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• Benique Paricela Jhony

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MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DEPORTIVO CULTURAL Y RECREACIONAL EN LA CAPITAL DE LA REGION PUNO – COMPONENTE 2

GOBIERNO REGIONAL PUNO

GERENCIA REGIONAL DE INFRAESTRUCTURA

MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL

PROYECTO :

"MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DEPORTIVO CULTURAL Y RECREACIONAL EN LA CAPITAL DE LA REGION PUNO” COMPONENTE 2

UBICACION

DEPARTAMENTO

: PUNO

PROVINCIA

: PUNO

DISTRITO

: SALCEDO

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MEMORIA DISEÑO ESTRUCTURAL / COLISEO

MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DEPORTIVO CULTURAL Y RECREACIONAL EN LA CAPITAL DE LA REGION PUNO – COMPONENTE 2

INDICE 1.- GENERALIDADES 2.- DESCRIPCION DE COMPONENTES ESTRUCTURALES 2.1 TRIBUNAS Y GRADERIOS.3.- ANALISIS ESTRUCTURAL 3.1 REGLAMENTACION 3.2 METODO Y MODELO DE ANALISIS.3.3 PARAMETROS DE DISEÑO ADOPTADO.3.4 ANALISIS SISMICO3.5 METODOLOGIA DE DISEÑO 3.6 ESPECTRO DE ACELERACIONES 4.- RESULTADOS DEL ANALISIS SISMORESISTENTE 4.1 MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA EN ETABS MODELO TRIDIMENSIONAL, PLANTAS 4.2 PRINCIPALES INDICADORES DE LA RESPUESTA SISMICA 4.3 GRAFICOS DE CARGA MUERTA “D” 4.4 GRAFICOS DE CARGA VIVA “L” 4.5 DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL 4.6 DIAGRAMA DE CORTANTES 4.7 DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES 5- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES, E INTERPRETACION DE RESULTADOS

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MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DEPORTIVO CULTURAL Y RECREACIONAL EN LA CAPITAL DE LA REGION PUNO – COMPONENTE 2

MEMORIA DE CÁLCULO CIVIL – ESTRUCTURAL. PROYECTO:

COLISEO (CONCRETO ARMADO)

1.- GENERALIDADES.La presente Memoria

considera la descripción de los cálculos y

diseño Estructural, referidos al proyecto en referencia, el cual consta de 03 tribunas de concreto armado en tres niveles (A, C, D) y una Tribuna en tres niveles más un sótano (tribuna B), asimismo el proyecto considera graderíos apoyados sobre relleno. El presente proyecto está ubicado en la localidad de Salcedo, Provincia de Puno y Departamento de Puno. El Estudio de suelos ha sido desarrollado por el Laboratorio de Suelos y Geotecnia “SILEX”, a cargo del Ingeniero Leonardo Mestas Pacompía con CIP 111446. El suelo a nivel de fondo es una conformación de suelos finos principalmente arcillas de plasticidad media (qadm=0.89 kg/cm). La profundidad mínima de cimentación es de 160 cm. por debajo del nivel de falso piso del primer nivel. La cimentación está conformada por Zapatas aisladas conectadas con vigas de cimentación, y cimentaciones corridas, para los muros divisorios con Sistema Stell framing / argamasa de concreto liviano D=600 kg/m3. El sistema estructural es a base de columnas en TEE y L, pórticos y placas complementarias como principales elemento de control de desplazamientos. Los diafragmas rígidos son a base de losas macizas de 20 y 25 cm, y losas aligeradas de 20cm y 25 cm de espesor.

Se ha realizado el análisis sísmico de las estructura, con la finalidad de verificar el control de desplazamientos laterales, acorde a Ia Normatividad vigente: Decreto Supremo N°003-2016-Vivienda, que modifica la Norma Técnica E.030 diseño Sismorresistente” del Reglamento Nacional de Edificaciones, aprobada por Decreto Supremo N°011-2006-vivienda, modificada con Decreto Supremo N° 002-2014-Vivienda.

