Memoria de Calculo Jardin Piloto Habilitacion

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL

Ing. William Conrad Galicia Guarniz Page 1

MEJORAMIENTO DE LA INSTITUCION EDUCATIVA

JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD

MEMORIA DE CLCULO DE ESTRUCTURAS Este documento forma parte integral del proyecto estructural de MEJORAMIENTO

DE LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO, DISTRITO DEL PORVENIR,

PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD

El proyecto comprende la construccin del DE LA INSTITUCION EDUCATIVA XXXXX,

DISTRITO DEL PROVENIR, PROVINCIA DE TRUJILLO, DPTO LA LIBERTAD, el cual se

encontrara ubicado en el distrito del Porvenir, Provincia de Trujillo perteneciente al

Departamento de la Libertad. El Proyecto es destinado para educacin, esta conformado por 03

Aulas. Cuenta con la siguiente distribucin arquitectnica dentro del proyecto:

DISTRIBUCION GENERAL DEL PROYECTO

El diseo estructural del LA INSTITUCION EDUCATIVA JARDIN PILOTO se orienta a

proporcionar adecuada estabilidad, resistencia, rigidez y ductilidad frente a solicitaciones

provenientes de cargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales y eventos ssmicos.

El diseo ssmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEO SISMORRESISTENTE del

Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales:

La estructura no debera colapsar, ni causar daos graves a las personas debido a

movimientos ssmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.

La estructura debera soportar movimientos ssmicos moderados, que puedan ocurrir en

el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daos dentro de lmites

aceptables.

ZONA A MEJORAR ZONA A MEJORAR



Estos principios guardan estrecha relacin con la Filosofa de Diseo Sismorresistente de la

Norma:

Evitar prdidas de vidas

Asegurar la continuidad de los servicios bsicos

Minimizar los daos a la propiedad

DIAFRAGMA RGIDO

La cimentacin consiste en cimentacin de cimientos corridos y ensanches de cimientos para

muros de albailera y columnas, respectivamente. La cimentacin se constituye as en el

primer diafragma rgido en la base de la construccin, con la rigidez necesaria para controlar

asentamientos diferenciales.

Los techos estn formados por losas aligeradas que adems de soportar cargas verticales y

transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la funcin de formar un Diafragma Rgido

Continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos

laterales.

Se ha buscado cumplir con las recomendaciones sobre la relacin entre las dimensiones de los

lados de las losas de tal forma que no se exceda de 4 de tal manera que se comporte.

Estructuralmente viable.

CONFIGURACIN DEL EDIFICIO

El Sistema Estructural Predominante en la direccin X es el Sistema Aporticado y en la

direccin Y Albailera Confinada, de esta manera la norma principal que rige su diseo es la

E060 y E070 del RNE.

Se han incluido columnas en forma de L y T, a manera que tenga un buen comportamiento

estructural. Adems se cuenta con vigas peraltadas de 25x60cm y 25x40cm.

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

Todo el concreto de las estructuras es de 210 kg/cm2.

La configuracin busca satisfacer los siguientes requisitos:

Planta simple

Simetra en distribucin de masas y disposicin de muros, compensada con la adicin de

prticos.

Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lo mismo en

altura.

Regularidad en planta y elevacin sin cambios bruscos de rigidez, masa o

discontinuidades en la transmisin de las fuerzas de gravedad y horizontales a travs de

los elementos verticales hacia la cimentacin.

Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificacin.



Cercos y tabiques aislados de la estructura principal.

Evaluacin de la configuracin:

Irregularidad de Rigidez Piso Blando. No presenta.

Irregularidad de Masa. Si presenta.

Irregularidad Geomtrica Vertical. Si presenta.

Discontinuidad en el Sistema Resistente. No presenta.

Irregularidad Torsional. Si presenta.

Esquinas Entrantes. Si presenta.

Discontinuidad del Diafragma. No presenta.

La estructura clasifica como Irregular.

ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

Se emple el programa de anlisis estructural Etabs 9.7.1 que emplea el mtodo matricial de

rigidez y de elementos finitos. Se model la geometra de la estructura y las cargas actuantes.

