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MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N°
MEMORIA DESCRIPTIVA - ESTRUCTURAS
1. GENERALIDADES La presente memoria corresponde al Proyecto de Estructuras del Expediente Técnico CONSTRUCCION DE AMBIENTE ADMINISTRATIVO, EN EL(LA) MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE ISLAY DISTRITO DE MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N°2510676, ubicado en el Distrito de Molledo, Provincia de Islay, Departamento del Arequipa. El propósito de esta memoria es facilitar una mejor comprensión del Proyecto de Estructuras, particularmente de los planos de estructuras y los correspondientes detalles constructivos a nivel de obra. En tal sentido, esta memoria se complementa con los demás documentos técnicos del proyecto, tales como: a) Planos de Arquitectura Es importante señalar que la geometría general del proyecto tiene que ajustarse estrictamente a lo prescrito por el proyecto de arquitectura. Para un adecuado comportamiento estructural el proyecto considera la construccion de 2 ambientes de edificación, cada uno de los cuales posee una estructura según lo indicado en planos de construccion. El planteamiento estructural adoptado responde principalmente a los requerimientos de disponer un sistema adecuado para resistir fuerzas de gravedad y fuerzas laterales según los códigos vigentes. Por tal razón, la estructura de soporte está constituida por pórticos de concreto armado. Seguidamente se describen los diferentes elementos estructurales del proyecto:
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° 1.1. CIMENTACIÓN Según los requerimientos de cargas, se ha diseñando estructuras monolíticas de cimentación de concreto armado, los que cuentan con zapatas Z-1 y Z-2. Todas las zapatas tienen un solado de concreto simple, el cual se coloca directamente sobre el suelo de cimentación, el mismo que es de un espesor de e=0.10 m. Los detalles de cada uno de estos sistemas de cimentación se muestran en los planos de estructuras. 1.2. PORTICOS DE CONCRETO ARMADO Los pórticos de concreto armado tienen la función de resistir las solicitaciones de cargas provenientes del peso propio, sobrecargas y solicitaciones sísmicas a las que está sometida la estructura, estos elementos están formados por la unión monolítica de columnas y vigas y están dispuestos ortogonalmente según los ejes en planta de los bloques de edificación. 1.3. SISTEMAS DE TECHO El sistema de piso consiste en losas aligeradas de concreto armado de 0.20 m de espesor, el mismo que cumple la función estructural de diafragma y permite distribuir en forma uniforme las cargas horizontales en cada uno de los elementos de soporte. Este sistema de piso se apoya sobre las vigas que están dispuestas en todos los ejes estructurales de los bloques edificación, según las dos direcciones ortogonales principales en planta.
2. METODOS DE ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL Para el análisis estructural y el diseño de los elementos mecánicos que actúan en los diferentes elementos resistentes se han empleado métodos y criterios concordantes con el comportamiento de cada uno de los sistemas resistentes. Las estructuras de concreto se han diseñado según el Método de Resistencia, cuyos factores de amplificación de carga y factores de reducción de resistencia están prescritos por la Norma Técnica de Edificación E-060 del Reglamento Nacional de Edificaciones. Todas las estructuras han sido diseñadas para soportar adecuadamente las cargas verticales provenientes de sus propios pesos, pesos muertos y sobrecargas; así como las cargas originadas por movimientos sísmicos. 3. REGLAMENTOS Y NORMAS Como se ha referido anteriormente, para el diseño de los diferentes elementos resistentes de la edificación se han aplicado los requisitos mínimos de seguridad prescritos por el Reglamento Nacional de Edificaciones vigente y de sus Normas Técnicas pertinentes para el presente caso, y que son las siguientes: a) Norma de Cargas E.020. b) Norma de Diseño Sismorresistente E.030. c) Norma de Suelos y Cimentaciones E.050. d) Norma de Concreto Armado E.060. 4. RELACION DE PLANOS ESTRUCTURAS E1-01: Cimentación de Ambientes Administrativos. E1-02: Columnas de Ambientes Administrativos. E1-03: Losas Aligerada Ambientes Administrativos. E1-04: Detalles y Especificaciones Tecnicas.
