura 68: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Módulo 01 Aula (kg/cm2). ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

61

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.15 Verificación de Esfuerzos en las Zapatas

Figura 69: SAFE, Verificación de Esfuerzos en Zapatas, Módulo 01 Aula. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

62

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.16 Diseño de Zapatas

Figura 70: SAFE, Cálculo de Refuerzo en Zapatas, Módulo 01 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

63

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

2.1.17 Diseño de Cimiento Corrido para Muro Portante DISEÑO DE CIMIENTO CORRIDO (MODULO 01 AULA PEDAGOGICA)

METRADO DE CARGAS Elemento

N° Pisos

Longitud (m)

Losa aligerada (e=0.17m)

1

1

Viga solera

1

1

Muro

1

1

Sobrecimiento

1

Sobrecarga

1

Alto (m )

Ancho (m)

Area Tributaria (m2)

Peso Especifico (Kg/m3) Sobrecarga (Kg/m2)

-

-

3.1

0.45

0.25

-

2400

-

270

4

0.25

-

1800

-

1800

1

0.45

0.25

-

2400

1

-

-

3.1

280

Parcial (Kg)

868

-

270

50

155

TOTAL

447 3810

Cimiento

ANCHO DE LA CIMENTACION Peso Total

3810

Kg

Capacidad Portante

1.12

Kg/cm2

Profundidad de desplante

0.9

mt

B=

34.02 cm

Usamos

50.00 cm

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

64

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

65

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1 DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO 02 AULA PEDAGÓGICA

3.1.1 Descripción General de la Edificación MODULO 02 AULA PEDAGÓGICA.- EL Modulo 02 contempla un área de 76.80m2 y 36.30ml de perímetro, el cual está constituido por un sistema estructural de pórticos de concreto armado para la dirección longitudinal (XX), y un sistema estructural de albañilería confinada para la dirección transversal (Y-Y), se considera por la tipología y forma de la edificación una edificación regular en planta, la estructura consta de 1 nivel, con losas de techo (losas aligeradas en una dirección), se tienen columnas del tipo rectangulares de 25x35, 25x25, y columnas en tipo tee, las vigas en su mayoría son VP- 25x45 y VS-25x40. La cimentación propuesta será conformada por zapatas aisladas, cimientos corridos para muros portantes y para tabiquerias, según se indican en planos. A continuación se muestra el proceso de cálculo de los elementos estructurales.

Figura 71 ETABS, Planta Módulo 02 Aula (Estructuración).

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

66

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 72: ETABS, Isométrico Módulo 02 Aula.

3.1.2 Cargas Verticales Las cargas verticales consideradas para el análisis y diseño son:   

DEAD CM LIVE UP

: Cargas permanentes propia de la edificación. : Cargas permanentes aplicadas a la edificación. : Cargas vivas en Vigas y/o techo.

CARGAS PERMANENTES APLICADAS A LA EDIFICACIÓN (CM) CM: EJE A

Figura 73: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

67

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE B

Figura 74: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B. CM: EJE C

Figura 75: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

68

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE D

Figura 76: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D. CM: EJE E

Figura 77: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje E.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

69

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 3’-VOLADO

Figura 78 : ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado. CM: EJE 3

Figura 79: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

70

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 1

Figura 80: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1. CM: EJE 1’-VOLADO

Figura 81: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

71

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CARGAS VIVAS EN TECHO (LIVE UP) LIVE UP : EJE A

Figura 82: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A. LIVE UP : EJE B

Figura 83: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

72

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE C

Figura 84: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C. LIVE UP : EJE D

Figura 85: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

73

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE E

Figura 86: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje E. LIVE UP : EJE 3-Volado

Figura 87: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

74

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 3

Figura 88: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3. LIVE UP : EJE 1

Figura 89: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

75

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 1-Volado

Figura 90: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1-Volado.

3.1.3 Diseño Sísmico El análisis dinámico, corresponde al módulo propuesto se está considerando diafragma rígido, ya que existe una losa que mantenga a los elementos unidos. La masa de la estructura se determinada considerando el 100 % de las cargas permanentes (peso muerto y cargas externas) más el incremento 25 % de la carga de la azotea según lo estipulado en la Norma Sismorresistente E.030. Se verifica el desplazamiento lateral de cada punto además del piso de la edificación teniendo en cuenta los límites establecidos según el tipo y material de la edificación del RNE. Espectro de Diseño. El análisis sísmico se realiza por superposición espectral, generándose el espectro de diseño según el factor de zona, categoría de edificación, tipo de suelo y sistema estructural. Para la determinación del espectro de respuesta se usan los siguientes parámetros de diseño, los cuales se encuentran especificados en la norma vigente de Diseño Sismo resistente E.030-2014_DS-003-2016

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

76

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

T a b l a 2 2 :

Tabla 7:Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones

Descripcion Factor de zona Categoria de la edificacion Tipo de suelo Periodo fundamental Estructura Sistema Estructural Sistema Estructural

Simbolo Z U S Tp

Tipo Zona 3 A Perfil Tipo S2 Regular Porticos Albañileria

R R

Valor 0.35 1.5 1.15 0.6 8 3

Fuente:RNE 

   

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

77

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

ESPECTRO DE RESPUESTA DE ACELERACIONES (MODULO 02 AULA PEDAGOGICA) PROYECTO: "MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACION INICIAL DE LA INSTITUCION EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CACERES - HUANCAVELICA - HUANCAVELICA". Determinación del Espectro de Aceleraciones: Zonificación, Condición Local y Uso: Z=

0.35

Factor de zona (MARISCAL CACERES - Zona 3)

U=

1.50

A Edificación Esencial

S=

1.15

Factor de suelo (S2)

Tp(S)=

0.60

Define plataforma del espectro

Seudo Espectro de Aceleraciones en X-X 2.5 2.0

Coeficiente de Reducción: X-X:

R=

7.00

PORTICO (REGULAR)

Y-Y:

R=

3.00

ALBAÑILERIA (REGULAR)

Sa

1.5

1.0

.

