EXPEDIENTE TECNICO
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS
DISEÑO ESTRUCTURAL
PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE
PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
ANCASH"
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOCAL COMUNAL, Monografías, Ensayos de Matemáticas Orientadas a las Enseñanzas Académica
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOCAL COMUNAL, CON DESPLAZAMIENTO, RIGIDEZ, MOMENTOS, SISMO, ETC
Tipo: Monografías, Ensayos
2019/2020
1 / 25
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MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS
DISEÑO ESTRUCTURAL
PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS
INTRODUCCION
El objetivo de esta memoria es realizar el DISEÑO ESTRUCTURAL, del “EXPEDIENTE TÉCNICO “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI – ANCASH". Se ha considerado un análisis de la estructura considerando las cargas especificadas en la Norma Peruana de Cargas E-20, para las cargas sísmicas E.030 y E.060 para el diseño de los elementos estructurales. El diseño estructural de la edificación de pórticos y placas de albañilería confinada, con entrepiso unidireccional aligerado, losa aligerada, y cimentación a base de zapatas aisladas, con vigas de cimentación diseñadas fundamentalmente para fuerzas producidas por carga muerta, carga viva y carga por acción sísmica. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS El presente proyecto tiene como objetivo fundamental, lograr de manera económica y resistente una estructura capaz de resistir los esfuerzos producidos por las cargas estáticas y dinámicas a lo largo de su vida útil. También es importante mencionar que el criterio general de estructuración ha sido concebir las edificaciones con adecuada rigidez lateral en sus dos direcciones principales, para lo cual se ha recurrido a considerar pórticos de concreto armado y muros de corte. Normatividad : Se considera en el DISEÑO ESTRUCTURAL los análisis sugeridos en:
- Capítulo E020 Cargas. - Capítulo E030 Diseño Sismo Resistente. - Capítulo E060 Concreto Armado. - Capítulo E070 Albañilería. - Capítulo E.050 “Suelos y Ciemntaciones” - A.C.I. 318 – 2008 (American Concrete Institute) - Building Code Requirements for Structural Concrete. 3. CONSIDERACIONES INICIALES Se ha establecido una estructura regular destinado al uso de Local Comunal, el cual consta con 02 niveles, siendo el techo inclinado a dos aguas. Se trata de una construcción cuyo material predominante es concreto, con resistencia característica a la compresión a los 28 días de 210 Kg/cm2. Se ha dispuesto que el primer nivel tendrá una altura de 3.15mts, y el 2do piso de 6.25mts de altura, en el 1er caso considerado de piso a piso y el 2do de piso a cumbrera (Ver fig. 01). Fig. 01: Configuración en perfil de la edificación La estructuración está basada en columnas y muros de albañilería que PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS constituyen el sistema principal resistente a fuerza lateral. Los elementos de cierre consistirán en muros de albañilería, por lo que se considerarán sus pesos durante el análisis. Fig. 02: Configuración estructural en planta de la edificación
4. UBICACIÓN La construcción del presente proyecto, se realizará en la localidad de Pariayoc, Distrito de San Marcos, Provincia de Huari, Región Ancash. 5. PLANTEAMIENTO ESTRUCTURAL Se ha planteado un sistema estructural de pórticos de concreto armado y muros de albañilería como solución a las solicitaciones de carga y esfuerzos empleando pórticos (columnas y vigas) y muros de albañilería. Los ambientes y demás estructuras estarán cimentadas sobre zapatas aisladas y vigas de cimentación como elementos resistentes predominantes, especificando su estructuración en base a estructuras de concreto armado. El trabajo realizado incluido la revisión por resistencias a cargas verticales, así como la rigidez y resistencia ante solicitaciones sísmicas para cada uno de los módulos, ha tomado en cuenta las cargas y combinaciones de diseño sísmico de acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación E.030 de Diseño Sismo Resistente. De los resultados obtenidos se procedió a dimensionar el refuerzo y detallar todos los elementos estructurales por el método de rotura. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS El proyecto cuenta con estudio de mecánica de suelos elaborado por el laboratorio de suelos GeoStruc realizado a una profundidad de 1.80m de altura. A continuación se muestra los principales parámetros: q = 1.94 kg/cm La cimentación considerada está conformada básicamente por zapatas conectadas con vigas de cimentación y zapatas aisladas, además de cimientos corridos. En caso de no encontrar terreno firme se colocaran sub_zapatas, con la finalidad de llegar a este. El módulo de Elasticidad del concreto, Ec, se calcula usando la expresión de la sección 8.5 del ACI 318 2011, cuyas unidades en Kg/cm^2 se muestran a continuación: El módulo de corte, Gc se calcula mediante la siguiente relación y es determinada automáticamente por el programa. Como se indicó en el apartado anterior, se trabajará con concreto reforzado y albañilería, cuyas propiedades se muestran a continuación: Fig. 03: Definición de las propiedades del Material concreto PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS Fig. 04: Definición de las propiedades del Material Albañilería
7. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA Se construirán un local comunal de uso múltiple con oficinas; el primer módulo es auditórium más servicios higiénicos, el segundo módulo es de administración, oficinas diversas más servicios higiénicos. Las edificaciones en las estructuras presentan las siguientes disposiciones: Los edificios están conformados de la siguiente forma: presenta una concepción estructural basada en pórticos de concreto armado y muros de albañilería. La cimentación de todos los módulos será con zapatas aisladas y Vigas de Cimentación. En todos los casos la cimentación se apoyará sobre el terreno a una profundidad mínima de 1.50m con respecto a la rasante del terreno explanado. Los techos en las edificaciones son con tímpanos de ladrillo y tijerales de madera tornillo, las que soportan las correas de 2.0”x 3.0” y la cobertura de teja andina. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS Para los elementos de confinamiento se utilizará concreto f´c = 210 Kg/cm2., con armadura de Acero fy = 4200 Kg/cm2. y diámetros según especifican los planos. La tabiquería debidamente confinada y en donde se indique se aislará mediante juntas con Teknoport de 1", las mismas que se cubrirán con mortero practicándose bruñas.
8. ANÁLISIS DE CARGAS Para el análisis de las cargas de gravedad se ha tomado como densidad lo siguiente: Concreto reforzado : 2400 Kg/m Muros de albañilería : 1,800 Kg/m Alijerado : 300 kg/cm Cargas Permanentes: Acabados : 100 Kg/m Cargas Vivas: Techo (Cobertura Teja Andina) : 50 kg/m 9. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES Cemento : Cemento Pórtland tipo I Concreto f’c : 210 Kg/cm Acero fy : 4,200 Kg/cm Módulo Poisson : μ=0. 10. ANÁLISIS SÍSMICO (PARÁMETROS DE DISEÑO) Se menciona que el presente análisis es del tipo dinámico tridimensional por superposición espectral modal mediante la inducción de movimientos en el terreno (en dos direcciones perpendiculares) a través del espectro de respuesta de pseudos-aceleraciones de la actual Norma E.030 de Reglamento Nacional de Edificaciones, considerando como criterio de combinación, la combinación cuadrática completa de los efectos modales (CQC). También se ha considerado, dos desplazamientos horizontales y un giro en planta con un amortiguamiento del 5%. El cálculo de la masa por piso para el análisis espectral modal está basado en el peso por piso, para el cual se ha considerado el peso de los acabados, peso de los elementos estructurales (vigas, columnas,), peso de los muros (tabiques) y agregando un porcentaje de la sobrecarga que de acuerdo a la actual norma técnica de edificación E.030 (2016), para edificaciones de categoría A, se toma el 50% de la