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“MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA INICIAL N° 1767 NUEVO AMANECER, DISTRITO DE QUIRUVILCA - SANTIAGO DE CHUCO - LA LIBERTAD”

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

“MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA INICIAL N° 1767 NUEVO AMANECER,

DISTRITO DE QUIRUVILCA, SANTIAGO DE CHUCO – LA LIBERTAD”

CONSULTOR: JOSE LUIS AGUILAR FUENTES

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ABRIL – 2014

1.0 GENERALIDADES

La presente Memoria corresponde al análisis sísmico y calculo estructural del proyecto;

“MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA INICIAL N° 1767 NUEVO AMANECER, DISTRITO DE

QUIRUVILCA, SANTIAGO DE CHUCO – LA LIBERTAD”; en el que se construirán 2 bloques de aulas y un

bloque destinado a baños.

ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS

CONCRETO:

Resistencia(f´c): 210 Kg/cm2 (zapatas, vigas de cimentación, cimientos armados)

Módulo de Elasticidad (E) : 217,000 Kg/cm2 (f´c = 210 Kg/cm2) Módulo de Poisson (u) : 0.20 Peso Específico (γC) : 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3 (concreto armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A605):

Resistencia a la fluencia (fy) : 4,200 Kg/cm2 (Gº 60): “E”: 2’100,000 Kg/cm2

CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES DE CIMENTACION

Según especificaciones del Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación

elaborado por el laboratorio de suelos y ensayo de materiales HUERTAS INGENIEROS SAC.

Peso Específico (γS): 2.0 g/cm3

Nivel freático: No encontrado

CIMIENTO SUPERFICIAL CUADRADO (para ancho B= 1.5 m)

Capacidad portante (σ´T): 1.68 Kg/cm2

Desplante de cimiento (DF): 3.40m

CIMIENTO SUPERFICIAL CORRIDO (para ancho B= 0.60 m)

Capacidad portante (σ´T): 1.54 Kg/cm2

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BLOQUE DE AULAS 1

El primer bloque de aulas consta de 2 pisos, los cuales se considera en el primer piso 3 aulas; en el segundo piso se considera ambientes para oficinas, sala de maestros, aula de cómputo y pasadizos.

PRIMER PISO BLOQUEDE AULAS 1

SEGUNDO PISO BLOQUE DE AULAS 1

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BLOQUE DE AULAS 2

El segundo bloque de aulas consta de 2 pisos, los cuales se considera en el primer piso 2 aulas; en el segundo piso se considera una cocina, una sala de usos múltiples y pasadizos.

PRIMER PISO BLOQUEDE AULAS 2

SEGUNDO PISO BLOQUE DE AULAS 2

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BLOQUE DE BAÑOS

El bloque destinado a baños consta de un piso distribuido y diferenciando una ambiente para baño de niños y otro ambiente para baños de mujeres.

BLOQUE DE BAÑOS

DISEÑO ESTRUCTURAL

El diseño estructural de este proyecto está basado en los principios expuestos en la Norma Peruana E 0.30 DISEÑO SISMORRESISTENTE del Reglamento Nacional de Edificaciones, como son:

La estructura no debe colapsar, ni causar daños graves a las personas en eventuales sismos severos que puedan ocurrir durante la vida útil de la edificación.

La estructura debe soportar eventuales sismos moderados que puedan ocurrir durante la vida útil de la edificación, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.

CONFIGURACIÓN DE LOS BLOQUES DEL PROYECTO

BLOQUE “1”

En la dirección X-X: Un Sistema Aporticado En la dirección Y-Y: Un Sistema de Albañilería Confinada

Se han considerado columnas de sección T, L y rectangulares para que tengan un buen comportamiento estructural. Igualmente se han considerado vigas de sección rectangular de 25cm x 50cm, en ambos sentidos, incluyendo las vigas de confinamiento de los muros de albañilería.

Las losas aligeradas se han dimensionado con un espesor de 20 cm.

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BLOQUE “2”

En la dirección X-X: Un Sistema Aporticado. En la dirección Y-Y: Un Sistema Aporticado.