Aceleración Espectral: 9.81

X-X: ZUSg/R=

0.846

Y-Y: ZUSg/R=

1.974

C=

< 2.5

Espectro de diseño. X-X: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

0.5 Gravedad

0.0 0.0

0.5

1.0

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 1.813 1.586 1.410 1.269 1.154 1.058 0.976 0.907 0.846 0.793 0.747 0.705 0.668 0.635 0.604 0.577 0.552 0.529 0.508

Y-Y: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Coef. De amplificacion Sismica

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.231 3.702 3.290 2.961 2.692 2.468 2.278 2.115 1.974 1.851 1.742 1.645 1.559 1.481 1.410 1.346 1.288 1.234 1.185

Seudo Espectro de Aceleraciones en Y-Y

Sa

g=

5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Figura 91: Espectro Sistema Longitudinal X-X (Pórticos), Sistema Transversal Y-Y (Albañilería Confinada)

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

78

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

La norma E.030 establece dos criterios de superposición espectral, el primero en función de la suma de valores absolutos y la media cuadrática y el segundo como combinación cuadrática completa de valores (CQC). Para el análisis se consideró la segunda opción. m

m

r r r  0.25 i  0.75  i i1

D 0.75 R

2

 

i1i

H

i1

3.1.4 Combinación de Cargas La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en un procedimiento de cargas factoradas, conforme a la Norma Técnica de Edificación E-060 "Concreto Armado". Los factores de carga se indican en la tabla siguiente. DEAD denota cargas permanentes propia de la edificación, CM cargas permanentes aplicadas a la edificación, LIVE denota cargas vigas de entrepiso, LIVE UP denota cargas vigas en azotea, Sx y Sy efectos de sismo. Combinación 1 2 3 4 5 6 7

DEAD

CM

LIVE

1.4 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9

1.4 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9

0 0 0 0 0 0 0

LIVE UP

Sx

1.7 1.25 1.25 0 0 0 0

0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00 0

Sy 0 0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00

Tabla 8: Tabla 2 :Combinación de Cargas

3.1.5 Modelo para el Análisis El modelo ha sido preparado teniendo como principal objetivo una estimación correcta de las rigideces laterales. Cabe anotar que el programa resuelve la aparente incompatibilidad entre distintos planos, en los que los nudos no siempre coinciden.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

79

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 92: ETABS, Modelo 3d Módulo 02 Aula para el Análisis.

3.1.6 Modos de vibración La tabla siguiente indica los resultados obtenidos para períodos y frecuencias naturales, así como las masas efectivas en cada dirección. Para el modelo se usaron 3 modos. De la tabla se observa que el primer modo de vibración obedece a una concentración de participación modal traslacional, en la dirección X-X, la segunda obedece a una concentracion de participacion modal traslacional, en la direccion Y-Y y para el tercer modo una concentracion de participacion modal rotacional. Además se observa que la participación de masa supera el 90% estando estas dentro de lo que la norma exige Y los valores de los primeros modos de vibracion de la estructura son menores a las del suelo, por lo cual no abra efectos de resonancia. Tabla 9: Modos de Vibración.

%Participacion de masas traslacional

%Participacion de masas rotacional

M ode

Period

UX

UY

UZ

SumUX

SumUY

SumUZ

RX

RY

RZ

SumRX

SumRY

SumRZ

1

0.281

99.9900

0.0001

0.0002

99.9900

0.0001

0.0002

0.0000

23.9400

0.1900

0.0000

23.9400

0.1900

2

0.069

0.0007

90.7200

0.0017

99.9900

90.7200

0.0017

34.7600

0.1300

5.4200

34.7600

24.0700

5.6100

3

0.057

0.0001

4.6800

0.0257

1.0000

95.4000

2.7400

7.4800

6.0500

30.9400

42.2400

30.1200

36.5500

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

80

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.7 Verificación de Desplazamientos Según Norma del Reglamento Nacional de Edificaciones, establece que para edificaciones de concreto armado la máxima distorsión de entrepiso será de 0.007, para edificaciones de albañileria confinada la maxima distorsion de entrepiso sera de 0.005. En la tabla de máximos desplazamientos observamos que tanto para la dirección X-X (Sistema Porticos) los valores máximos son 0.0043 y para la direccion Y-Y (Sistema Albañileria Confinada) los valores maximos son 0.0001, los cuales son valores menores a los que la norma exige, por tanto damos por aceptable este punto.