1. CARGAS

A continuacin se detallan las cargas consideradas en el anlisis por gravedad:

Concreto 2400 kg/m3

Piso acabado 100 kg/m2

s/c sobre techos 300 kg/m2

s/c en corredores 400 kg/m2

Las caractersticas de los materiales consideradas en el anlisis y diseo estructural fueron:

Concreto fc = 210 kg/cm2 Ec = 2 173 000 T/m2

Acero: fy= 4200 kg/cm2 con elongacin mnima del 9%. No se permite traslapar

refuerzo vertical en zonas confinadas en extremos de soleras y columnas.

2. MODELO ESTRUCTURAL

El modelo empleado para vigas y columnas consisti en barras de eje recto que incluyen

deformaciones por flexin, carga axial, fuerza cortante y torsin.

Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte de rigidez de cada elemento

estructural. Para modelar los muros de albailera se emplearon elementos tipo Shell (Areas)

que incluyen el efecto de membrana y de flexin.



Fig. 1. Modelo Estructural

Fig. 2. Geometria de Secciones del Proyecto

3. MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO MODAL Y SSMICO

Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran 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. Luego el programa lleva la masa de

los elementos estructurales hacia los nudos extremos.

En el clculo de la masa de la estructura se consider el 50% de la carga viva (Art.

16.3 NTE E.030).



4. ANLISIS SSMICO

Se realiz un Anlisis Ssmico Dinmico por Superposicin Modal Espectral.

Los parmetros empleados para el clculo del Espectro de Respuesta fueron:

Factor de Zona Z = 0.4 (Zona 1)

Factor de Uso U= 1.5 (Categora C - Edificaciones Comunes)

Factor de Suelo S = 1.2 (Segn E.M.S. ING. ENRIQUE LUJAN SILVA)

Periodo que define la Plataforma del Espectro Tp = 0.6

Factor de Reduccin de Fuerza Ssmica Rx = 8 (); Ry = 6( )

De esta forma el factor ZUSg/Rx = 1.177

ZUSg/Rx = 1.570

Para la superposicin de los modos se emple la frmula de la Combinacin Cuadrtica

Completa contemplando un 5% de amortiguamiento crtico.

ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES RNE E.030

Z = 0.4

U = 1.5

S = 1.2

Tp = 0.6

Rx = 6

Ry = 4.50

ZUS/Rx = 0.30

ZUS/Ry = 0.40



T Sa x Sa y C = 2.5(Tp/T)

0 0.300 0.400 2.5

0.5 0.300 0.400 2.50

0.55 0.300 0.400 2.50

0.60 0.300 0.400 2.50

0.65 0.277 0.369 2.31

0.70 0.257 0.343 2.14

0.75 0.240 0.320 2.00

0.80 0.225 0.300 1.88

0.85 0.212 0.282 1.76

0.90 0.200 0.267 1.67

0.95 0.189 0.253 1.58

1.00 0.180 0.240 1.50

ANALISIS ESTATICO CORTANTES ESTATICOS EN LA BASE Modulo

Story Shears

Story Load Loc P VX VY

STORY1 SXX Bottom 0 -117.66 0

STORY1 SYY Bottom 0 0 -156.88

STORY1 SX Bottom 0 98.81 0

Como vemos que se cumple la condicin: (con un aceptable + / - 5%)

0.90 x V esttico / V dinmico

FACTOR DE ESCALA

Vx Vy

Vestatico 117.66 156.88

Vdinamico 98.81 132.26

Vdin/Vest 0.84 0.84

Fact. Min 0.90 0.90

Factor Amp 1.07 1.07

Es necesario escalar dado que no se cumple la condicin sealada entre el Anlisis Esttico y

Dinmico.



VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGN LA NORMA E030. RNE

Control de Derivas del Modulo

5. COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL

Se consideran las combinaciones exigidas por la Norma E060

C1 1.4 D + 1.7 L

C2 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SX

C3 0.9 D + 1.0 SX

C4 1.25 D + 1.25 L + 1.0 SY

C5 0.9 D + 1.0 SY

Para el diseo de vigas se trazaron las envolventes de fuerzas.

6. DISEO ESTRUCTURAL

Para el diseo de vigas y columnas se siguen los lineamientos del RNE cuyas frmulas y

factores de cargas son las provenientes a los de la norma E060.