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2.- DESCRIPCION DE COMPONENTES ESTRUCTURALES: 2.1 TRIBUNAS y GRADERIOS.2.1.1.- TRIBUNAS ESTE, OESTE, NORTE (TRES NIVELES): Está prevista la construcción de tribunas y graderíos de concreto armado, los cuales están diseñados a base de los siguientes elementos estructurales: Zapatas corridas y zapatas aisladas con vigas de cimentación; sistema de columnas en TEE, pórticos a base de columnas y vigas en el sentido longitudinal, transversal, y placas complementarias, para proveer rigidez y limitar los desplazamientos laterales en ambos sentidos. Asimismo se tienen losas macizas de 20cm y losas aligeradas con ladrillo de 20cm y 25 cm de espesor. Se cuenta con un nivel de graderíos, apoyado sobre relleno a -3.90 m del piso del Primer nivel, distribuido en todas las tribunas. Las escaleras de acceso a niveles superiores están previstas de Placas y columnas, las cuales se integran a la estructura de las tribunas. 2.1.2.- TRIBUNAS SUR (01 SOTANO + TRES NIVELES): Está prevista la construcción de tribunas y graderíos de concreto armado, los cuales están diseñados a base de los siguientes elementos estructurales: Muros de Contención en el Sótano, zapatas corridas y zapatas aisladas conectadas con vigas de cimentación; El sistema es a base de columnas en TEE, se tiene también pórticos a base de columnas y vigas de sección rectangular en el sentido longitudinal y transversal, para proveer rigidez y limitar los desplazamientos laterales en ambos sentidos. Asimismo se tienen losas macizas de 20cm y losas aligeradas con ladrillo de 20cm y 25 cm de espesor. Se cuenta con un nivel de graderíos, apoyado sobre relleno a -2.95 m del piso del Primer nivel, distribuido en toda la tribuna. Se tiene una rampa de acceso vehicular hacia el sótano nivel -3.20m. Las escaleras y sus Placas están integradas a la Estructura de la tribuna.

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3.- ANALISIS ESTRUCTURAL.3.1 REGLAMENTACION.Con los resultados del predimensionamiento estructural, la estimación de secciones de elementos estructurales se procede a realizar el análisis estructural de las edificaciones en estudio, considerando para ello la aplicación de las Normas Peruanas vigentes: R N E. Norma Técnica de Edificación E-020 "Cargas". R N E. Norma Técnica de Edificación E-030 "Diseño Sismo Resistente". R N E. Norma Técnica de Edificación E-050 "Suelos y Cimentaciones". R N E. Norma Técnica de Edificación E-060 “Concreto Armado”. R N E. Norma Técnica de Edificación E-070 “Albañilería”,

3.2 METODO Y MODELO DE ANALISIS.El análisis se ha desarrollado haciendo uso del programa ETABS Nonlin v.9.0 elaborado por Computers and Estructures Inc. Para cada edificación se empleó un modelo espacial TRIDIMENSIONAL con diafragmas rígidos en cada sistema de piso. Como coordenadas dinámicas se consideraron 3 traslaciones y 3 giros.

De estos 6 grados

de libertad, los desplazamientos horizontales y el giro en la vertical se establecieron

dependientes

del

diafragma.

Se

consideraron

la

deformación por fuerza axial, cortante, flexión y torsión. Los apoyos se consideraron como empotramientos perfectos en el primer piso. 3.3 PARAMETROS DE DISEÑO ADOPTADO.Concreto: NORMA E-060

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Elementos estructurales Columnas, Vigas

: Concreto f’c= 210 Kg/cm2

Acero: Corrugado

: f’y= 4200 Kg/cm²

Módulo Elasticidad: Ec

: 210,000 Kg/cm²

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Pesos, Sobrecargas: NORMA E-020 Concreto Armado Concreto Ciclópeo Piso terminado Albañilería Losa aligerada 0.20m (ladrillo) Losa aligerada 0.25m (ladrillo) Sobrecarga Oficinas Sobrecarga Tribunas Sobrecarga en Escaleras

: : : : : : : : :

2,400 kg/m3 2,300 kg/m3 120 kg/m2 1,800 kg/m3 280 kg/m2 320 kg/m2 250 kg/m2 500 kg/m2 400 Kg/m2

Parámetros de Cimentación: Profundidad de Cimentación Capacidad Admisible

: :

min. 1.20 m 0.99 kg/cm2(zapatas) 1.15 kg/cm2(cimientos) 3 NE

Factor de seguridad por corte Nivel Freático

: :

Muros Divisorios: Sistema Stell framing/argamasa de mortero liviano con EPS. Perfiles de acero galvanizado : fy= 4200 Kg/cm² Argamasa : Cemento/Arena/aditivos Densidad : 600 Kg/m3