TABLA STORY DRIFTS

MAX.=

Story

Item

Load

label

X

Y

Z

DriftX

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

59

1.05

4.9

5.85

0.000722

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

60

2.95

4.9

5.85

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

59

1.05

4.9

5.85

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

60

2.95

4.9

5.85

OK !!!

OK !!!

0.0042

0.0001

DriftY 0.0013 0.00010

0.00000

0.0001

PISO 1

0 0

0

Tabla 10: Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento YY (Sistema Albañilería Confinada) 3.1.8 Fuerzas Globales Empleando las expresiones de la norma E030 para el análisis sísmico con fuerzas estáticas equivalentes, se tiene: Dir.

Z

U

C

S

R

ZUCS/R

X

0.35

1.5

2.5

1.15

8

0.1652

Y

0.35

1.5

2.5

1.15

3

0.4406

80% V estatico (t)

V dinamico (t)

87.58

6.46

12

87.58

22.39

27.3

P (t)

Tabla 11: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo.

CALCULO DEL FACTOR DE ESCALA Tn

Peso total de la edificacion Cortante en la base (sentido XX)

8.07

Cortante en la base (sentido YY)

27.99

Cortante en la base al 80% (XX)

6.46

Cortante en la base al 80% (YY)

22.39

Cortante en XX de Analisis Dinamico

12.00

Cortante en YY de Analisis Dinamico

27.30

Vx est 8.07 ton Vx din 12.00 ton Vx din. / Vx est. = 1.49 Configuración? REGULAR L Cociente min. = 0.80 a Factor (fx) = 0.54 SIN ESCALA ING. HUBER YARANGA

87.58

Vy est 27.99 ton Vy din 27.30 ton Vy din. / Vy est. = 0.98 Configuración? REGULAR Cociente min. = 0.80 Factor (fy) = 0.82 SIN ESCALA ANALISIS ESTRUCTURAL

81

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

norma E030-2014 indica que, para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% del valor calculado con las fórmulas estáticas, tratándose de estructuras regulares. Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los desplazamientos. En este análisis para la direccion X, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas según se indican en la tabla adjunta por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Para la direccion Y, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas para el diseño según se indican en la tabla por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Una vez escalada las acciones sismicas se procede a realizar el cálculo de los elementos estructurales

3.1.9 Diagrama de Momentos Flectores (ton-m)

Figura 93: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

82

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 94: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Módulo 02 Aula.

F Figura 95: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Módulo 02 Aula. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

83

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 96: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Módulo 02 Aula.

Figura 97: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje E Módulo 02 Aula. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

84

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 98: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Módulo 02 Aula.

Figura 99: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

85

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 100: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Módulo 02 Aula.

3.1.10 Diagrama de Fuerzas Cortantes

Figura 101: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

86

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 102: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Módulo 02 Aula.

Figura 103: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

87

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 104: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Módulo 02 Aula.

Figura 105: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje E Módulo 02 Aula.

88 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 106: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Módulo 02 Aula.

Figura 107: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Módulo 02 Aula.

89 ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 108: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Módulo 02 Aula.

3.1.11 Distribución de refuerzos

Figura 109: ETABS, Refuerzos eje A Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

90

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 110: ETABS, Refuerzos eje B Módulo 02 Aula.

Figura 111: ETABS, Refuerzos eje C Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

91

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 112: ETABS, Refuerzos eje D Módulo 02 Aula.

Figura 113: ETABS, Refuerzos eje E Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

92

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 114: ETABS, Refuerzos eje 1 Módulo 02 Aula.

Figura 115: ETABS, Refuerzos eje 2 Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

93

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 116: ETABS, Refuerzos eje 3 Módulo 02 Aula.

3.1.13 Diseño de Cimentaciones 3.1.13.1 Introducción Considerando que el diseño de las cimentaciones se realiza para absorber esfuerzo de corte y flexión así como algunas verificaciones como las de punzonamiento, adherencia y anclaje, transmisión de esfuerzos, etc. El diseño considera las expresiones indicadas en la Norma de Concreto Armado y Concreto Armado Comentarios en su sección 11 Flexión, sección 13 Corte y Torsión y sección 16 Zapata; Así mismo, se deberá tomar en cuenta algunas disposiciones para el diseño sísmico como las mencionadas en la Norma ACI 318 – 08 en su sección 21.8 Cimentaciones. Para el análisis de cimentaciones se emplea el programa SAFE, exportando las cargas directamente desde el programa de análisis y diseño de Edificaciones ETABS, empleando el Método de los Elementos Finitos, con modelamiento en los apoyos tipo resorte según el módulo de balasto del terreno. Como referencia al módulo de balasto4 se tiene la siguiente según la tabla siguiente, el cual presenta valores en función a la capacidad de carga del terreno, interpolando obtenemos de el coeficiente de balasto.

3.1.13.2 Pre-dimensionamiento Del análisis de la superestructura se obtienen las reacciones en todos los apoyos, siendo estos valores los datos necesarios para la asignación de

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

94

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

las dimensiones de las cimentaciones, teniendo como primera etapa el pre-dimensionamiento correspondiente.

