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ELABORACIÓN DE DIAGNÓSTICOS, ESTUDIOS TÉCNICOS, AJUSTES A DISEÑOS O DISEÑOS INTEGRALES, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE LAS OBRAS DE INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA – UBICADAS EN EL DEPARTAMENTO DE VALLE DEL CAUCA – GRUPO 02 Contrato No. PAF-JU02-G02DC-2015 INFORME CÁLCULO Y ANALISIS ESTRUCTURAL INSTITUCIÓN EDUCATIVA MERCEDES ABREGO BOGOTÁ 2017

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Contrato No. PAF-JU02-G02DC-2015

INFORME CÁLCULO Y ANALISIS ESTRUCTURAL INSTITUCIÓN EDUCATIVA MERCEDES ABREGO

BOGOTÁ 2017

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CONTROL DE REVISIONES REVISIÓN FECHA OBSERVACIONES

1 30/12/16 Primera Redacción

Elaborado por: Edgar Rolando Barrera Firma:

Revisado por: Javier José Carrillo Ortega Fecha: febrero 2017 Firma:

Aprobado por: Director de Interventoría Fecha: Firma:

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TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO ....................................................................................................... 3 

LISTA DE FOTOGRAFÍAS ............................................................................................. 5 

1  INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 6 

2  DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE OFICINA .............................................................. 6 

3  DESCRIPCIÓN DE LOS CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO ..................................... 6 

4  NORMAS Y CÓDIGOS A LOS CUALES SE CIÑEN LOS DISEÑOS .......................... 6 

5  DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO EMPLEADA. ........................... 7 

6  DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES EXISTENTES ......................... 7 

7  MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................................................ 12 

7.1  AVALUO DE CARGAS ................................................................................... 12 

  AVALÚO DE CARGAS DE VIENTO ANÁLISIS SIMPLIFICADO (sprfv) ...... 14 

7.2  ANALISIS SISMICO ........................................................................................ 15 

  ESPECTRO DE DISEÑO NSR10 .................................................................. 15 

  CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE DISEÑO NSR-10) ......................................................................................................... 18 

  ANÁLISIS SÍSMICO (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10) ......... 19 

  CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10) .............................................................................. 21 

  CÁLCULO DE DERIVAS MÁXIMAS .............................................................. 22 

  VERIFICACION DE IRREGULARIDAD TORSIONAL ................................... 28 

7.3  DISEÑO DE CIMENTACIÓN .......................................................................... 33 

  ELECCIÓN DE CARGAS PARA DISEÑO DE CIMENTACIÓN ............... 33 

  DISEÑO VIGAS DE AMARRE ................................................................. 34 

  DISEÑO DE ZAPATAS .................................................................................. 35 

7.4  DISEÑO DE VIGAS Y COLUMNAS ............................................................... 53 

  VIGAS ............................................................................................................. 53 

  COLUMNAS ................................................................................................... 58 

7.5  DISEÑO DE ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS ....................................... 62 

  DISEÑO DE ELEMENTOS METÁLICOS AISC360-2010 ............................. 62 

  DISEÑO DE PLACA MACIZAS ...................................................................... 72 

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  DISEÑO CORREAS ....................................................................................... 77 

  DISEÑO PLATINAS ....................................................................................... 82 

  MURO DE CONTENCIÓN ............................................................................. 86 

7.6  DISEÑO DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ...................................... 87 

8  ESPECIFICACIONES TÉCNICAS .............................................................................. 89 

9  ANEXOS ....................................................................................................................... 90 

9.1  DATOS DE ENTRADA .................................................................................... 95 

9.2  DATOS DE SALIDA ...................................................................................... 110 

9.3  VERIFICACIONES ........................................................................................ 119 

10  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 129 

11  BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 130 

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LISTA DE FOTOGRAFÍAS

1. Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 8 2. Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 8 3 Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 9 4 Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 9 

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1 INTRODUCCIÓN

El presente documento contiene las memorias de análisis y diseño estructural correspondiente al proyecto de la “INSTITUCIÓN EDUCATIVA MERCEDES ABREGO” ubicado en la ciudad de Cali en el departamento de VALLE DEL CAUCA de acuerdo al contrato No. PAF-JU02-G02DC-2015 realizando el estudio de acuerdo a la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.