sobrecarga. Para el análisis, como se mencionó, se hace uso de un espectro inelástico de pseudo aceleraciones en cada una de las direcciones analizadas, que consiste en hallar valores de aceleración absoluta (Sa= (ZUSC/R).g, respecto a diferentes períodos T. PARÁMETROS EMPLEADOS PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO: SISMO: PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS ESPECTRO DE SISMO SEGÚN EL PROYECTO DE LA NORMA E.030- a) Zonificación, Según E.030-2016 (2.1) Zona: 3 → Z = 0. b) Parámetros de Sitio, Según E.030-2016 (2.4) Perfil Tipo: S2→S = 1.15, TP = 0.60, TL = 2. c) Categoría del Edificio, Según E.030-2016 (3.1) Categoría: esencial A → U = 1. d) Coeficiente Básico de Reducción de Fuerzas Sísmicas, Según E.030-2016 (3.4) Categoría: Concreto Armado: dual Ro = 8 y 3 e) Restricciones de Irregularidad, Según E.030-2016 (3.7) Restricciones: No se permiten irregularidades f) Factores de Irregularidad, Según E.030-2016 (3.6) Irregularidad en Altura, Ia: 01 → Regular Ia = 1 Irregularidad en Planta, Ip: 01 → Regular Ip = 1 g) Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas, Según E.030- 2016 (3.8) R = R0 x Ia x Ip = 7 Siendo: Z = FACTOR DE ZONA : 0.35g (Zona 3, Ancash) U = FACTOR DE USO : 1.50 (Categoría A, edif. esenciales) C = FACTOR DE AMPLIF. SÍSMICA : 2. S = FACTOR DE SUELO : 1.15 (S2). R= COEFICIENTE DE REDUCCIÓN : 8 y 3 g = GRAVEDAD : 9.81 m/seg Sa = ACELERACIÓN ABSOLUTAL PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
Sa =
ZUCS
R
. g
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11. DISEÑO EN CONCRETO REFORZADO Las vigas, columnas y muros de contención en concreto reforzados se han diseñado por el Método de Resistencia Última o Rotura. Deberá respetarse las especificaciones de las Normas del ACI-318 y el Reglamento Nacional de Edificaciones (Normas Técnicas E.020, E.030, E.050, E.060) 12.PRESENTACIÓN Los planos se han elaborado, en coordinación con los planos definitivos de arquitectura y demás especialidades, tomando en cuenta la magnitud de la edificación se muestra a escalas de 1/75 para plantas, 1/50, 1/25, 1/20 ,1/10 para detalles, etc. Las especificaciones básicas están puestas en los referidos planos. 13. ANÁLISIS ESTRUCTURAL Para determinar los esfuerzos axiales, cortantes, momentos y deformaciones se ha utilizado el programa de cálculo estructural ETABS V.17.0.1 y bibliografía especializada. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS Los desplazamientos encontrados mediante el análisis lineal elástico con ayuda del programa de cálculo, han sido afectados por 0.75R, tal como indica la norma, dando como resultado valores menores a los desplazamientos máximos permitidos. 14.DEFINIR COMBINACIONES DE CARGA DE DISEÑO. Las combinaciones de diseño se realizarán empleando los coeficientes de amplificación dados en la norma peruana. ✓ U = 1.4 CM + 1.7 CV ✓ U = 1.25 (CM + CV ) ± Cs ✓ U = 0.9 CM ± Cs Combinación de cargas de diseño. ✓ U1 = 1.4 CM + 1.7CV ✓ U2 = 1.25(CM + CV ) + Cs ✓ U3 = 1.25(CM + CV ) - Cs ✓ U4 = 0.9 CM + Cs ✓ U5 = 0.9 CM - Cs ✓ ENVCS = U1+U2+U3+ U4+ U A continuación se presentan las combinaciones con las cuales se va a verificar las presiones actuantes sobre el terreno para diseño de cimientos. ✓ U = CM + CV ✓ U = CM + CV ± 0.8Cs 15.ANALISIS ESTRUCTURAL CON SOFTWARE DE USO INTERNACIONAL Para el cálculo estructural se ha realizado en forma virtual y con apoyo de un software. Para cuyo efecto se ha utilizado el paquete Etabs 17.0.1, El sistema estructural del modelo del módulo se muestra a continuación: Fig. Nº 05: Diseño en planta de local cultural – piso 01 PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS Fig. Nº 08: Diseño en planta de local cultural – Elevación Lateral. Fig. Nº 09: Diseño en planta de local cultural – Elevación Frontal. Fig. Nº 10: Diseño en planta de local cultural – Vista 3D. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS 16.DEFINICION Y ASIGNACION DE PATRONES DE CARGA El paso siguiente es la creación de los tipos de carga que actuarán en la edificación que se definen mediante patrones de carga. Activando este comando, ETABS nos mostrará la ventana "Define Load Patterns" en donde definiremos los nombres y tipos de cargas estáticos que intervienen en este proyecto. Los patrones de carga que crearemos son los siguientes: Peso Propio: Lo proporciona y calcula el programa, llevará como nombre "Peso Propio" y será del Tipo "Dead"; no se asignará carga con este patrón. Carga Muerta: Proporcionado por el peso de elementos y materiales que forman parte del edificio, tales como luminarias, acabados de cielo raso, piso terminado, tabiquerías internas como muros de subdivisión, etc. Su nombre será "CM" y será del Tipo "Super Dead" Carga Viva de Entrepiso: Esta dado por los componentes móviles en el edificio, tales como, escritorios, mesas y sillas, estantes, mostradores, nosotros, etc. Su nombre será "CV" y será del Tipo "Reducible Live" o Carga Viva de Techo: Generalmente considera el peso de las personas que intervendrán en la colocación de las luminarias, acabados, colocación de coberturas e instrumentos. Su nombre será "CVT" y será del Tipo "Roof Live" Carga Sísmica Estática X & Y (Cs): Representa la fuerza inercial horizontal producida por el peso total del edificio, calculado de acuerdo la normativa o código de diseño de cada país. Su nombre será "Sismo X" y "Sismo Y" y será del Tipo "Seismic". Se define los patrones: PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE SAN MARCOS Carga en Vigas Calculando el peso propio de las vigas, descontando la altura de la losa aligerada de 0.20 m PISO 01 Pe(kg/m³ ) Peso de la V.P. = x x x x = (^) 8410.5 kg x x x x = 4927.5 kg Peso de la V.A. = x x x x = 14904 kg Peso de la V.CH. = x x x x = 1003.5 kg 29,245.50 kg/m² PISO 02 Pe(kg/m³ ) Peso de la V.P. = x x x x = 8410.5 kg x x x x = 4927.5 kg Peso de la V.A. = x x x x = 14904 kg 28,242.00 kg/m² TECHO Pe(kg/m³ ) Peso de la V.A. (TE) = x x x x = 4,458.00 kg/m² Total = 61,945.50 kg Peso de Vigas por m2 = / ( ) = kg/m² Asumo por redondeo un valor de = kg/m² 0.25 0.25 6.69 2,400 1. 61,945.50 175.77 352. 352. 0.25 0.25 7.43 2,400 4. b(m) h(m) L(m) N Vigas 0.25 0.45 3.65 2,400 5. 0.25 0.45 3.12 2,400 10. b(m) h(m) L(m) N Vigas 0.25 0.45 3.65 2,400 5. 0.25 0.45 3.45 2,400 16. 0.45 3.12 2,400 10. b(m) h(m) L(m) 0.25 0.45 3.45 2,400 16. N Vigas
Carga en Columnas Asumimos el peso propio para una columna de 0.35x0.35 y una altura de 3.15 m PISO 01 Peso de la Columna c-1 = x x x x = 4,880.40 kg c-2 x x x x = 4,880.40 kg c-3 x x x x = 8,964.00 kg PISO 02 Peso de la Columna c-1 = x x x x = 3,234.00 kg c-2 x x x x = 3,234.00 kg c-3 x x x x = 5,940.00 kg TECHO P. de Columna(TE) c-2 = x x x x = 1,787.52 kg = 32,920.32 kg Peso de Colum. por m2 = / ( ) = kg/m² Asumo por redondeo un valor de = kg/m² b(m) h(m) L(m) Pe(kg/m³ ) N Columnas 2,400.00 4. 0.35 0.35 2.75 2,400.00 4. 0.40 0.25 2.75 2,400.00 9. Total 32,920.32 175.77 187. 210. 0.35 0.35 1.52 2,400.00 4. b(m) h(m) L(m) Pe(kg/m³ ) N Columnas 0.35 0.35 2. 0.40 0.25 4.15 2,400.00 9. 0.35 0.35 4.15 2,400.00 4. b(m) h(m) L(m) Pe(kg/m³ ) N Columnas 0.35 0.35 4.15 2,400.00 4. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –
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Encontrando el WD:
Peso Propio del Techo Aligerado : Kg/m
Peso de Vigas : Kg/m
Peso de Columnas : Kg/m
Peso de la Tabiqueria : Kg/m
Kg/m
Peso de los Acabados : Kg/m
WD : Kg/m
Encontrando el WL:
Sobrecarga : Kg/m
Techo : Kg/m
SEGÚN RNE (NORMA E-020) WL Kg/m
17.PROCEDIMIENTO PARA LA ASIGNACIÓN DE CARGA.
Carga Muerta : A continuación se realizará mediante el comando Shell Loads/Uniform para asignar las cargas de peso de ladrillo y acabados en áreas, y mediante el comando Frame Loads/distributed para asignar cargas de muros en forma lineal. Finalmente la asignación de las cargas quedará como se muestra en la Figura, quedando lista para el metrado de peso sísmico que van a actuar en la cortante de la edificación. PROYECTO: “CREACION DEL LOCAL CULTURAL Y USOS MULTIPLES EN LA LOCALIDAD DE PARIAYOC EN EL CENTRO POBLADO DE RANCAS, DISTRITO DE SAN MARCOS – HUARI –