3.1.13.3 Verificación de esfuerzos Para el presente estudio, el suelo indica un esfuerzo admisible mínimo de 1.25 kg/cm² para un desplante de 1.80mt, que equivale a 2.65 kg/cm³ (Winkler) siendo éste dato importante para el análisis de la cimentación. La verificación de los resultados obedece a las combinaciones según el reglamento que exige, se crea una combinación de SERVICIO con el fin de comprobar los esfuerzos del terreno y esfuerzos en la estructura según las dimensiones geométricas de las zapatas asignadas. Tabla 12: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

0.65 0.78 0.91 1.04 1.17 1.30 1.39 1.48 1.57 1.66 1.75 1.84 1.93 2.02 2.11 2.20 2.29 2.38 2.47 2.56 2.65 2.74 2.83 2.92 3.01 3.10

1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80

3.19 3.28 3.37 3.46 3.55 3.64 3.73 3.82 3.91 4.00 4.10 4.20 4.30 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.90 5.00 5.10 5.20 5.30 5.40 5.50 5.60

2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.85 3.90 3.95 4.00

5.70 5.80 5.90 6.00 6.10 6.20 6.30 6.40 6.50 6.60 6.70 6.80 6.90 7.00 7.10 7.20 7.30 7.40 7.50 7.60 7.70 7.80 7.90 8.00

4 Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona- España. 1993 (Autor Nelson Morrison). Tesis de maestría “Interacción Suelo-Estructuras: Semi-espacio de Winkler”.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

95

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

q

1



6 e 

P 

1 



S  L 

q

2

L 



P 

6 e 

S  L 

L 

1 



3.1.13.4 Verificación Por punzonamiento El procedimiento que lleva el programa SAFE para los cálculos al corte por punzonamiento son bastante rigurosos y usa las fórmulas siguientes.

 q  q 2 

 q X 3  q X 4 





 F

VU

1

  S  L 

2 



ØV ØVC



C





 0.850.531



 2  f '

b0  2







 

bc 

C  d 



2 

 0.850.27 @d

2



b  d

C

'

fC b0  d

0

ØVC  0.85

'

fC b0 d

Ratio: Expresa la relación entre el esfuerzo de corte por punzonamiento (valor máximo) y la capacidad del esfuerzo de corte por punzonamiento con el factor incluido.

V

máx Shear Ratio  vu  Øv V C

cap

La Capacidad del esfuerzo de corte máximo (Vcap) viene a ser las tres últimas ecuaciones presentadas anteriormente; cabe mencionar que, el programa SAFE los representa como esfuerzos, es decir, fuerza sobre área y las ecuaciones en el sistema Inglés son:

 



2 

4 

  f ' c

    d   mín  2  s   

v



c



 

 

bo 

f'c

.....(ACI 11.12.2.1)



  4  f ' c



Donde β es la relación de las dimensiones de la sección crítica, bo es el perímetro de la sección crítica y αs es un factor con respecto a la ubicación de la sección crítica.

 40 Para Columnas Interiores.



s   30 Para Columnas Laterales.

 ING. HUBER YARANGA

20 Para Columnas Esquineras. ANALISIS ESTRUCTURAL

96

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.14 Modelo para el análisis

Figura 117: SAFE, Modelo Para Diseño y Análisis de Cimentaciones, Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

97

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.15 Verificación de Esfuerzos en el Suelo

Figura 118: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Módulo 02 Aula (kg/cm2).

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

98

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.16 Verificación de Esfuerzos en las Zapatas

Figura 119: SAFE, Verificación de Esfuerzos en Zapatas, Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

99

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.17 Diseño de Zapatas

Figura 120: SAFE, Cálculo de Refuerzo en Zapatas, Módulo 02 Aula.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

100

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.17 Diseño de Cimiento Corrido para Muro Portante DISEÑO DE CIMIENTO CORRIDO (MODULO 02 AULA PEDAGOGICA)

METRADO DE CARGAS N° Pisos

Longitud (m)

Alto (m )

Ancho (m)

Area Tributaria (m2)

Losa aligerada (e=0.17m)

Elemento

1

1

-

-

3.1

Peso Especifico (Kg/m3) Sobrecarga (Kg/m2)

Viga solera

1

1

0.45

0.25

-

2400

-

270

Muro

1

1

4

0.25

-

1800

-

1800

Sobrecimiento

1

1

0.45

0.25

-

2400

Sobrecarga

1

1

-

-

3.1

280

Parcial (Kg)

868

-

270

50

155

TOTAL

447 3810

Cimiento

ANCHO DE LA CIMENTACION Peso Total

3810

Kg

Capacidad Portante

1.12

Kg/cm2

Profundidad de desplante

0.9

mt

B=

34.02 cm

Usamos

50.00 cm

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

101

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4. DISEÑO ESTRUCTURAL DE MÓDULOS PROPUESTOS.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

102

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1 DISEÑO ESTRUCTURAL MÓDULO ADMINISTRATIVO

4.1.1 Descripción General de la Edificación MODULO ADMINISTRATIVO.- EL Modulo Administrativo contempla un área de 71.28m2 y 36.31ml de perímetro, el cual está constituido por un sistema estructural de pórticos de concreto armado para la dirección longitudinal (X-X), y un sistema estructural de albañilería confinada para la dirección transversal (Y-Y), se considera por la tipología y forma de la edificación una edificación regular en planta, la estructura consta de 1 nivel, con losas de techo (losas aligeradas en una dirección), se tienen columnas del tipo rectangulares de 25x35, 25x25, y columnas en tipo tee, las vigas en su mayoría son VP- 25x45 y VS-25x40. La cimentación propuesta será conformada por zapatas aisladas, cimientos corridos para muros portantes y para tabiquerias, según se indican en planos. A continuación se muestra el proceso de cálculo de los elementos estructurales.