3.4 ANALISIS SISMICO-

Se ha realizado el Análisis sísmico Dinámico mediante procedimiento de combinación espectral, de la edificación existente de acuerdo a Norma E.030 Diseño Sismo-Resistente del Reglamento Nacional de Edificaciones año 2016. Estimación del peso de la edificación: Los pesos se evaluaron según lo especificado en la norma de Diseño Sismo Resistente E-030 y en la norma de Cargas E-020. Se incluyeron los pesos de las losas, vigas, columnas y muros, acabados y 50% de la carga viva. La carga sísmica total se ha calculado tomando el 100% de la Carga Muerta y el 50% de la carga viva tal como lo señala la Norma. La Norma NTE-030 señala que al realizar el análisis sísmico para calcular la respuesta máxima elástica esperada, correspondiente al

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efecto conjunto de los modos de vibración, empleando el método de superposición

espectral

se

debe

considerar

como

criterio

de

superposición el ponderado entre la suma de absolutos y la media cuadrática según se indica en la siguiente ecuación:

r  0.25 ri  0.75

r

i

2

Alternativamente se puede utilizar como criterio de superposición la combinación cuadrática completa (CQC). En el presente análisis se utilizó este último criterio. Para cada una de las direcciones analizadas, se ha utilizado un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones, definido por: Sa 

ZUSC g R

Para el análisis vertical se utilizó un espectro con valores iguales a los 2/3 del espectro analizado para las direcciones horizontales. Los parámetros sísmicos globales que se emplearon en la definición del espectro de diseño son:

7

Z = 0.35

Coeficiente válido para la Zona 3, mapa sísmico del Perú

U = 1.5

Edificación Escencial,

S = 1.4

Suelos flexible, o estrato de gran espesor

Rx= 7

Sistema DUAL, Dirección X-X (edificación Regular)

Ry= 7

Sistema DUAL, Dirección Y-Y (edificación Regular)

C=2.5

Factor de amplificación sísmica.

Tp=0.9 s

Periodo de vibración del suelo

g=9.81m/s²

Aceleración de la gravedad

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3.5 METODOLOGIA DE DISEÑO-

Para el diseño de los elementos de concreto armado se empleó la Norma Peruana de Diseño en Concreto Armado NTE0-60. Para determinar la resistencia nominal requerida y verificar la capacidad de los elementos de concreto armado, se basó en un procedimiento de cargas amplificadas, para lo cual se emplearon las siguientes combinaciones de cargas: Combinaciones de Carga (NORMA E060, 2009) U1 = 1.4 D +1.7 L U2 = 1.25 (D + L) +/- S U3 = 0.9 D +/- S

D = Cargas permanentes L = Efectos de carga viva en su ubicación más crítica S = Efectos de sismo con signo en cada caso más desfavorable. Las Cargas vivas se aplicaron en “dameros” complementarios, denominados L1 y L2, tales que se producen los momentos positivos máximos en las vigas más cargadas.

Para los máximos momentos

negativos se supuso todo cargado.

3.6 ESPECTRO DE ACELERACIONESA continuación se muestra el espectro de seudo-aceleraciones, para cada

dirección,

tomando

en

cuenta

los

parámetros

globales

sismoresistentes de acuerdo a la Norma, indicamos también que los espectros obtenidos son iguales para ambas direcciones, dado que tienen las mismas características. Se asume que la rigidez lateral en ambas direcciones está controlada mayormente por las columnas en Tee, L y las placas, sistema que asegura una estructura no flexible como es el caso del sistema DUAL. Gráfico 1: Espectro de Aceleraciones: Sismo en X, Y

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SISMO EN X,Y COLISEO SALCEDO

MEMORIA PARA DISEÑO DINAMICO SISMORESISTENTE ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES ZUSC g R

Sa  Sa= Z= U= S= T= Tp= C= R= g=

Aceleración

0.35 1.5 1.4 0.40 0.90 2.50 7 9.81

Tp C  2 . 5   T

Factor de Zona

Zona 3

A cápite 2.1No rma E-030

Factor de Uso

A

A cápite 3.3 No rma E-030

Factor Suelo

S3

Periodo que define la plataforma de espectro Factor de amplificación sísmica

A cápite n° 2.3, y 4.2.2 No rma E-030,

Factor de ductilidad

Dual

 ; C  2 .5  

T

Tp= Periodo de vibracion del suelo



A cápite 3.5 No rma E-030

Aceleración de la Gravedad

T= Periodo de Vibracion de la Estructura

C=

A cápite 2.2.2 No rma E-030

Periodo Fundamental de la Estructura

5.625



C=

Sa = 0.4x1.5x1.4x9.8

7.00 Periodo Aceleración T Sa= 0.1 2.575 0.2 2.575 0.3 2.575 0.4 2.575 0.5 2.575 0.6 2.575 0.7 2.575 0.8 2.575 0.9 2.575 1 2.318 1.1 2.107 1.2 1.931 1.3 1.783 1.4 1.655 1.5 1.545 1.6 1.449 1.7 1.363 1.8 1.288 1.9 1.220 2 1.159

