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• Clider Alvarado Paredes

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MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE OTUZCO MEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO EN NIVEL INICIAL Y PRIMARIA DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N° 82086 - CASERIO TÚPAC AMARU, DISTRITO Y PROVINCIA DE OTUZCO-LA LIBERTAD

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MEMORIA DE CÁLCULO - ESTRUCTURAS INDICE GENERAL I.

INTRODUCCION 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

II.

OBJETIVO. ALCANCE. UBICACIÓN DEL PROYECTO. DESCRIPCION DEL PROYECTO.

CRITERIOS DE DISEÑO 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

III.

HIPÓTESIS DE ANÁLISIS. NORMAS APLICADAS. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS. PARÁMETROS DE DISEÑO. PARÁMETROS SÍSMICOS. COMBINACIONES DE CARGA.

ANALISIS ESTRUCTURAL. 3.1. -

MODULO I. METRADO DE CARGAS ESPECTRO VERIFICACIONES

-

MODULO II. METRADO DE CARGAS ESPECTRO VERIFICACIONES

-

MODULO III. METRADO DE CARGAS ESPECTRO VERIFICACIONES

3.2.

3.3.

______________________________________________________________________________________ MEMORIA CÁLCULO ESTRUCTURAS I.E. Nº 82086 DE OTUZCO

1

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MEMORIA DE CÁLCULO - ESTRUCTURAS PROYECTO:

"MEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO EN NIVEL INICIAL Y PRIMARIA DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N° 82086 - CASERIO TÚPAC AMARU, DISTRITO Y PROVINCIA DE OTUZCO-LA LIBERTAD"

I.

INTRODUCCIÓN:

1.1

OBJETIVO: El objetivo de la presente Memoria de Cálculo es realizar el análisis y diseño de las estructuras que conforman el proyecto: “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO EN NIVEL INICIAL Y PRIMARIA DE LA INSTITUCION EDUCATIVA N° 82086 - CASERIO TÚPAC AMARU, DISTRITO Y PROVINCIA DE OTUZCO-LA LIBERTAD”, de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones vigente.

1.2

ALCANCE: El proyecto estructural a desarrollar se basará en proponer medidas óptimas para el buen desempeño de las estructuras a diseñar, sometida a cargas de gravedad y solicitaciones sísmicas. Las edificaciones serán modeladas según los parámetros de la actual Norma Técnica de Estructuras vigente y teniendo en consideración las hipótesis de análisis asumidas indicadas en el Capítulo 2 correspondiente a los Criterios de Diseño.

1.3

UBICACIÓN DEL PROYECTO: El terreno donde se ejecutará el proyecto se encuentra ubicado en el caserío Túpac Amaru, en el distrito y provincia de Otuzco.

1.4

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: La propuesta estructural planteada contempla el diseño de:

COMPONENTES – METAS FÍSICAS

• MODULO I – Ambientes Sótano: -Biblioteca -Depósito de Material Educativo -Almacén General - SS. HH. Varones - SS. HH. DAMAS Primer Nivel: ______________________________________________________________________________________ MEMORIA CÁLCULO ESTRUCTURAS I.E. Nº 82086 DE OTUZCO

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______________________________________________________________________________________________________________________ -Cocina -Comedor -Dirección -Secretaria y Espera -Tópico -Sala de Reuniones Segundo Nivel -Aulas 1 y 2 Nivel Primario - Aulas 3 y 4 Nivel Primario •

MODULO II: Ambientes Primer Nivel: -Aula de Psicomotricidad -Aulas: 1, 2, 3,4 y 5 Nivel Inicial Segundo Nivel -Aula de Innovación Pedagógica -Aula de 5 y 6 Nivel Primario

•

MODULO III: Ambientes Primer Nivel: -SS.HH. Niños - Nivel Inicial - SS.HH. Niñas - Nivel Inicial - SS.HH. Discapacitados - SS.HH. Docentes Varones - SS.HH. Docentes Damas Segundo Nivel -SS.HH. Niños - Nivel Primario - SS.HH. Niñas - Nivel Primario

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II.