Se han considerado columnas de sección T, L y rectangulares para que tengan un buen comportamiento estructural. Igualmente se han considerado vigas de sección rectangular de 25cm x 50cm y 25cm x 55cm, en ambos sentidos, incluyendo las vigas de confinamiento de los muros de albañilería.

Las losas aligeradas se han dimensionado con un espesor de 20 cm.

BLOQUE BAÑOS

En la dirección X-X: Un Sistema de Aporticado En la dirección Y-Y: Un Sistema de Albañilería Confinada.

Se han considerado columnas de sección rectangular para que tengan un buen comportamiento estructural. Igualmente se han considerado vigas de sección rectangular de 25cm x 25cm, en ambos sentidos, incluyendo las vigas de confinamiento de los muros de albañilería.

La losa aligerada inclinada a dos aguas se ha dimensionado con un espesor de 20 cm.

Para la configuración de los bloques se ha tratado de satisfacer los siguientes resquicitos:

Planta Simple. Regularidad en planta y elevación sin cambios bruscos de rigirez, masa o discontinuidades en la

transmicion de las fuerzas de gravedad y horizontales a trave´s de los elementos verticales hacia la cimentación.

Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificación. Tabiques aislados de la estructura principal. Simetria de distribución de masas.

La configuración de los bloques se ha considerado REGULAR.

2.0 ESTADOS DE CARGAS

2.1. Cargas Muertas:- Albañilería : 1900 Kg/cm3- Concreto : 2400 Kg/cm3- Piso Acabado : 100 Kg/cm3- Tabiquería : De acuerdo a su altura y espesor

2.2. Cargas Vivas:- s/c en Azoteas : 100 Kg/cm3- s/c sala usos múltiples : 400 Kg/cm3- s/c área administración : 250 Kg/cm3- s/c corredores : 400 Kg/cm3

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3.0 MODELO ESTRUCTURAL

Los modelos se desarrollaron mediante barras de eje recto para vigas y columnas que influyen deformaciones por flexión, carga axial, fuerza cortante y torsión.

Los modelos consideran el efecto tridimensional del aporte de rigidez de todos los elementos estructurales. En el modelado de las losas aligeradas se consideró un elemento tipo membrana que trasmite cargas en la dirección del aligerado hacia las vigas. Para el modelado de los muros de albañilería se emplearon elementos tipo Shell que incluyen efecto de membrana y flexión.

MODELO ESTRUCTURAL BLOQUE 1

DISTRIBUCION DE CARGAS MUERTAS DEBIDO A LA LOZA ALIGERADA EN 1 SENTIDO

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DISTRIBUCION DE CARGAS VIVAS DEBIDO A LA LOZA ALIGERADA EN 1 SENTIDO

MODELO ESTRUCTURAL BLOQUE 2

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MODELO ESTRUCTURAL BLOQUE BAÑOS


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4.0 MASAS PARA EL ANALISIS DINAMICO MODAL Y SISMICO

Las masas que provienen de las losas, están concentradas a nivel del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio de las vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su longitud.

En el cálculo de la masa de la estructura se consideró el 25% de la carga viva.

5.0 ANÁLISIS SÍSMICO

El Análisis sísmico Dinámico se realizó por Superposición Modal espectral.

Parámetros para el cálculo del Espectro de Respuesta:

Factor Zona Z = 0.4 (Zona 1)Factor Uso U = 1.5 (Categoría A)Factor Suelo S = 1.20 (S2)Periodo del Espectro Tp = 0.6 Factor de Reducción Sísmica Rx = 8

Ry = 6

Para la superposición de los modos se empleó a formula de la Combinación Cuadrática Completa contemplando un 5% de amortiguamiento crítico.