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5. : MEMORIA DE CALCULO DEL PROYECTO ESTRUCTURAL 5.1. Objetivo El objetivo de esta memoria es analizar y diseñar mediante un software que servirá de complemento, sustento a los planos de estructuras y proporcionar una mejor comprensión de todo el Proyecto Estructural. 5.2. Descripción del proyecto Uso: Ambientes Administrativos Número de Pisos: 01 Altura: 3.00. Materiales Muros: Albañilería de 15 cm y 25 cm Materiales Columnas: Concreto armado Materiales Vigas: Concreto armado Losa techo: Aligerada con ladrillo de techo y viguetas de C° A° Cabe mencionar que las especialidades de arquitectura, eléctricas, sanitarias y comunicaciones están compatibilizadas con estructuras. 5.3. Propiedades de los materiales y normas utilizadas CONCRETO ARMADO Para las estructuras de Muro de Contención, zapatas, vigas de cimentación, placas, columnas, vigas, losa aligerada, losa maciza. Resistencia a la compresión f'c= 210 Kg/cm² Peso Específico ɣc= 2400 Kg/cm³ Módulo de Elasticidad Ec=15000√f'c= 217370.65 Kg/cm² Módulo de Corte G=0.417Ec= 90643.56 Kg/cm² Módulo de Poisson μ= 0. ACERO DE REFUERZO GRADO 60 Resistencia a la Fluencia f'y= 4200 Kg/cm² Módulo de Elasticidad E= 2.00E+06 Kg/cm³
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MURO DE ALBAÑILERIA
Resistencia a la compresión unidad de ladrillo fm= 45 Kg/cm² Peso Específico ɣm= 1900 Kg/cm³ Módulo de Elasticidad Em=500fm= 22500.00 Kg/cm² Módulo de Corte Gm=0.4Em= 9000.00 Kg/cm² Módulo de Poisson μ= 0. Para el diseño de los diferentes elementos resistentes de concreto armado de la edificación se han aplicado los requerimientos mínimos de seguridad prescritos por el Reglamento Nacional de Edificaciones vigente y de sus Normas Técnicas pertinentes para el presente caso, y que son las siguientes: Norma E-020: Cargas Norma E-030: Diseño Sismorresistente Norma E-050: Mecánica de Suelos Norma E.060: Diseño en Concreto Armado Norma E.070: Diseño en Albañilería A.C.I. 318 – 2008 (American Concrete Institute) Building Code Requirements for Structural Concrete 5.4. Criterios de Estructuración Debido que mientras más compleja es la estructura, más difícil resulta predecir su comportamiento sísmico, es recomendable que la estructura sea lo más simple y sencilla de manera que la idealización necesaria para su análisis sísmico sea lo más real posible. También debe evitarse que los elementos no estructurales distorsionen la distribución de fuerzas consideradas, pues generan fuerzas en elementos que no fueron diseñadas para esas condiciones. Por ello es recomendable seguir los siguientes criterios para la estructuración del proyecto estructural. Simplicidad y Simetría La estructura debe ser lo más simple posible como también la simetría en ambas direcciones es recomendable para evitar efectos torsionales.
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Para la cimentación de la edificación se buscará una acción integral del cimiento corrido que se dispondrá, frente a las solicitaciones de sismo, considerándose luego en el diseño los momentos de volteo y la transmisión de la cortante basal de la estructura a la cimentación. Diseño en concreto armado En el diseño de flexión se debe buscar la falla por tracción evitando la falla por compresión. En elementos sometidos a flexión y cortante dar más capacidad por cortante buscando evitar la falla por corte. En elementos sometidos a compresiones importantes confinar al concreto con refuerzo de acero transversal. Diseñar los elementos continuos con cuantías de acero en tracción y en compresión que permita la redistribución de momentos y una adecuada ductilidad. Diseñar las columnas con mayor capacidad de resistir momentos que las vigas, de tal manera que las rotulas plásticas se formen en los extremos de las vigas y no en las columnas. En elementos sometidos a flexo compresión y cortante (columnas y muros) dar más capacidad por cortante que por flexión. 5.5. Cargas actuantes Las cargas actuantes están de acuerdo a la Norma de Cargas E.020, donde se tiene los pesos unitarios de los distintos materiales empleados en la construcción, así como también las distintas sobre cargas en función al tipo de uso de la edificación. Cargas permanentes o muerta Para el metrado de las cargas muertas se considera las generadas por el peso propio de los diferentes elementos estructurales y no estructurales de la edificación calculados en base al peso unitario de cada material. Concreto armado 2400 Kg/m³ Albañilería de unidades de arcilla solida 1800.00 Kg/m³ Albañilería de unidades de arcilla hueca 1350.00 Kg/m³ Losa aligerada de 20cm (ladrillo de techo) 300 Kg/m² Cielo raso de arena fina y cemento 40 Kg/m² Piso terminado (contrapiso y acabados) 140 Kg/m²