CRITERIOS DE DISEÑO:

2.1

HIPÓTESIS DE ANÁLISIS: El análisis sísmico de cada edificación se realizó usando el software ETABS (Versión v16.2). Los diversos módulos fueron analizados mediante modelos tridimensionales, suponiendo losas infinitamente rígidas (diafragmas) para los primeros niveles y sin restricciones de desplazamientos para los últimos niveles (cobertura de concreto - aligerado). En el análisis se supuso comportamiento lineal y elástico. Los elementos de concreto armado se representaron con elementos lineales. Los tabiques de albañilería en la dirección y-y se modelaron mediante un puntal diagonal equivalente que representa la interacción tabique-pórtico. El modelo se analizó considerando sólo los elementos estructurales, sin embargo, los elementos no estructurales han sido ingresados como solicitaciones de carga permanente debido a que aquellos no son importantes en la contribución de la rigidez y resistencia de las estructuras proyectadas.

2.2

NORMAS APLICADAS • • • •

2.3

Norma Técnica de Edificación E.020: Cargas. (RNE) Norma Técnica de Edificación E.030: Diseño Sismorresistente. (RNE) Norma Técnica de Edificación E.060: Concreto Armado. (RNE) Norma Técnica de Edificación E.070: Albañilería. (RNE)

ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Para el diseño de la cimentación se consideró los resultados obtenidos en el Estudio de Mecánica de Suelos siendo las condiciones generales de cimentación las siguientes:

2.4

• Tipo de cimentación y corridas

: Zapatas conectadas, combinadas, cuadradas

• Estrato de apoyo de la cimentación

: Arcilla ligeramente Plastica (CL),

• Profundidad mínima de Cimentación

: 1.50.00 m

• Capacidad Portante Admisible

: 1.3 kg/cm2;

• Agresividad del suelo a la cimentación.

: baja. Usar cemento Pórtland MS o Tipo I.

PARÁMETROS DE DISEÑO: Características de los Materiales:

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Para efectos del análisis realizado a las edificaciones se han adoptado para los elementos estructurales los valores indicados a continuación: • Concreto armado : f’c = 210 kg/cm2 (E = 217 370.5 Kg/cm2) •

Acero de refuerzo G-60

•

Ladrillo Tipo II

2 : fy = 4200 kg/cm 2 2 : f’m = 70 Kg/cm (E = 35 000 Kg/cm )

Cargas: Las cargas se asignaron conforme a la Norma de Estructuras E.020 Cargas.

Cargas por unidad de área • Cargas Muertas (D): Los pesos de los elementos no estructurales se estimaron a partir de sus dimensiones reales con su correspondiente peso específico. A continuación, se detallan las cargas muertas consideradas en el análisis:

Concreto, acabados y aligerado: Peso propio del Concreto

3 : Calculado por ETABS (Pe CºAº=2400 Kg/m )

Peso de acabados

:

100

kg/m2

Peso de aligerado

:

300

kg/m2 (t=0.20 m)

Albañilería: Albañilería de unidades de arcilla cocida sólida:

•

•

1800

kg/m3

Albañilería de unidades de arcilla cocida huecas: 1350

kg/m3

Cargas Vivas (L): Aulas

:

Corredores y escaleras

:

2 250 kg/m 2 400 kg/m

Techo

:

2 100 kg/m

cobertura

: 30 kg/m

2

Cargas Símica (S): El análisis dinámico se realizó por combinación modal espectral según lo indicado en la Norma de Estructuras E.030 Diseño Sismorresistente. El peso de la estructura para el análisis dinámico lo calcula el software, para lo cual se emplea el 100% de la carga muerta más el 50% de la carga viva correspondiente a las edificaciones categoría A (edificaciones esenciales).