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ESPECTRO SISTEMA APORTICADO

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ESPECTRO ALBAÑILERIA CONFINADA

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ANALISIS ESTATICO

PABELLON AULAS 1

Cortantes en la Base

Case Dir EccRatio EccOverrides TopStory BotStory C KWeightUse

d BaseShearSISXX X + EccY 0.05 No STORY2 BASE 0.3 1 397.69 119.31SISYY Y + EccX 0.05 No STORY2 BASE 0.225 1 397.69 89.48

ANALISIS DINAMICO

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY

2SISX Bottom 0 60.12 0.13 260.485 0.427 198.405

STORY2

SISY Bottom 0 0.21 44.8 567.074 147.833 0.682

STORY1

SISX Bottom 0 112.68 0.24 483.941 1.364 650.695

STORY1

SISY Bottom 0 0.18 82.11 1049.816 476.724 1.296

Como vemos que se cumple la condición: (con un aceptable +/- 5%) 0.8x V estático/V dinámico

No es necesario escalar dado que se cumple la condición señalada entre el Análisis Estático y Dinámico.

VERIFICACIÓN DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGÚN LA NORMA E0.30 RNE

XXStory Diaphragm Load UX UY Despl. Entrepiso h (m) Drift OK?

STORY2

D2 DX MAX 0.043 0.0001 0.0167 3.3 0.00506061 ok

STORY1

D1 DX MAX 0.0263 0 0.0263 4.05 0.00649383 ok

YYStory Diaphragm Load UX UY Depl. Entrepiso h (m) Drift OK?

STORY2 D2 DY MAX 0.0001 0.0073 0.0031 3.3 0.00093939 ok

STORY1 D1 DY MAX 0.0001 0.0042 0.0042 4.05 0.00103704 ok

Dirección X

Max Desp. Azotea : 4.3 cm

Max Desp. Entrepiso : 2.6 cm

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Dirección Y



ANALISIS ESTATICO

PABELLON AULAS 2


Case Dir EccRatio EccOverrides

TopStory

BotStory C K WeightUsed

BaseShear

SISXX X + EccY 0.05 No STORY2 BASE 0.225 1 272.23 61.25SISYY Y + EccX 0.05 No STORY2 BASE 0.225 1 272.23 61.25

ANALISIS DINAMICO

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY2 SISX Bottom 0 26.09 0.43 138.826 1.407 86.101STORY2 SISY Bottom 0 0.4 31.61 285.396 104.319 1.312STORY1 SISX Bottom 0 49.25 0.65 251.482 3.882 283.645STORY1 SISY Bottom 0 0.65 55.72 503.975 326.534 3.698




XXStory Diaphragm Load UX UY Depl. Entrepiso h (m) Drift OK?

STORY2

D2 DX MAX 0.035 0.0006 0.0137 3.3 0.00415152 ok

STORY1

D1 DX MAX 0.0213 0.0003 0.0213 4.05 0.00525926 ok

YYStory Diaphragm Load UX UY Depl. Entrepiso h (m) Drift OK?

STORY2

D2 DY MAX 0.0011 0.0486 0.023 3.3 0.0066697 ok

STORY1

D1 DY MAX 0.0007 0.0256 0.0256 4.05 0.00632099 ok

Dirección X

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Dirección Y



ANALISIS ESTATICO

PABELLON BAÑOS


Case Dir EccRatio EccOverrides

TopStory BotStory C K WeightUsed

BaseShear

SISXX X + EccY 0.05 No STORY1 BASE 0.3 1 25.36 7.61SISYY Y + EccX 0.05 No STORY1 BASE 0.225 1 25.36 5.71

ANALISIS DINAMICO

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY1 SISX Bottom 0 7.6 0 14.068 0 39.501STORY1 SISY Bottom 0 0 5.7 21.801 29.512 0




Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY STORY1 Max Drift X DX 17 3.82 1.85 5.85 0.004053 OKSTORY1 Max Drift Y DX 3 3.82 0 5.85 0 STORY1 Max Drift X DY 17 3.82 1.85 5.85 0 STORY1 Max Drift Y DY 31 3.82 3.7 5.85 0.001025 OK

6.0 COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANALISIS ESTRUCTURAL

Se consideran las combinaciones exigidas por la Norma E0.60

C1: 1.4D + 1.7 L

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C2: 1.25D + 1.25 L + 1.0 SX

C3: 0.9D + 1.0 SX

C4: 1.25D + 1.25L + 1.0 SY

C5: 0.9D + 1.0 SY

Para el diseño de los elementos se considera la envolvente de fuerzas.