Figura 121: ETABS, Planta Módulo ADMINISTRATIVO (Estructuración).

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

103

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 122: ETABS, Isométrico Módulo Administrativo.

4.1.2 Cargas Verticales Las cargas verticales consideradas para el análisis y diseño son:   

DEAD CM LIVE UP

: Cargas permanentes propia de la edificación. : Cargas permanentes aplicadas a la edificación. : Cargas vivas en Vigas y/o techo.

CARGAS PERMANENTES APLICADAS A LA EDIFICACIÓN (CM) CM: EJE A

Figura 123: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje A.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

104

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE B

Figura 124: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje B. CM: EJE C

Figura 125: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje C.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

105

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE D

Figura 126: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje D. CM: EJE 3’-VOLADO

Figura 127: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3’-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

106

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 3

Figura 128: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 3. CM: EJE 1

Figura 129: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

107

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

CM: EJE 1’-VOLADO

Figura 130: ETABS, CM (Carga Muerta en vigas), Eje 1’-Volado. CARGAS VIVAS EN TECHO (LIVE UP) LIVE UP : EJE A

Figura 131: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje A.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

108

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE B

Figura 132: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje B. LIVE UP : EJE C

Figura 133: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje C.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

109

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE D

Figura 134: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje D. LIVE UP : EJE 3-Volado

Figura 135: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3-Volado.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

110

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 3

Figura 136: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 3. LIVE UP : EJE 1

Figura 137: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

111

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

LIVE UP : EJE 1-Volado

Figura 138: ETABS, LIVE UP (Carga Viva en vigas), Eje 1-Volado.

4.1.3 Diseño Sísmico El análisis dinámico, corresponde al módulo propuesto se está considerando diafragma rígido, ya que existe una losa que mantenga a los elementos unidos. La masa de la estructura se determinada considerando el 100 % de las cargas permanentes (peso muerto y cargas externas) más el incremento 25 % de la carga de la azotea según lo estipulado en la Norma Sismorresistente E.030-2014. Se verifica el desplazamiento lateral de cada punto además del piso de la edificación teniendo en cuenta los límites establecidos según el tipo y material de la edificación del RNE. Espectro de Diseño. El análisis sísmico se realiza por superposición espectral, generándose el espectro de diseño según el factor de zona, categoría de edificación, tipo de suelo y sistema estructural. Para la determinación del espectro de respuesta se usan los siguientes parámetros de diseño, los cuales se encuentran especificados en la norma vigente de Diseño Sismo resistente E.030-2014_DS-003-2016

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

112

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

T a b l a 2 2 :

Tabla 13:Datos para la Construcción del Espectro de Pseudo Aceleraciones

Descripcion Factor de zona Categoria de la edificacion Tipo de suelo Periodo fundamental Estructura Sistema Estructural Sistema Estructural

Simbolo Z U S Tp

Tipo Zona 3 A Perfil Tipo S2 Regular Porticos Albañileria

R R

Valor 0.35 1.5 1.15 0.6 8 3

Fuente:RNE 



ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

113

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

ESPECTRO DE RESPUESTA DE ACELERACIONES (MODULO ADMINISTRATIVO) PROYECTO: "MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACION INICIAL DE LA INSTITUCION EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CACERES - HUANCAVELICA - HUANCAVELICA". Determinación del Espectro de Aceleraciones: Zonificación, Condición Local y Uso: Z=

0.35

Factor de zona (MARISCAL CACERES - Zona 3)

U=

1.50

A Edificación Esencial

S=

1.15

Factor de suelo (S2)

Tp(S)=

0.60

Define plataforma del espectro

Seudo Espectro de Aceleraciones en X-X 2.5 2.0

Coeficiente de Reducción: X-X:

R=

7.00

PORTICO (IRREGULAR)

Y-Y:

R=

3.00

ALBAÑILERIA (IRREGULAR)

Sa

1.5

1.0

.

Aceleración Espectral: 9.81

X-X: ZUSg/R=

0.846

Y-Y: ZUSg/R=

1.974

C=

< 2.5

Espectro de diseño. X-X: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

0.5 Gravedad

0.0 0.0

0.5

1.0

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 2.115 1.813 1.586 1.410 1.269 1.154 1.058 0.976 0.907 0.846 0.793 0.747 0.705 0.668 0.635 0.604 0.577 0.552 0.529 0.508

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Coef. De amplificacion Sismica Y-Y: T(seg) 0.010 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

C

Sa

2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.500 2.143 1.875 1.667 1.500 1.364 1.250 1.154 1.071 1.000 0.938 0.882 0.833 0.789 0.750 0.714 0.682 0.652 0.625 0.600

4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.936 4.231 3.702 3.290 2.961 2.692 2.468 2.278 2.115 1.974 1.851 1.742 1.645 1.559 1.481 1.410 1.346 1.288 1.234 1.185

Seudo Espectro de Aceleraciones en Y-Y

Sa

g=

5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

T (s)