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Cargas no permanentes Generadas por las cargas vivas que actúan según la función que cumple la edificación. Ambientes Administrativos 250 Kg/m² Techo azotea 100 Kg/m² 5.6. Consideraciones del análisis estructural según E- El análisis estructural tiene la finalidad de calcular los esfuerzos internos, así como también las deformaciones en los elementos estructurales, para lo cual se desarrollará un modelo tridimensional para el análisis donde se considerará una distribución de masas y rigideces. Para el cálculo de estas fuerzas se aplicaron métodos elásticos lineales. Para el análisis Dinámico y la comprobación por el análisis estático se tiene los siguientes parámetros según norma E-030: Zonificación El territorio nacional se considera dividido en cuatro zonas. La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en la información neotectónica. A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la tabla. Este factor se interpreta como la aceleración máxima horizontal en suelo rígido con una probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años. El factor Z se expresa como una fracción de la aceleración de la gravedad.
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° valores correspondientes a cada estrato cohesivo. Este método también es aplicable si se encuentran suelos heterogéneos (cohesivos y granulares). En tal caso, si a partir de 𝑁̅60 para los estratos con suelos granulares y de 𝑆̅ 𝑢 para los estratos con suelos cohesivos se obtienen clasificaciones de sitio distintas, se toma la que corresponde al tipo de perfil más flexible. Los tipos de perfiles de suelos son cinco: Parámetros de Sitio (S, TP y TL) Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizándose los correspondientes valores del factor de amplificación del suelo S y de los períodos TP y TL. Factor de Amplificación Sísmica (C) De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación sísmica (C), este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la aceleración estructural respecto de la aceleración en el suelo, por las siguientes expresiones:
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Siendo: T: Período fundamental de vibración para cada dirección se estima con la siguiente expresión: Donde: CT = 35 Para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean únicamente: a) Pórticos de concreto armado sin muros de corte. b) Pórticos dúctiles de acero con uniones resistentes a momentos, sin arriostramiento. CT = 45 Para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean: a) Pórticos de concreto armado con muros en las cajas de ascensores y escaleras. b) Pórticos de acero arriostrados. CT = 60 Para edificios de albañilería y para todos los edificios de concreto armado duales, de muros estructurales, y muros de ductilidad limitada. Categoría, Sistema Estructural y Regularidad de las Edificaciones Cada estructura está clasificada de acuerdo con las categorías indicadas. El factor de uso o importancia (U), se usa según la clasificación que se haga.
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Sistemas Estructurales Los sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente en cada dirección de análisis. Cuando en la dirección de análisis, la edificación presente más de un sistema estructural, se toma el menor coeficiente Ro que corresponda.
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Regularidad Estructural Las estructuras se clasifican como regulares o irregulares para los fines siguientes: a) Cumplir las restricciones de la tabla CATEGORÍA Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES. b) Establecer los procedimientos de análisis. c) Determinar el coeficiente R de reducción de fuerzas sísmicas. Estructuras Regulares. Son las que, en su configuración resistente a cargas laterales, no presentan las irregularidades en altura y planta. En estos casos, el factor Ia e Ip es igual a 1,0. Estructuras Irregulares. Son aquellas que presentan una o más de las irregularidades en altura y planta. Si se obtuvieran valores distintos de los factores Ia o Ip para las dos direcciones de análisis, se toma para cada factor el menor valor entre los obtenidos para las dos direcciones. IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Factor de Irregularidad Ia
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Existe irregularidad torsional cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, el máximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio (Δ max) en esa dirección, calculado incluyendo excentricidad accidental, es mayor que 1, veces el desplazamiento relativo promedio de los extremos del mismo entrepiso para la misma condición de carga (Δ prom). Este criterio sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y sólo si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50% del desplazamiento permisible indicado en la Tabla N° 11. Irregularidad Torsional Extrema Existe irregularidad torsional extrema cuando, en cualquiera de las direcciones de análisis, el máximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio (Δ max) en esa dirección, calculado incluyendo excentricidad accidental, es mayor que 1,5 veces el desplazamiento relativo promedio de los extremos del mismo entrepiso para la misma condición de carga (Δ prom). Este criterio sólo se aplica en edificios con diafragmas rígidos y sólo si el máximo desplazamiento relativo de entrepiso es mayor que 50% del desplazamiento permisible indicado en las restricciones de irregularidad.