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2.5

PARÁMETROS SÍSMICOS: En análisis sísmico de las estructuras se realizó siguiendo los criterios de la Norma de diseño Sismorresistente E.030 (2016) mediante el procedimiento de superposición modal espectral. La respuesta máxima elástica esperada (r) de los diferentes modos de vibración (i) se determinó mediante la suma del 0.25 ABS (suma de los valores absolutos) y el 0.75 SRSS (raíz cuadrada de la suma de los cuadrados):

Los parámetros sísmicos considerados para el análisis de las estructuras son los siguientes: •

Factor de zona

Z = 0.35 (Zona 3)

•

Factor de uso e importancia

U = 1.50 (Categoría A)

•

Factor de suelo

S = 1.15 (Según Estudio de Suelos)

•

Periodo de Vibración

Ts = 0.60 seg (Según Estudio de Suelos)

•

Factor de amplificación sísmica

C = 2.50 para periodos menores a Ts C = 2.5.Ts/T para periodos mayores a Ts



2.6

Coeficiente de reducción

R = 8 (pórticos de concreto armado)

COMBINACIONES DE CARGA:

ESTRUCTURAS DE CONCRETO: La verificación de la capacidad de los elementos de concreto armado se basó en el procedimiento de cargas factoradas conforme a la actual Norma de Estructuras E.060 Concreto Armado. Las combinaciones de carga analizadas fueron las siguientes: • • •

U = 1.4 D + 1.7 L U = 1.25 (D + L) ± S U = 0.9 D ± S

Donde: D

: Cargas muertas

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III.

L

: Cargas vivas

S

: Carga sísmica

ANALISIS ESTRUCTURAL:

El análisis a llevar a cabo en el proyecto, será un análisis estructural tridimensional, considerando un modelo matemático tridimensional. Se ha desarrollado para este proyecto el ANALISIS MODAL ESPÉCTRAL, utilizando el espectro de diseño de la norma técnica E-030. Para resolver el modelo matemático, se ha utilizado el programa ETABS, cada estructura cuenta con su modelo matemático respectivo.

3.1 MODELAMIENTO DEL MÓDULO 3 PISOS: El modelo estructural del módulo se muestra a continuación, en el cual se incluyeron los parámetros indicados en el capítulo anterior y se tomaron en consideración las hipótesis de análisis indicadas en el punto 2.1.

Vista del modelo estructural tridimensional del Módulo. Los elementos no estructurales fueron ingresados como cargas permanentes.

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Vista de perfil del Módulo.

Vista en planta del Módulo.

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Vista de la asignación de cargas permanentes

-

ESPECTRO:

En la dirección X, Y

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Para el espectro de Diseño está considerado para las dos direcciones XX – YY, asumiendo una escala dinámica para el software: ZUg/Rx,Ry DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES

Vista de Momentos y cortantes de modulo I DESPLAZAMIENTOS DINXX, DINYY

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Vista de desplazamientos DINXX - DINYY

-

VERIFICACIONES: Verificacion de Control de Desplazamientos DESPLAZAMIENTO X-X N° PISO cobertura PISO3 PISO2 PISO1

MAX. DESP MAX. DESP. REL.

N° PISO cobertura PISO3 PISO2 PISO1 MAX. DESP MAX. DESP. REL.

DESPXX-INE Max DES. RELAT 0.037415 0.001 0.038461 0.019 0.019855 0.018 0.002256 0.002

Hi(m ) DERIVA(m) 0.0005 2.15 0.006 3.15 0.006 3.10 0.001 3.50 0.000

VERIFICACION

OK OK OK OK

3.85 cm 1.86 cm DESPLAZAMIENTO Y-Y DESPYY-INE Max DES. RELAT 0.050752 0.01328 0.037474 0.00643 0.031049 0.01747 0.013578 0.01358

Hi(m ) DERIVA(m) 0.00618 2.15 0.00204 3.15 0.00564 3.10 0.00388 3.50 0.000

VERIFICACION

OK OK OK OK

5.08 cm 1.75 cm

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N° PISOS

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

DESP. LIMITE DESPLAZAMIENTO X-X DESPLAZAMIENTO YY 0

0

0

0

0

0.01

0.01

0.01

0.01

DERIVAS

3.2 MODELAMIENTO DEL MÓDULO 2: El modelo estructural del módulo se muestra a continuación, en el cual se incluyeron los parámetros indicados en el capítulo anterior y se tomaron en consideración las hipótesis de análisis indicadas en el punto 2.1.