7.0 DISEÑO ESTRUCTURAL

DISEÑO DE ALIGERADO

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DISPOSICION DE ACERO FINAL DE LA LOSA ALIGERADA ANALIZADA

DISEÑO DE VIGAS

MOMENTOS ACTUANTES EN LAS VIGAS DEL BLOQUE 2

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COMO EJEMPLO SE HARÁ EL CALCULO DE LA VIGA B15 DEL BLOQUE 2

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DISPOSICION FINAL DE ACERO EN LA VIGA

AREAS DE ACERO DADAS POR EL SOFTWARE

COMO OBSERVAMOS NUESTRA DISPOSICIÓN FINAL DE ACERO CUMPLE CON LA CUANTIA CALCULADA Y LA CUANTIA ARROJADA POR EL SOFTWARE.

DISEÑO DE COLUMNAS

Story Column Load Loc P V2 V3 T M2 M3STORY2 C2 C1 0 -23.61 -5.23 -0.07 -0.006 -0.271 -8.339STORY2 C2 C1 1.375 -22.52 -5.23 -0.07 -0.006 -0.182 -1.145STORY2 C2 C1 2.75 -21.42 -5.23 -0.07 -0.006 -0.092 6.048STORY2 C2 C2 MAX 0 -12.26 -1.67 4.11 0.39 5.092 -3.16STORY2 C2 C2 MAX 1.375 -11.55 -1.67 4.11 0.39 0.385 0.335