Para la evaluación de la edificación se ha seguido un proceso normativo que incluye las etapas de inspección, evaluación, pruebas y ensayos, revisión analítica, propuesta de intervención y soluciones constructivas, que tomen en cuenta los aspectos de resistencia, ductilidad, comportamiento y estabilidad de la estructura.

2 DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE OFICINA

De acuerdo a los planos arquitectónicos y visitas realizadas en campo se procedió al desarrollo del estudio y análisis estructural con la ayuda de diferentes programas tales como ETABS v9.7.4, el cual tiene en cuenta los efectos de segundo orden. Por otro lado, se siguieron las recomendaciones descritas en el respectivo estudio de suelos

3 DESCRIPCIÓN DE LOS CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

El proyecto se soluciona mediante el diseño de una estructura aporticada, utilizando para el entrepiso del nivel N:-2.09 m Y N:-0.05 m placa maciza de espesor e= 0.10 m en N:+3.45 m placa maciza en dos direcciones de espesor e=0.15 m para soportar la carga del tanque. La cubierta liviana se compone de perfiles y correas en el nivel N:+6.95 m. Se manejan luces entre 5.00 m y 7.00 m en los dos sentidos de la estructura.

4 NORMAS Y CÓDIGOS A LOS CUALES SE CIÑEN LOS DISEÑOS

El diseño de todas las estructuras se realizó basado en la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y

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Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.

5 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO EMPLEADA.

El proyecto se soluciona mediante el diseño de una estructura aporticada, utilizando para el entrepiso del nivel N:-2.09 m Y N:-0.05 m placa maciza de espesor e= 0.10 m en N:+3.45 m placa maciza en dos direcciones de espesor e=0.15 m para soportar la carga del tanque. La cubierta liviana se compone de perfiles y correas en el nivel N:+6.95 m. Se manejan luces entre 5.00 m y 7.00 m en los dos sentidos de la estructura.

Las cargas horizontales fueron distribuidas entre los diferentes pórticos en proporción a su rigidez y teniendo en cuenta los efectos de torsión.

El dimensionamiento dado a todos los elementos que intervienen en las estructuras satisfacen los requerimientos de solicitación ocasionados por las derivas presentes. Las cargas vivas de diseño son: 2.00 kN/ m² para salones de clase, 5.00 kN/ m² para tanques y corredores, y 0.35 kN/ m² para cubiertas.

Para la cimentación se siguieron las recomendaciones descritas en el respectivo estudio de suelos, que recomienda apoyar la estructura a -1.00 m del nivel de la placa aérea de cimentación, apoyando las zapatas a -1.00 m, según lo indicado en los planos estructurales. La capacidad portante de seguridad admisible del suelo es 0.092 MPa y el tipo de suelo es E.

6 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES EXISTENTES

El sitio donde se procederá a la construcción de la estructura se encuentra ubicado una edificación existente, como se evidencia en las fotos mostradas a continuación.

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1. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

2. Fotografía Estructura existente

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3. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

4. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

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7 MEMORIA DE CÁLCULO

7.1 AVALUO DE CARGAS

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AVALÚO DE CARGAS DE VIENTO ANÁLISIS SIMPLIFICADO (sprfv)

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7.2 ANALISIS SISMICO

ESPECTRO DE DISEÑO NSR10

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CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE DISEÑO NSR-10)

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ANÁLISIS SÍSMICO (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10)

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CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10)