Para el trazo de los planos se verifica que las cuantas de diseo sean mayores a la mnima y

menores a la mxima estipuladas en la Norma E060.

DISEO DE ALIGERADO Se verificar el diseo del pao general del proyecto.



Se ha procedido a carga a la vigueta con las respectivas cargas muertas y vivas, realizando

adems la debida alternancia de cargas vivas.

Anlisis Estructural

ALTERNANCIA DE CARGAS

DIAGRAMA DE ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES



Diseo por Flexin

Diseo por Flexin



Diseo por Cortante DIAGRAMA DE

ENVOLVENTE DE FUERZAS CORTANTES

Como podemos apreciar todas zonas de los cortantes supera la resistencia al cortante

proporcionado por el concreto, de esta manera es necesario utilizar ensanches de viguetas,

para los cortantes cercanos a los apoyos extremos.



Diseo de Aliegrado final

DISEO DE VIGAS

Diagrama de Momento Flector del Prtico de Anlisis

DISEO POR FLEXION

Se proceder con el diseo del prtico presentado que corresponde al prtico ms cargado

dentro de la estructura (Eje D en Plano de Encofrados del Proyecto). Para ello seleccionamos

uno de los momentos ms crticos de las vigas.

En la imagen anterior se muestra los momentos provenientes de la combinacin de Envolvente

de combinaciones.



De tal manera que para M(+) = 23.76 Ton.m, ser necesario utilizar:

As = 13.02 cm --> 33/4+ 35/8, que resiste Mm = 24.97 Ton.m, satisfaciendo de esta manera la solicitacin (incluyendo sismo). (As min=4.37 cm)

Este acero ser corrido de extremo a extremo.

Para el M(-) = 29.58. Ton.m (del Anlisis Estructural / Extremo Derecho) ser necesario As =

16.83 cm --> 63/4, que resiste Mu = 29.75 Ton.m

El requerimiento se satisface con la siguiente disposicin de acero:

Diseo de Final de Viga



DISEO POR CORTANTE

Los cortantes en la derecha y en la izquierda, respectivamente (medidos a la distancia d del

apoyo) son los siguientes:

Vu d = 12.10 Ton (izquierda); Vu d = 14.41 Ton (derecha)

Como podemos apreciar los cortantes actuantes en la viga no supera el cortante resistente

propuesto con un arreglo de 1 3/8": 1 a .05, 9 @ .125, rto. @ .15 c/ext, lo cual puede

resistir:

b = 30 cm h = 60 cm rec = 3 cm d = 65 cm f'c = 210 kg/cm2

fy = 4200 kg/cm2

Estribo = 0.71 cm2 Vc = 8.83 ton Vs = 24.36 ton s = 9.5 cm Separacin a usar

2h = 140 cm

Concluyendo que el estribaje propuesto es el correcto.

DISEO DE MURO DE ALBAILERIA Se proceder a la verificacin del muro de albailera correspondiente al Modulo, cuyo muro se

encuentra ubicado en el Eje E.



Diseo Final de Muro de Albaileria



DISEO DE COLUMNAS

Story Column Load P (Tonf) M2 (Tonf-m) M3 (Tonf-m)