hn = 14.00 m CT = 35

T=

0.40

Tp =

0.90

2.50 Sa= 1.0301 C

C

C= 22.50 11.25 7.50 5.63 4.50 3.75 3.21 2.81 2.50 2.25 2.05 1.88 1.73 1.61 1.50 1.41 1.32 1.25 1.18 1.13

hn CT

Casumido 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.25 2.05 1.88 1.73 1.61 1.50 1.41 1.32 1.25 1.18 1.13

ESPECTRO DE ACELERACION 3.000 2.500 2.000 1.500

Series1

1.000 0.500 0.000

0

9

0.5

1

1.5

2

2.5

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4.- RESULTADOS DEL ANALISIS SISMORESISTENTE: 4.1.- MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA EN ETABS MODELO TRIDIMENSIONAL 1

MODELO TRIDIMENSIONAL 2

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PLANTA 1ER NIVEL (Distribución General, la zona curva es idéntica estructuralmente)

PLANTA 2do NIVEL

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PLANTA SOTANO (UBICACIÓN GENERAL)

PLANTA SOTANO

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PLANTA 1ER NIVEL ZONA: BLOQUE A –OESTE

PLANTA 1ER NIVEL ZONA: BLOQUE B – SUROESTE

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PLANTA 1ER NIVEL ZONA: BLOQUE A – ESTE

PLANTA 1ER NIVEL ZONA: BLOQUE C – SUR

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PLANTA 2do NIVEL ZONA: BLOQUE A – OESTE; BLOQUE B - SUROESTE

PLANTA 2do NIVEL ZONA: BLOQUE C – SUR

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PORTICOS EJE D

PORTICO EJE C

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EJE 8 (BLOQUE A OESTE)

EJE 4 – Zona de Escalera, Columnas en Tee

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4.2.- PRINCIPALES INDICADORES DE LA RESPUESTA SISMICA

EJE E/63 CUADRO N° 01 COLISEO DESPLAZAMIENTOS DIRECCION

NIVEL

SISMO X-X

1° 2° 3° 1° 2° 3°

SISMO Y-Y

DISTORCIONES

ALTURA DE

DESPLAZAM.

mul tipl i c. x

DESPLAZAMIENTO

DISTORCION

LIMITE E-030

ENTREPISO

RELAT. AL SUELO

Fa ctor

DE ENTREPISO D

D/h

D/h

(cm)

(cm)

0.75R

(cm)

500 320 320 500 320 320

0.053 0.219 0.233 0.273 0.448 0.485

0.278 0.872 0.074 1.435 0.916 0.195

0.0006 0.0027 0.0002 0.0029 0.0029 0.0006

0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007

0.27825 1.14975 1.22325 1.43535 2.351475 2.54625

EJE D/63 CUADRO N° 02 COLISEO DESPLAZAMIENTOS DIRECCION

NIVEL

DISTORCIONES

ALTURA DE

DESPLAZAM.

mul tipl i c. x

DESPLAZAMIENTO

DISTORCION

LIMITE E-030

ENTREPISO

RELAT. AL SUELO

Fa ctor

DE ENTREPISO D

D/h

D/h

(cm)

(cm)

0.75R

(cm)

SISMO X-X

1° 2°

500 320

0.273 0.447

1.43535 2.34675

1.435 0.911

0.0029 0.0028

0.007 0.007

SISMO Y-Y

1° 2° 3°

500 320 320

0.273 0.447 0.485

1.43535 2.34675 2.54625

1.435 0.911 0.200

0.0029 0.0028 0.0006

0.007 0.007 0.007

De los resultados obtenidos se aprecia CONTROL ABSOLUTO DE LA FLEXIBILIDAD Y DESPLAZAMIENTOS LATERALES en ambas direcciones XX, Y-Y (Sistema Dual), la máxima distorsión de entrepiso 0.0029 es menor al máximo permitido 0.007, por lo tanto se ha controlado los desplazamientos laterales, rigidizando la estructura mediante la inclusión de columnas en Tee, L y placas.