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CÁLCULO DE DERIVAS MÁXIMAS

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VERIFICACION DE IRREGULARIDAD TORSIONAL

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7.3 DISEÑO DE CIMENTACIÓN

ELECCIÓN DE CARGAS PARA DISEÑO DE CIMENTACIÓN

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DISEÑO VIGAS DE AMARRE

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DISEÑO DE ZAPATAS

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7.4 DISEÑO DE VIGAS Y COLUMNAS

VIGAS

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COLUMNAS

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7.5 DISEÑO DE ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS

DISEÑO DE ELEMENTOS METÁLICOS AISC360-2010

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DISEÑO DE PLACA MACIZAS

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DISEÑO CORREAS

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DISEÑO PLATINAS

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MURO DE CONTENCIÓN

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7.6 DISEÑO DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

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8 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Los materiales utilizados son:

Concreto 21.1 MPa para vigas, placas, zapatas y

columnas. Concreto 14 MPa (para concreto de limpieza).

Acero para refuerzo: fy = 420 MPa para todos los diámetros.

Acero estructural A36 cuñas de anclaje y platinas

Acero estructural A500 en perfiles metálicos

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9 ANEXOS

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9.1 DATOS DE ENTRADA

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9.2 DATOS DE SALIDA

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9.3 VERIFICACIONES

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10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Finalizado el diseño y análisis estructural de la institución educativa Mercedes Abrego, Grupo 002 basado en la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08, hemos llegado a las siguientes conclusiones y recomendaciones.

Se cumplió satisfactoriamente con los objetivos del cálculo y diseño estructural mediante la aplicación de la norma sismo resistente (NSR-10) y el reglamento para concreto estructural ACI 318S-08, además de la ayuda del software ETABS V9.7.4 se puede garantizar el buen funcionamiento de la estructura que presenta una buena respuesta ante un evento sísmico.

La revisión de los desplazamientos laterales (derivas) de la estructura teniendo en cuenta las direcciones “X” y “y”, nos arrojó que los resultados obtenidos son aceptables permitiendo un buen funcionamiento ante la actuación de un sismo y que cumple con lo establecido en la norma sismo resistente (NSR-10).

En cuanto a la revisión de columnas y vigas determinamos que cumplen con los requisitos, ya que en estructuras de edificios aporticados es obligatorio que los miembros horizontales fallen antes que los verticales, permitiendo de esa manera un retraso del colapso total de la estructura.

Para la construcción de la estructura se recomienda llevar un estricto control en la calidad de los materiales a utilizar, ya que estos deberán cumplir con requisitos especiales para el buen funcionamiento de la edificación. Además, que estos deberán ser supervisados a la hora de la puesta en marcha por el ingeniero residente. 

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11 BIBLIOGRAFIA

Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012

Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.

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ELABORACIÓN DE DIAGNÓSTICOS, ESTUDIOS TÉCNICOS, AJUSTES A DISEÑOS O DISEÑOS INTEGRALES, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN

FUNCIONAMIENTO DE LAS OBRAS DE INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA – UBICADAS EN EL DEPARTAMENTO DE VALLE DEL CAUCA – GRUPO 02

Contrato No. PAF-JU02-G02DC-2015

INFORME CÁLCULO Y ANALISIS ESTRUCTURAL INSTITUCIÓN EDUCATIVA MERCEDES ABREGO

RAMPA

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CONTROL DE REVISIONES REVISIÓN FECHA OBSERVACIONES

1 30/12/16 Primera Redacción

Elaborado por: Edgar Rolando Barrera Firma:

Revisado por: Javier José Carrillo Ortega Fecha: febrero 2017 Firma:

Aprobado por: Director de Interventoría Fecha: Firma:

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CONTRATO PAF-JU02-G02DC-2015 INSTITUCION EDUCATIVA MERCEDES ABREGO

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TABLA DE CONTENIDO

1  INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 5 

2  DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE OFICINA .............................................................. 5 