STORY3 C23 14CM17CV -22.82 -0.001 1.417

STORY3 C23 14CM17CV -20.41 0 -1.173

STORY3 C23 14CM17CV -16.66 0 -0.224

STORY3 C23 09CMSX MAX -15.71 0.001 -0.771

STORY3 C23 09CMSX MAX -14.25 0.003 -1.617

STORY3 C23 09CMSX MAX -9.88 0.003 -0.623

STORY3 C23 09CMSX MIN -7.99 0.009 -1.47

STORY3 C23 09CMSX MIN -18.18 100.126 1.585

STORY3 C23 09CMSX MIN -16.02 64.732 -0.95

STORY3 C23 09CMSY MAX -13.44 64.703 -0.072

STORY3 C23 09CMSY MAX -12.59 50.785 -0.612

STORY3 C23 09CMSY MAX -11.28 29.275 -1.256

STORY3 C23 09CMSY MIN -8.22 29.251 -0.449

STORY3 C23 09CMSY MIN -6.53 1.424 -1.173

STORY3 C23 09CMSY MIN -21.09 -100.128 0.785

STORY3 C23 125CMCVSX MAX -18.94 -64.731 -1.035



STORY3 C23 125CMCVSX MIN -13.03 -29.268 -1.446



STORY3 C23 125CMCVSY MAX 0.01 2.487 6.423

STORY3 C23 125CMCVSY MAX 2.16 1.607 -0.458

STORY3 C23 125CMCVSY MAX -2.36 1.606 1.407

STORY3 C23 125CMCVSY MIN -1.51 1.262 -0.173

STORY3 C23 125CMCVSY MIN -0.21 0.73 -0.088

STORY3 C23 125CMCVSY MIN -4.55 0.729 0.386

STORY2 C23 14CM17CV -2.86 0.045 -0.533

STORY2 C23 14CM17CV -39.28 -2.49 -4.053

STORY2 C23 14CM17CV -37.12 -1.606 -1.526

STORY2 C23 09CMSX MAX -26.26 -1.605 -1.792

STORY2 C23 09CMSX MAX -25.41 -1.259 -1.122

STORY2 C23 09CMSX MAX -24.11 -0.723 -2.614



STORY2 C23 09CMSX MIN -12.45 -0.723 -1.418

STORY2 C23 09CMSX MIN -10.76 -0.028 -1.91

STORY2 C23 09CMSX MIN -10.18 100.125 0.984

STORY2 C23 09CMSY MAX -8.63 64.732 -0.487

STORY2 C23 09CMSY MAX -7.53 64.703 0.006

STORY2 C23 09CMSY MAX -6.92 50.785 -0.293

STORY2 C23 09CMSY MIN -5.98 29.275 -0.566

STORY2 C23 09CMSY MIN -4.76 29.251 -0.168

STORY2 C23 09CMSY MIN -3.54 1.422 -0.525

STORY2 C23 125CMCVSX MAX -13.09 -100.129 0.184






STORY2 C23 125CMCVSY MAX -4.09 -1.409 -0.622



STORY2 C23 125CMCVSY MIN 3.55 1.606 1.486



STORY1 C23 14CM17CV -1.09 0.729 0.667

STORY1 C23 14CM17CV 0.13 0.043 0.115

STORY1 C23 14CM17CV -31.28 -2.49 -4.654

STORY1 C23 09CMSX MAX -29.73 -1.606 -1.063

STORY1 C23 09CMSX MAX -20.35 -1.605 -1.713

STORY1 C23 09CMSX MAX -19.74 -1.259 -0.804

STORY1 C23 09CMSX MIN -18.8 -0.723 -1.924

STORY1 C23 09CMSX MIN -8.98 -0.723 -1.137

STORY1 C23 09CMSX MIN -7.76 -0.03 -1.262

DISPOSICION DE REFUERZO EN COLUMNA T



DIAGRAMAS DE INTERACCION DE COLUMNA T

Se muestra los respectivos diagramas de interaccin de la columna y se puede apreciar que las combinaciones P-M caen dentro del diagrama por lo que se considera que el diseo es correcto. DISEO DE CIMENTACION Verificacin de Esfuerzos en el terreno

Modelacion Tridimensional dela Cimentacin



Del Anlisis Estructural tenemos:

Esfuerzos sobre el terreno, se pude visualizar que no supera el 11.80 ton/m2 (1.18 kg/cm2)

Diagramas de Momentos Flectores de Zapatas Aisladas

Diseo Final De Zapata.



Se procedera a disear la viga de cimentacion de 30x70 correspodiente al eje 1 del mdulo. A

continuacin se detalla el proceso:

Diagramas de Momentos Flectores de las Vigas de Cimentacin



BIBLIOGRAFA

1. Norma Tcnica de Edificacin E.020 Cargas. SENCICO. 2006.

2. Norma Tcnica de Edificacin E.030 Diseo Sismorresistente. SENCICO. 2006.

3. Norma Tcnica de Edificacin E.050 Suelos y Cimentaciones. SENCICO. 2006.

4. Norma Tcnica de Edificacin E.060 Concreto Armado. SENCICO. 2009.

5. Norma Tcnica de Edificacin E.070 Albailera. SENCICO. 2006.

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