Vista del modelo estructural tridimensional del módulo. Los elementos no estructurales fueron ingresados como cargas permanentes. ______________________________________________________________________________________ MEMORIA CÁLCULO ESTRUCTURAS I.E. Nº 82086 DE OTUZCO

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Vista de perfil del módulo.

Vista en planta del módulo.

-

ESPECTRO:

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Para el espectro de Diseño está considerado para las dos direcciones XX – YY, asumiendo una escala dinámica para el software: ZUg/Rx,Ry DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES

Vista de Momentos y cortantes de módulo 2

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DESPLAZAMIENTOS DINXX, DINYY

Vista de desplazamientos DINXX - DINYY

-

VERIFICACIONES: DESPLAZAMIENTO X-X N° PISO cobertura PISO2 PISO1

MAX. DESP MAX. DESP. REL.

DESPXX-INE Max DES. RELAT 0.031895 0.000 0.03155 0.019 0.012958 0.013

Hi(m ) 2.03 3.15 3.10

DERIVA 0.0002 0.0059 0.0042 0.000

VERIFICACION

OK OK OK

3.19 cm 1.86 cm DESPLAZAMIENTO Y-Y

N° PISO cobertura PISO2 PISO1

DESPYY-INE Max DES. RELAT 0.003441 0.00064 0.002801 0.00131 0.001494 0.00149

Hi(m ) DERIVA(m) 0.000315 2.03 0.000415 3.15 0.000427 3.5 0.000

VERIFICACION

OK OK OK

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MAX. DESP MAX. DESP. REL.

0.34 cm 0.15 cm

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS 3.50 3.00

N° PISOS

2.50

DESP. LIMITE XX DESPLAZAMIENTO X-X DESPLAZAMIENTO YY DESP. LIMITE YY

2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

0

0

0

0

0

0.01

0.01

0.01

0.01

DERIVAS

3.3 MODELAMIENTO DEL MÓDULO 3: El modelo estructural del módulo se muestra a continuación, en el cual se incluyeron los parámetros indicados en el capítulo anterior y se tomaron en consideración las hipótesis de análisis indicadas en el punto 2.1.

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Vista del modelo estructural tridimensional del módulo. Los elementos no estructurales fueron ingresados como cargas permanentes.

Vista de perfil del módulo.

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Vista en planta del módulo.

-

ESPECTRO:

Para el espectro de Diseño está considerado para las dos direcciones XX – YY, asumiendo una escala dinámica para el software: ZUg/Rx,Ry ______________________________________________________________________________________ MEMORIA CÁLCULO ESTRUCTURAS I.E. Nº 82086 DE OTUZCO

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DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES

Vista de Momentos y cortantes de módulo 3

DESPLAZAMIENTOS DINXX, DINYY

Vista de desplazamientos DINXX - DINYY

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-

VERIFICACIONES: N° PISO PISO2 PISO1

MAX. DESP MAX. DESP. REL. N° PISO PISO2 PISO1 MAX. DESP MAX. DESP. REL.

DESPLAZAMIENTO X-X DESPXX-INE Max DES. RELAT Hi(m) 0.023846 0.010 2.60 0.013367 0.013 3.35

DERIVA 0.0040 0.0040 0.000

VERIFICACION

OK OK

2.38 cm 1.34 cm DESPLAZAMIENTO Y-Y DESPYY-INE Max DES. RELAT Hi(m) DERIVA(m) 0.014 0.032044 0.005 2.6 0.017826 0.018 0.006 3.15 0.000 3.20 cm 1.78 cm

VERIFICACION

OK OK

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS 2.50

N° PISOS

2.00 1.50

DESP. LIMITE- 0.007

1.00

DESPLAZAMIENTO X-X

0.50 0.00

0

0

0

0

0

0.01

0.01

0.01

0.01

DERIVAS

Calculo de Cortante Basal = 89.03 ton Dead = 14.8 ton Live P. Total = 103.82 ton V= 20.44 ton Vy = 20.44 ton C/Rx = 0.313 C/Ry = 0.313

Estatico

cortante basal > 0.125 > 0.125

OK OK

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