Figura 139: Espectro Sistema Longitudinal X-X (Pórticos), Sistema Transversal Y-Y (Albañilería Confinada) La norma E.030 establece dos criterios de superposición espectral, el primero en función de la suma de valores absolutos y la media cuadrática y el segundo como combinación cuadrática completa de valores (CQC). Para el análisis se consideró la segunda opción. m

m

r r r  0.25 i  0.75  i i1

ING. HUBER YARANGA

i1

2

D 0.75 R

 

i1i

H

ANALISIS ESTRUCTURAL

114

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.4 Combinación de Cargas La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en un procedimiento de cargas factoradas, conforme a la Norma Técnica de Edificación E-060 "Concreto Armado". Los factores de carga se indican en la tabla siguiente. DEAD denota cargas permanentes propia de la edificación, CM cargas permanentes aplicadas a la edificación, LIVE denota cargas vigas de entrepiso, LIVE UP denota cargas vigas en azotea, Sx y Sy efectos de sismo.

Combinación 1 2 3 4 5 6 7

DEAD 1.4 1.25 1.25 1.25 1.25 0.9 0.9

CM

LIVE

LIVE UP

1.4 0 1.7 1.25 0 1.25 1.25 0 1.25 1.25 0 0 1.25 0 0 0.9 0 0 0.9 0 0 Tabla 14: Combinación de Cargas

Sx 0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00 0

Sy 0 0 ±1.00 0 ±1.00 0 ±1.00

4.1.5 Modelo para el Análisis El modelo ha sido preparado teniendo como principal objetivo una estimación correcta de las rigideces laterales. Cabe anotar que el programa resuelve la aparente incompatibilidad entre distintos planos, en los que los nudos no siempre coinciden.

Figura 140: ETABS, Modelo 3d Módulo AULA para el Análisis.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

115

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.6 Modos de vibración La tabla siguiente indica los resultados obtenidos para períodos y frecuencias naturales, así como las masas efectivas en cada dirección. Para el modelo se usaron 3 modos. De la tabla se observa que el primer modo de vibración obedece a una concentración de participación modal traslacional, en la dirección X-X, la segunda obedece a una concentracion de participacion modal traslacional, en la direccion Y-Y y para el tercer modo una concentracion de participacion modal rotacional. Además se observa que la participación de masa supera el 90% estando estas dentro de lo que la norma exige Y los valores de los primeros modos de vibracion de la estructura son menores a las del suelo, por lo cual no abra efectos de resonancia. %Participacion de masas traslacional

%Participacion de masas rotacional

M ode

Period

UX

UY

UZ

SumUX

SumUY

SumUZ

RX

RY

RZ

SumRX

SumRY

SumRZ

1

0.281

0.9999

0.0000

0.0000

0.9999

0.0000

0.0000

0.0000

0.2389

0.0019

0

0.2389

0.0019

2

0.068

0.0000

0.9432

0.0002

0.9999

0.9432

0.0002

0.3904

0.0006

0.0068

0.3904

0.2395

0.0087

3

0.06

0.0001

0.0059

0.0052

1.0000

0.9492

0.0054

0.0027

0.078

0.3659

0.3932

0.3175

0.3746

Tabla 15: Modos de Vibración.

4.1.7 Verificación de Desplazamientos Según Norma del Reglamento Nacional de Edificaciones, establece que para edificaciones de concreto armado la máxima distorsión de entrepiso será de 0.007, para edificaciones de albañileria confinada la maxima distorsion de entrepiso sera de 0.005. En la tabla de máximos desplazamientos observamos que tanto para la dirección X-X (Sistema Porticos) los valores máximos son 0.0044 y para la direccion Y-Y (Sistema Albañileria Confinada) los valores maximos son 0.0001, los cuales son valores menores a los que la norma exige, por tanto damos por aceptable este punto.

TABLA STORY DRIFTS

MAX.=

Story

Item

Load

label

X

Y

Z

DriftX

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

11

10.5

4.91

5.85

0.000754

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

59

0.00

4.91

5.85

PISO 1

Max Drift X

SISMO DINAM. XX

60

3.35

4.91

5.85

PISO 1

Max Drift Y

SISMO DINAM. YY

11

10.5

4.91

5.85

OK !!!

OK !!!

0.0044

0.001

DriftY 0.0044 0.000006

0.00000

0 0

0.000095

PISO 1

0.001

Tabla 16: Desplazamiento X-X (Sistema Pórticos), desplazamiento Y-Y (Sistema Albañilería Confinada)

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

116

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.8 Fuerzas Globales Empleando las expresiones de la norma E030 - 2014 para el análisis sísmico con fuerzas estáticas equivalentes, se tiene: Dir.

Z

U

C

S

R

ZUCS/R

X

0.35

1.5

2.5

1.15

8

0.1557

Y

0.35

1.5

2.5

1.15

3

0.4152

80% V estatico (t)

V dinamico (t)

82.53

6.17

11.46

82.53

21.38

26.48

P (t)

Tabla 17: Fuerzas Globales para escalar espectro de sismo.