Esquinas Entrantes La estructura se califica como irregular cuando tiene esquinas entrantes cuyas dimensiones en ambas direcciones son mayores que 20% de la correspondiente dimensión total en planta.
Discontinuidad del Diafragma La estructura se califica como irregular cuando los diafragmas tienen discontinuidades abruptas o variaciones importantes en rigidez, incluyendo aberturas mayores que 50% del área bruta del diafragma. También existe irregularidad cuando, en cualquiera de los pisos y para cualquiera de las direcciones de análisis, se tiene alguna sección transversal del diafragma con un área neta resistente menor que 25% del área de la sección transversal total de la misma dirección calculada con las dimensiones totales de la planta.
Sistemas no Paralelos Se considera que existe irregularidad cuando en cualquiera de las direcciones de análisis los elementos resistentes a fuerzas laterales no son paralelos. No se aplica si los ejes de los pórticos o muros forman ángulos menores que 30° ni cuando los elementos no paralelos resisten menos que 10% de la fuerza cortante del piso.
Restricciones a la Irregularidad De acuerdo a su categoría y la zona donde se ubique, la edificación se proyecta respetando las restricciones a la irregularidad de la siguiente tabla:
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Coeficiente de Reducción de las Fuerzas Sísmicas, R El coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas se determina como el producto del coeficiente Ro y de los factores Ia e Ip. Estimación del Peso (P) El peso (P) se calcula adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determina de la siguiente manera: a) En edificaciones de las categorías A y B, se toma el 50% de la carga viva. b) En edificaciones de la categoría C, se toma el 25% de la carga viva. c) En depósitos, se toma el 80% del peso total que es posible almacenar. d) En azoteas y techos en general se toma el 25% de la carga viva. e) En estructuras de tanques, silos y estructuras similares se considera el 100% de la carga que puede contener. Resumen RESUMEN LOS PARAMETROS Zonificación ZONA=3^ Z=0.35 Distrito de Mollendo^ - Arequipa Condiciones Geotécnicas S Vs=180 m/s a 500 m/s, N60=15 a 50 y Su=50 Kpa a 100 Kpa Parámetros de Sitio S=1. TP=0.6 segundos TL=2 segundos Categoría de la Edificación U=1 Edificaciones Comunes Sistema Estructural
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Configuración de ejes X e Y de la edificación Alternativamente, la respuesta máxima podrá estimarse mediante la COMBINACION CUADRATICA COMPLETA (CQC) de los valores calculados para cada modo. Parámetro Sísmico Considerado según Estudio de Suelos Mediante los criterios para la norma E- DATOS FACTORES DATOS DIR X-X DIR Y-Y Z 0.35 R O 8 8 U 1.00 Ia 1.00 1. S 1.15 Ip 1.00 1. TP 0.60 R 8 8 TL 2.00 g 1
Las propiedades elásticas del suelo de cimentación fueron adoptadas a partir de tablas e investigaciones publicadas de acuerdo al Estudio de Suelos. Presión por Carga Admisible 2.37 Kg/cm Relación de Poisonn 0. Módulo de Elasticidad 600 Kg/cm Asentamiento permisible 2.50 Cm
MOLLENDO, PROVINCIA DE ISLAY, DEPARTAMENTO DE AREQUIPA CON CÓDIGO ÚNICO N° Factor de forma 2.33 m/m Asentamiento 0.60 cm C T Sa Dir X-X Sa Dir Y-Y C T Sa Dir X-X Sa Dir Y-Y 2.50 0.00 1.234 1.234 1.67 0.90 0.823 0. 2.50 0.02 1.234 1.234 1.58 0.95 0.779 0. 2.50 0.04 1.234 1.234 1.50 1.00 0.740 0. 2.50 0.06 1.234 1.234 1.36 1.10 0.673 0.