3  DESCRIPCIÓN DE LOS CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO ..................................... 5 

4  NORMAS Y CÓDIGOS A LOS CUALES SE CIÑEN LOS DISEÑOS .......................... 6 

5  DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO EMPLEADA. ........................... 6 

6  DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES EXISTENTES ......................... 7 

7  MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................................................ 12 

7.1  AVALUO DE CARGAS ................................................................................... 12 

7.2  ANALISIS SISMICO ........................................................................................ 13 

  ESPECTRO DE DISEÑO NSR10 .................................................................. 13 

  CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE DISEÑO NSR-10) ......................................................................................................... 16 

  ANÁLISIS SÍSMICO (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10) ......... 17 

  CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10) .............................................................................. 19 

7.3  DISEÑO DE CIMENTACIÓN .......................................................................... 20 

  DISEÑO VIGAS DE AMARRE ................................................................. 20 

  DISEÑO DE ZAPATAS .................................................................................. 21 

7.4  DISEÑO DE VIGAS Y COLUMNAS ............................................................... 24 

  VIGAS ............................................................................................................. 24 

  COLUMNAS ................................................................................................... 27 

7.5  DISEÑO DE ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS ....................................... 28 

  DISEÑO DE PLACA MACIZAS ...................................................................... 28 

8  ESPECIFICACIONES TÉCNICAS .............................................................................. 29 

9  ANEXOS ....................................................................................................................... 30 

9.1  DATOS DE ENTRADA .................................................................................... 40 

9.2  DATOS DE SALIDA ........................................................................................ 49 

10  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................. 53 

11  BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 54 

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LISTA DE FOTOGRAFÍAS

1. Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 7 2. Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 8 3 Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 8 4 Fotografía Estructura existente .......................................................................................... 9 

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1 INTRODUCCIÓN

El presente documento contiene las memorias de análisis y diseño estructural correspondiente al proyecto de la “INSTITUCIÓN EDUCATIVA MERCEDES ABREGO-RAMPA” ubicado en la ciudad de Cali en el departamento de VALLE DEL CAUCA de acuerdo al contrato No. PAF-JU02-G02DC-2015 realizando el estudio de acuerdo a la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.

Para la evaluación de la edificación se ha seguido un proceso normativo que incluye las etapas de inspección, evaluación, pruebas y ensayos, revisión analítica, propuesta de intervención y soluciones constructivas, que tomen en cuenta los aspectos de resistencia, ductilidad, comportamiento y estabilidad de la estructura.

2 DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE OFICINA

De acuerdo a los planos arquitectónicos y visitas realizadas en campo se procedió al desarrollo del estudio y análisis estructural con la ayuda de diferentes programas tales como ETABS v9.7.4, el cual tiene en cuenta los efectos de segundo orden. Por otro lado, se siguieron las recomendaciones descritas en el respectivo estudio de suelos

3 DESCRIPCIÓN DE LOS CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

El proyecto se soluciona mediante el diseño de una estructura aporticada, utilizando para el entrepiso del nivel N:-2.09 m Y N:-0.05 m placa maciza de espesor e= 0.10 m en N:+3.45 m placa maciza en dos direcciones de espesor e=0.15 m para soportar la carga del tanque. La cubierta liviana se compone de perfiles y correas en el nivel N:+6.95 m. Se manejan luces entre 5.00 m y 7.00 m en los dos sentidos de la estructura.

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4 NORMAS Y CÓDIGOS A LOS CUALES SE CIÑEN LOS DISEÑOS

El diseño de todas las estructuras se realizó basado en la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.

5 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA DE DISEÑO EMPLEADA.

El proyecto se soluciona mediante el diseño de una estructura aporticada, utilizando para el entrepiso del nivel N:-2.09 m Y N:-0.05 m placa maciza de espesor e= 0.10 m en N:+3.45 m placa maciza en dos direcciones de espesor e=0.15 m para soportar la carga del tanque. La cubierta liviana se compone de perfiles y correas en el nivel N:+6.95 m. Se manejan luces entre 5.00 m y 7.00 m en los dos sentidos de la estructura.