CALCULO DEL FACTOR DE ESCALA Tn Peso total de la edificacion

82.53

Cortante en la base (sentido XX)

7.71

Cortante en la base (sentido YY)

26.73

Cortante en la base al 80% (XX)

6.17

Cortante en la base al 80% (YY)

21.38

Cortante en XX de Analisis Dinamico

11.46

Cortante en YY de Analisis Dinamico

26.48

Vx est 7.71 ton Vx din 11.46 ton Vx din. / Vx est. = 1.49 Configuración? REGULAR Cociente min. = 0.80 Factor (fx) = 0.54 SIN ESCALA

Vy est 26.73 ton Vy din 26.48 ton Vy din. / Vy est. = 0.99 Configuración? REGULAR Cociente min. = 0.80 Factor (fy) = 0.81 SIN ESCALA

La norma E030-2014 indica que, para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% del valor calculado con las fórmulas estáticas, tratándose de estructuras regulares. Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los desplazamientos. En este análisis para la direccion X, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas según se indican en la tabla adjunta por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Para la direccion Y, se obtuvo un cortante basal dinamico mayor al 80% del corte estatico por lo cual no sera necesario escalar las acciones sismicas para el diseño según se indican en la tabla por lo cual se tomara el valor de la gravedad de 9.81 para esta direccion. Una vez escalada las acciones sismicas se procede a realizar el cálculo de los elementos estructurales.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

117

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.9 Diagrama de Momentos Flectores (ton-m)

Figura 141: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje A Módulo Administrativo.

Figura 142: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje B Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

118

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 143: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje C Módulo Administrativo.

Figura 144: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje D Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

119

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 145: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 3 Módulo Administrativo.

Figura 146: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 2 Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

120

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 147: ETABS, Diagrama de Momentos Flectores eje 1 Módulo Administrativo.

4.1.10 Diagrama de Fuerzas Cortantes

Figura 148: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje A Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

121

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 149: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje B Módulo Administrativo.

Figura 150: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje C Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

122

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 151: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje D Módulo Administrativo.

Figura 152: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 1 Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

123

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 153: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 2 Módulo Administrativo.

Figura 154: ETABS, Diagrama de Fuerzas Cortantes eje 3 Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

124

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.11 Distribución de refuerzos

Figura 155: ETABS, Refuerzos eje A Módulo Administrativo.

Figura 156: ETABS, Refuerzos eje B Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

125

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 157: ETABS, Refuerzos eje C Módulo Administrativo.

Figura 158: ETABS, Refuerzos eje D Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

126

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 159: ETABS, Refuerzos eje 1 Módulo Administrativo.

Figura 160: ETABS, Refuerzos eje 2 Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

127

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

Figura 161: ETABS, Refuerzos eje 3 Módulo Administrativo.

4.1.12 Diseño de Cimentaciones 4.1.12.1 Introducción Considerando que el diseño de las cimentaciones se realiza para absorber esfuerzo de corte y flexión así como algunas verificaciones como las de punzonamiento, adherencia y anclaje, transmisión de esfuerzos, etc. El diseño considera las expresiones indicadas en la Norma de Concreto Armado y Concreto Armado Comentarios en su sección 11 Flexión, sección 13 Corte y Torsión y sección 16 Zapata; Así mismo, se deberá tomar en cuenta algunas disposiciones para el diseño sísmico como las mencionadas en la Norma ACI 318 – 08 en su sección 21.8 Cimentaciones. Para el análisis de cimentaciones se emplea el programa SAFE, exportando las cargas directamente desde el programa de análisis y diseño de Edificaciones ETABS, empleando el Método de los Elementos Finitos, con modelamiento en los apoyos tipo resorte según el módulo de balasto del terreno. Como referencia al módulo de balasto4 se tiene la siguiente según la tabla siguiente, el cual presenta valores en función a la capacidad de carga del terreno, interpolando obtenemos de el coeficiente de balasto.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

128

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.12.2 Pre-dimensionamiento Del análisis de la superestructura se obtienen las reacciones en todos los apoyos, siendo estos valores los datos necesarios para la asignación de las dimensiones de las cimentaciones, teniendo como primera etapa el pre-dimensionamiento correspondiente. 4.1.12.3 Verificación de esfuerzos Para el presente estudio, el suelo indica un esfuerzo admisible mínimo de 1.25 kg/cm² para un desplante de 1.80mt, que equivale a 2.65 kg/cm³ (Winkler) siendo éste dato importante para el análisis de la cimentación. La verificación de los resultados obedece a las combinaciones según el reglamento que exige, se crea una combinación de SERVICIO con el fin de comprobar los esfuerzos del terreno y esfuerzos en la estructura según las dimensiones geométricas de las zapatas asignadas. Tabla 18: Esfuerzo admisible versus módulo de balasto Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler Esf Adm Winkler (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) (Kg/Cm2) (Kg/Cm3) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

0.65 0.78 0.91 1.04 1.17 1.30 1.39 1.48 1.57 1.66 1.75 1.84 1.93 2.02 2.11 2.20 2.29 2.38 2.47 2.56 2.65 2.74 2.83 2.92 3.01 3.10

1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80

3.19 3.28 3.37 3.46 3.55 3.64 3.73 3.82 3.91 4.00 4.10 4.20 4.30 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.90 5.00 5.10 5.20 5.30 5.40 5.50 5.60

2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.85 3.90 3.95 4.00

5.70 5.80 5.90 6.00 6.10 6.20 6.30 6.40 6.50 6.60 6.70 6.80 6.90 7.00 7.10 7.20 7.30 7.40 7.50 7.60 7.70 7.80 7.90 8.00