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STORY2 C2 C2 MAX 2.75 -10.85 -1.67 4.11 0.39 6.201 4.78STORY2 C2 C2 MIN 0 -13.82 -3.26 -4.27 -0.397 -5.542 -4.278STORY2 C2 C2 MIN 1.375 -13.12 -3.26 -4.27 -0.397 -0.618 -0.991STORY2 C2 C2 MIN 2.75 -12.41 -3.26 -4.27 -0.397 -6.217 1.347STORY2 C2 C3 MAX 0 -10.5 0.83 0.38 0.097 0.381 -0.585STORY2 C2 C3 MAX 1.375 -9.79 0.83 0.38 0.097 -0.09 1.423STORY2 C2 C3 MAX 2.75 -9.09 0.83 0.38 0.097 0.645 9.167STORY2 C2 C3 MIN 0 -15.58 -5.76 -0.54 -0.105 -0.831 -6.853STORY2 C2 C3 MIN 1.375 -14.88 -5.76 -0.54 -0.105 -0.143 -2.079STORY2 C2 C3 MIN 2.75 -14.17 -5.76 -0.54 -0.105 -0.662 -3.041STORY2 C2 C4 MAX 0 -19.78 -3.66 4.12 0.388 5.062 -6.484STORY2 C2 C4 MAX 1.375 -18.8 -3.66 4.12 0.388 0.339 -0.26STORY2 C2 C4 MAX 2.75 -17.82 -3.66 4.12 0.388 6.139 6.914STORY2 C2 C4 MIN 0 -21.34 -5.25 -4.26 -0.399 -5.572 -7.602STORY2 C2 C4 MIN 1.375 -20.36 -5.25 -4.26 -0.399 -0.664 -1.585STORY2 C2 C4 MIN 2.75 -19.38 -5.25 -4.26 -0.399 -6.279 3.482STORY2 C2 C5 MAX 0 -18.02 -1.16 0.39 0.096 0.351 -3.909STORY2 C2 C5 MAX 1.375 -17.04 -1.16 0.39 0.096 -0.136 0.828STORY2 C2 C5 MAX 2.75 -16.06 -1.16 0.39 0.096 0.584 11.302STORY2 C2 C5 MIN 0 -23.1 -7.75 -0.53 -0.107 -0.861 -10.177STORY2 C2 C5 MIN 1.375 -22.12 -7.75 -0.53 -0.107 -0.189 -2.673STORY2 C2 C5 MIN 2.75 -21.14 -7.75 -0.53 -0.107 -0.723 -0.906STORY1 C2 C1 0 -65.03 -2.55 -0.17 -0.005 -0.211 -5.061STORY1 C2 C1 1.75 -63.63 -2.55 -0.17 -0.005 0.083 -0.597STORY1 C2 C1 3.5 -62.23 -2.55 -0.17 -0.005 0.377 3.867STORY1 C2 C2 MAX 0 -30.27 1.08 5.1 0.388 10.902 3.338STORY1 C2 C2 MAX 1.75 -29.37 1.08 5.1 0.388 1.987 1.451STORY1 C2 C2 MAX 3.5 -28.48 1.08 5.1 0.388 7.467 2.966STORY1 C2 C2 MIN 0 -34.28 -3.02 -5.33 -0.395 -11.197 -7.605STORY1 C2 C2 MIN 1.75 -33.38 -3.02 -5.33 -0.395 -1.87 -2.327STORY1 C2 C2 MIN 3.5 -32.49 -3.02 -5.33 -0.395 -6.937 -0.45STORY1 C2 C3 MAX 0 -26.26 5.29 0.31 0.099 0.772 15.088STORY1 C2 C3 MAX 1.75 -25.36 5.29 0.31 0.099 0.229 5.846STORY1 C2 C3 MAX 3.5 -24.46 5.29 0.31 0.099 0.843 6.003STORY1 C2 C3 MIN 0 -38.3 -7.23 -0.55 -0.106 -1.066 -19.354STORY1 C2 C3 MIN 1.75 -37.4 -7.23 -0.55 -0.106 -0.112 -6.722STORY1 C2 C3 MIN 3.5 -36.5 -7.23 -0.55 -0.106 -0.313 -3.487STORY1 C2 C4 MAX 0 -53.72 -0.06 5.06 0.387 10.859 1.227STORY1 C2 C4 MAX 1.75 -52.47 -0.06 5.06 0.387 2.004 1.343STORY1 C2 C4 MAX 3.5 -51.23 -0.06 5.06 0.387 7.544 4.86STORY1 C2 C4 MIN 0 -57.73 -4.16 -5.37 -0.397 -11.241 -9.716STORY1 C2 C4 MIN 1.75 -56.48 -4.16 -5.37 -0.397 -1.853 -2.435STORY1 C2 C4 MIN 3.5 -55.23 -4.16 -5.37 -0.397 -6.86 1.443STORY1 C2 C5 MAX 0 -49.71 4.15 0.28 0.098 0.728 12.977STORY1 C2 C5 MAX 1.75 -48.46 4.15 0.28 0.098 0.246 5.738STORY1 C2 C5 MAX 3.5 -47.21 4.15 0.28 0.098 0.92 7.897STORY1 C2 C5 MIN 0 -61.74 -8.37 -0.58 -0.107 -1.11 -21.465STORY1 C2 C5 MIN 1.75 -60.49 -8.37 -0.58 -0.107 -0.095 -6.83

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STORY1 C2 C5 MIN 3.5 -59.25 -8.37 -0.58 -0.107 -0.236 -1.594

LAS COMBINACIONES QUEDAN DENTRO DEL DIAGRAMA, POR LO QUE SE PUEDE DEDUCIR QUE EL DISEÑO EES CORRECTO

DISEÑO DE CIMENTACION

Se realizó el diseño de la cimentación mediante el programa Safe 12.3.1, exportando las cargas y pesos desde el Etabs.

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CIMENTACION PROYECTADA

VERIFICACION DE ESFUERZOS EN EL TERRENO

Se observa que la cimentación que se propone no sobrepasa el esfuerzo admisible del terreno para cimentación corrida y cimentación cuadrada de 1.54 Kg/cm2 y 1.68 kg/cm2 respectivamente.

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DISEÑO FINAL DE LA CIMENTACION

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