Las cargas horizontales fueron distribuidas entre los diferentes pórticos en proporción a su rigidez y teniendo en cuenta los efectos de torsión.

El dimensionamiento dado a todos los elementos que intervienen en las estructuras satisfacen los requerimientos de solicitación ocasionados por las derivas presentes. Las cargas vivas de diseño son: 2.00 kN/ m² para salones de clase, 5.00 kN/ m² para tanques y corredores, y 0.35 kN/ m² para cubiertas.

Para la cimentación se siguieron las recomendaciones descritas en el respectivo estudio de suelos, que recomienda apoyar la estructura a -1.00 m del nivel de la placa aérea de cimentación, apoyando las zapatas a -1.00 m, según lo indicado en los planos estructurales. La capacidad portante de seguridad admisible del suelo es 0.092 MPa y el tipo de suelo es E.

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6 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES EXISTENTES

El sitio donde se procederá a la construcción de la estructura se encuentra ubicado una edificación existente, como se evidencia en las fotos mostradas a continuación.

1. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

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2. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

3. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

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4. Fotografía Estructura existente

Fuente: Propia

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7 MEMORIA DE CÁLCULO

7.1 AVALUO DE CARGAS

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7.2 ANALISIS SISMICO

ESPECTRO DE DISEÑO NSR10

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CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE DISEÑO NSR-10)

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ANÁLISIS SÍSMICO (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10)

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CALCULO DEL CORTANTE BASAL DE LA ESTRUCTURA (ESPECTRO DE UMBRAL DE DAÑO NSR-10)

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7.3 DISEÑO DE CIMENTACIÓN

DISEÑO VIGAS DE AMARRE

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DISEÑO DE ZAPATAS

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7.4 DISEÑO DE VIGAS Y COLUMNAS

VIGAS

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COLUMNAS

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7.5 DISEÑO DE ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS

DISEÑO DE PLACA MACIZAS

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8 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Los materiales utilizados son:

Concreto 21.1 MPa para vigas, placas, zapatas y

columnas. Concreto 14 MPa (para concreto de limpieza).

Acero para refuerzo: fy = 420 MPa para todos los diámetros.

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9 ANEXOS

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9.1 DATOS DE ENTRADA

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9.2 DATOS DE SALIDA

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10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Finalizado el diseño y análisis estructural de la institución educativa Mercedes Abrego, Grupo 002 basado en la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012 y en el Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08, hemos llegado a las siguientes conclusiones y recomendaciones.

Se cumplió satisfactoriamente con los objetivos del cálculo y diseño estructural mediante la aplicación de la norma sismo resistente (NSR-10) y el reglamento para concreto estructural ACI 318S-08, además de la ayuda del software ETABS V9.7.4 se puede garantizar el buen funcionamiento de la estructura que presenta una buena respuesta ante un evento sísmico.

La revisión de los desplazamientos laterales (derivas) de la estructura teniendo en cuenta las direcciones “X” y “y”, nos arrojó que los resultados obtenidos son aceptables permitiendo un buen funcionamiento ante la actuación de un sismo y que cumple con lo establecido en la norma sismo resistente (NSR-10).

En cuanto a la revisión de columnas y vigas determinamos que cumplen con los requisitos, ya que en estructuras de edificios aporticados es obligatorio que los miembros horizontales fallen antes que los verticales, permitiendo de esa manera un retraso del colapso total de la estructura.

Para la construcción de la estructura se recomienda llevar un estricto control en la calidad de los materiales a utilizar, ya que estos deberán cumplir con requisitos especiales para el buen funcionamiento de la edificación. Además, que estos deberán ser supervisados a la hora de la puesta en marcha por el ingeniero residente. 

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11 BIBLIOGRAFIA

Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente Ley 400 de 1997 (Modificada Ley 1229 de 2008) y Decreto 926 de Marzo de 2010, Decreto 092 del 17 de Enero de 2011, Decreto 0340 del 13 de Febrero de 2012

Reglamento para Concreto Estructural ACI 318S-08.