FACULTAD DE INGENIERIA CIVILANALISIS ESTRUCTURALII ALUMNOS:GUERRA PAUCAR CARLOS EDUARDO INGENIERO: SEGUNDO AUGUSTO PAICO GASCO1. CURSO:ANALISIS ESTRUCTURAL II TEMA: MODELACION DE UN PLANO EN ETABS FACULTAD:INGENIERIA CIVIL

INFORME DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL

DICIEMBRE 2014

1. ALCANCES:

La finalidad del presente documento es presentar la propuesta de Reforzamiento Estructural de una Edificacin de albailera confinada.No forma parte de los alcances de la evaluacin, el anlisis modal ni dinmico de la superestructura a reforzar, de igual modo no se incluye el anlisis de la subestructura (cimentacin), as como tampoco la realizacin de ensayos destructivos y no destructivos para determinar las propiedades mecnicas de los materiales, la verificacin de la resistencia de los elementos estructurales, el diseo de muros de concreto armado , la auscultacin o escaneo del acero de refuerzo de los elementos de concreto armado, as como del picado, escarificado o retiro de recubrimiento de los mismos.

2. DOCUMENTACION DISPONIBLE:

Para la presente evaluacin se desarroll tomando como referencia el plano de estructuras de la edificacin a reforzar, as mismo se toma en cuenta las especificaciones tcnicas de sus elementos estructurales.

3. DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA DE LA EDIFICACIN EN ESTADO ACTUAL:

La estructura a evaluar consta de niveles, con una altura de en el primer piso y una altura tpica de en los pisos restantes, lo cual genera una altura total de . En planta se tiene un frente de y una profundidad de , lo que hace un rea total de por nivel (sin tomar en cuenta los aleros existentes).La direccin longitudinal (direccin mayor en planta, que en este caso es ortogonal a la fachada), ser denominada en el modelo estructural como direccin . Esta direccin se cuenta con eje principales, de los cuales los ejes laterales estn definidos por muros de albailera de 15cm de espesor (incluyendo de tarrajeo), que se presumen estn construidos con unidades solidas tipo industrial. Se presume adems que la albailera esta acoplada a las columnas y a las vigas de concreto armado. Se ha asumido que las vigas soleras son del ancho de las columnas y su peralte es calculado dividiendo la longitud entre ejes sobre , obteniendo vigas de , y el espesor de la losa de techo es de .

El eje central est definido por un prtico de concreto armado de 05 tramos en todos los niveles. La viga continua de este prtico tiene seccin transversal .La direccin transversal (direccin menor en planta, que en este caso es paralela a la fachada), ser denominada en el modelo estructural como direccin . Esta direccin, cuenta con 05 ejes principales definidos por prticos de concreto armado con dos tramos, cada uno, y vigas de seccin transversal y Los ejes cuentan con un pao de albailera acoplada al prtico de concreto armado.La disposicin de los muros y prticos existentes, as como las secciones transversales de las vigas y columnas existentes se pueden observar en las figuras del modelo estructural.Las losas de entrepiso y techo son del tipo aligerado unidireccional con un espesor de Se ha supuesto que las viguetas se encuentran orientadas en la direccin longitudinal. Todas las columnas tienen diversas secciones transversales (25x75, 25x70, 25x30, 25x80, 25x135, 25x95, 25x135).La estructura se considera regular tanto planta como en elevacin, de acuerdo a lo establecido en la norma

4. DESCRIPCIN DE LA PROPUESTA DE REFORZAMIENTO:

De acuerdo a la evaluacin estructural desarrollada, la edificacin presenta problemas de rigidez lateral y resistencia en algunos elementos estructurales. En el primer caso, los desplazamientos de la edificacin ( nivel direccin , superan los lmites establecidos por la norma de diseo sismo-resistente.Por otro lado, algunas vigas existentes no cuentan con la resistencia suficiente ante solicitaciones de flexin (asumiendo una cuanta de acero mnima) y varios muros de albailera se agrietan por cortante, bajo la accin de un sismo moderado.Para limitar estos desplazamientos, se plantea la construccin de dos muros de concreto armados de , de espesor en la direccin paralela a la fachada (direccin en el modelo estructural).Uno de ellos se ubicar en el cuarto eje (partiendo del eje de la fachada) y se construir en los tres niveles existentes. La longitud de este muro ser de . Dos columnas existentes de seccin transversal, servirn de elementos de borde. El muro de concreto en mencin se ubicar en el eje (del modelo estructural), entre los ejes El segundo muro se ubicar el quinto eje (partiendo del eje de la fachada) y se construir en los dos primeros niveles. En el primer nivel, la longitud de este muro ser de. Dos columnas existentes de seccin transversal , servirn de elementos de borde. En el segundo nivel el muro sufrir una reduccin en su longitud. En total contar con una longitud de 1.84m, incluyendo una nueva columna de seccin en uno de los bordes. Esta columna y la columna existente, ubicada en el otro extremo, servirn de elementos de borde. La nueva columna mencionada ser construida desde el 1er nivel.La construccin de estos muros de concreto armado permitir reducir la cortante ssmica en los muros de albailera en la direccin y. Tambin ha permito reducir las solicitaciones de flexin de las vigas en esa direccin. Se ha optado por construir dos placas, en lugar de una, con la finalidad de evitar que un solo muro asuma demasiada cortante ssmica.