4 Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona- España. 1993 (Autor Nelson Morrison). Tesis de maestría “Interacción Suelo-Estructuras: Semi-espacio de Winkler”.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

129

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

q

1



6 e 

P 

1 



S  L 

q

2

L 



P 

6 e 

S  L 

L 

1 



4.1.12.4 Verificación Por punzonamiento El procedimiento que lleva el programa SAFE para los cálculos al corte por punzonamiento son bastante rigurosos y usa las fórmulas siguientes.

 q  q 2 

 q X 3  q X 4 





 F

VU

1

  S  L 

2 



ØV ØVC

C







 0.850.531



 2  f '

b0



2







 

bc 

C  d 



2 

 0.850.27 @d

2



C

'

b  d

fC b0  d

0

ØVC  0.85

'

fC b0 d

Ratio: Expresa la relación entre el esfuerzo de corte por punzonamiento (valor máximo) y la capacidad del esfuerzo de corte por punzonamiento con el factor incluido.

V

máx Shear Ratio  vu  Øv V C

cap

La Capacidad del esfuerzo de corte máximo (Vcap) viene a ser las tres últimas ecuaciones presentadas anteriormente; cabe mencionar que, el programa SAFE los representa como esfuerzos, es decir, fuerza sobre área y las ecuaciones en el sistema Inglés son:

 



2 

4 

  f ' c

    d   mín  2  s   

v



c



 

 

bo 

f'c

.....(ACI 11.12.2.1)



  4  f ' c



Donde β es la relación de las dimensiones de la sección crítica, bo es el perímetro de la sección crítica y αs es un factor con respecto a la ubicación de la sección crítica.

 40 Para Columnas Interiores.



s   30 Para Columnas Laterales.



ING. HUBER YARANGA

20 Para Columnas Esquineras. ANALISIS ESTRUCTURAL

130

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.13 Modelo para el análisis

Figura 162: SAFE, Modelo Para Diseño y Análisis de Cimentaciones, Módulo Administrativo. ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

131

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.14. Verificación de Esfuerzos en el Suelo

Figura 163: SAFE, Verificación de Presiones en Suelo, Módulo Administrativo (kg/cm2).

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

132

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.15 Verificación de Esfuerzos en las Zapatas

Figura 164: SAFE, Verificación de Esfuerzos en Zapatas, Módulo Administrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

133

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.1.16 Diseño de Zapatas

Figura 165: SAFE, Cálculo de Refuerzo en Zapatas, Módulo Aministrativo.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

134

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

3.1.17 Diseño de Cimiento Corrido para Muro Portante DISEÑO DE CIMIENTO CORRIDO (ADMINISTRATIVO)

METRADO DE CARGAS N° Pisos

Longitud (m)

Alto (m )

Ancho (m)

Area Tributaria (m2)

Losa aligerada (e=0.17m)

Elemento

1

1

-

-

3.1

Peso Especifico (Kg/m3) Sobrecarga (Kg/m2)

Viga solera

1

1

0.45

0.25

-

2400

-

270

Muro

1

1

4

0.25

-

1800

-

1800

Sobrecimiento

1

1

0.45

0.25

-

2400

Sobrecarga

1

1

-

-

3.1

280

Parcial (Kg)

868

-

270

50

155

TOTAL

447 3810

Cimiento

ANCHO DE LA CIMENTACION Peso Total

3810

Kg

Capacidad Portante

1.12

Kg/cm2

Profundidad de desplante

0.9

mt

B=

34.02 cm

Usamos

50.00 cm

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

135

“MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE EDUCACIÓN INICIAL DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INICIAL N° 116, DISTRITO DE MARISCAL CÁCERES – HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”

4.

CONCLUSIONES  El análisis estructural del presente proyecto contempla la infraestructura de Modulo Aula 1,2 Y 3 y Modulo Administrativo mencionado anteriormente, siendo estos de comportamiento mixto, y tipo de material concreto armado, los mismos que se tuvieron en cuenta su comportamiento estructural y su análisis respectivo.  Los Cálculos de estructuras se llevan a cabo bajo los programas del grupo CSI validados en aplicaciones reales y hoja de cálculo.  Los resultados finales del análisis estructural se manifiestan en los distintos planos que contiene el presente proyecto.  Para el diseño de Concreto Armado, se toma en cuenta el Reglamento Nacional de Edificaciones vigente y el Código ACI 318 – 08.  Las consideraciones sísmicas, se toman en cuenta según los factores y características de la zona del proyecto.  El análisis de cimentación se realizó conforme se adjunta el estudio de suelos y las



recomendaciones del especialista.  Las especificaciones técnicas se tomarán en cuenta durante la ejecución del



proyecto.  Los cálculos estructurales se realizaron en programas del grupo CSI y hojas de



cálculo de Microsoft Office.  Para el diseño de Estructuras de Concreto y Cimentación, se recurrió a lo normado en NTP.030-2014, NTP.060 y NTP.050 respectivamente.  Las consideraciones para asignar la carga vivas y cargas permanentes respondieron a lo dictado en NTP.020.

ING. HUBER YARANGA

ANALISIS ESTRUCTURAL

136