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4.3.- CARGA MUERTA D, EN PRIMER NIVEL LOSAS DE ENTREPISO(kg/m2)

4.4.- CARGA L (VIVA) PRIMER NIVEL EN LOSAS DE ENTREPISO

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4.5.- DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL (Tn) EJE D (BLOQUE A OESTE)

EJE C (BLOQUE A OESTE)

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4.6 DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE (kg) EJE D (sismo X)

EJE 8 (sismo Y)

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4.7 DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR EJE D (sismo X) Tn . m

EJE 8 (sismo Y) Kg. ml

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5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES D e ac ue rd o a l aná lis is d in ám ic o m od a l de la E d if ic ac ió n D epo r t iv a e n es t ud io , pod em os in d ica r la s s ig u ien t es co nc lu s ion es y r e com en dac io nes r e fe r en te s a l D is eño de l p r ese n te P r o ye c to : 

Para el presente Diseño se ha adoptado un Sistema DUAL, con columnas de sección Tee y L, con pórticos a base de vigas y columnas de sección rectangular, y placas de concreto armado complementarias. El sistema de graderíos es a base de vigas y losas de concreto armado.



Las losas de entrepiso se han asumido de tipo macizo (20 y 25 cm) y de tipo nervado, aligerado con ladrillos de espesores 20 y 25 cm.



La canaleta de evacuación de aguas pluviales se ha previsto de losa y muro de concreto armado, apoyado en la Viga perimetral, en el último nivel de la edificación, colindante con los apoyos metálicos.



Los análisis sísmicos han corroborado que los desplazamientos laterales están dentro de los rangos máximos permitidos de la NORMA E-030, en ambas direcciones, de esta manera se ha controlado la flexibilidad en ambas direcciones, longitudinal y transversal. Las distorsiones angulares están en el orden de 3/1000, siendo el valor permisible para nuestro sistema estructural DUAL 7/1000.



El terreno de fundación tiene una capacidad portante de qadm=0.89 kg/cm2, siendo considerado un suelo regular a malo, por lo cual la cimentación se ha diseñado de acuerdo a las cargas actuantes de gravedad y considerando los momentos actuantes en la base de la cimentación, obteniéndose zapatas conectadas con vigas de cimentación, además se ha incluido en la cimentación muros de contención en el sótano, y relleno de concreto ciclópeo para los graderíos enterrados, donde se tienen rellenos y NPT diferentes.



Las vigas se han diseñado de acuerdo a las fuerzas actuantes, los cuales tienen una cuantía menor a la máxima cuantía balanceada para concretos con f’c=210 kg/cm2 (1.59%), por lo tanto las vigas están correctamente diseñadas, con esto se garantiza que no existirá falla frágil en la viga.



Se ha realizado la verificación del diseño de las columnas, donde se corrobora que los valores de capacidad a flexo compresión del diagrama de interacción de la columna se encuentran dentro de los rangos máximos permitidos.



Para las vigas en todas las secciones se ha asumido un área de acero 30% más del requerido por el diseño, esto en atención a las exigencias de la Norma de Concreto Armado E-060

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

Los Análisis y Diseño de la Edificación, están también acorde a la Reglamentación Vigente Norma E-030, en cuanto a las siguientes condiciones y/o exigencias: o Los desplazamientos laterales y las distorsiones, incluyendo el factor 0.75R, están dentro de los rangos permitidos por la Norma E-030, para sistemas Duales. o Fuerza cortante mínima en la base: El cortante sísmico del análisis modal en las direcciones transversal y longitudinal están en el orden del 84%-90% (mayor que el 80%) del correspondiente cortante estático en todos los casos de las edificaciones analizadas, que cumplen con la condición de edificio regular. o Modos de vibración más significativos: La suma de masas efectivas están en el orden del 96-99% de la masa de la estructura (mayor que 90%), para todos las casos de análisis de las edificaciones de este proyecto.



Se recomienda efectuar una comprobación de la capacidad portante del terreno, y verificar el Nivel Freático del suelo en época de lluvias, en el periodo de ejecución de la obra. Reg. CIP No. 55478

Puno, 2 5 de J u l i o d e l 2016.

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