5. CARACTERSTICAS GEOTCNICAS DE LA ZONA:No se cuenta con informacin de las caractersticas geotcnicas de la zona donde se emplaza la edificacin. La capacidad portante del suelo es considerada como la de Chiclayo )

6. NORMATIVIDAD Y ESPECIFICACIONES APLICABLES: Normas nacionales:- Norma Tcnica de Edificacin E-020 "Cargas" RNE- Norma Tcnica de Edificacin E-030 Diseo Sismo Resistente" RNE- Norma Tcnica de Edificacin E-050 Suelos y Cimentaciones" RNE- Norma Tcnica de Edificacin E-060 Concreto Armado RNE- Norma Tcnica de Edificacin E-070 Albailera RNEOtras Especificaciones:- ACI-318S-05: Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural (Versin en Espaol y en Sistema Mtrico).- ACI-318S-08: Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural (Versin en Espaol y en Sistema Mtrico).- ASCE/SEI 7-10: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.

7. CRITERIOS PARA EL REFORZAMIENTO ESTRUCTURALPara determinar el comportamiento de la estructura sometida a cargas gravitatorias (cargas muerta y viva) y cargas ssmicas, se empelaran dos criterios: El criterio de rigidez y el criterio de resistencia.- Criterio de Rigidez: La rigidez viene a ser la capacidad de la estructura a oponerse a ser deformada. Deformaciones importantes involucran dao a elementos estructurales y no estructurales (elementos divisorios, instalaciones elctricas y mecnicas, muebles, etc.) de la edificacin. El procedimiento consiste en determinar los mximos desplazamientos laterales, en cada entrepiso, debidos a cargas ssmicas y compararlas con los lmites establecidos en la norma de diseo sismo-resistente. Estos lmites son expresados como fraccin de la altura de entrepiso (deriva), de acuerdo con el material predominante de los elementos estructurales, que en este caso es el concreto, por lo tanto no se debe de exceder el 0.007 segn la norma E-030 Diseo Sismo Resistente" RNE.MATERIAL PREDOMINANTE(D/he)

CONCRETO ARMADO 0.007

ALBAILERIA 0.005

ACERO ESTRUCTURAL0.010

MADERA0.010

Criterio de Resistencia: La Resistencia viene a ser la capacidad de la estructura a no romperse. La resistencia debe distribuirse uniformemente, es decir, se debe evitar estructuraciones que concentren esfuerzos en pocos elementos, generando un desbalance entre el nivel de esfuerzo de los elementos Debe buscarse, adems, una estructuracin con ms de una lnea de resistencia y con capacidad de redistribuir las fuerzas de sismo, en la eventualidad de falla de elementos importantes.El criterio consistir en determinar la capacidad nominal de los distintos elementos estructurales para soportar las solicitaciones impuestas: flexin, cortante, torsin y flexo-compresin. Luego, la resistencia nominal multiplicada por el factor de reduccin correspondiente, ser contrastada con los esfuerzos actuantes amplificados.El criterio de ductilidad no ser parte de la presente evaluacin, debido a que no se cuenta con la informacin de la cantidad exacta y disposicin del acero de refuerzo, tanto longitudinal como transversal) de los elementos de concreto armado existentes. El criterio de estabilidad solo ser verificado para el caso de flexo-compresin en las columnas.

8. Hiptesis Adoptadas para la EvaluacinPara el anlisis estructural se supondr que los materiales son isotrpicos, homogneos y poseen un comportamiento lineal y elstico. Tambin se considera como valido el principio de superposicin.Por otro lado se asume que se cumple la teora de pequeos desplazamientos, por lo que las condiciones de equilibrio se presentan para el sistema informado. Tambin se acepta la linealidad geomtrica entre deformaciones unitarias y desplazamientos. 9. Propiedades de los Materiales

CONCRETO EXISTENTE - Resistencia a la compresin: - Modulo de Elasticidad: - Muro de corte: - Modulo de Poisson: ACERO1. Resistencia a la fluencia del acero grado 60 1. Norma ASTM-615-96ALBAILERA1. Ladrillos industriales King Kong1. Resistencia a la compresin 1. Mdulo de Elasticidad 1. Mdulo de Corte 1. Mdulo de Poisson

10. Consideraciones de Carga:

CARGAS POR PESO PROPIO: Son cargas provenientes del peso de los elementos estructurales. Es calculado automticamente por el software empleado, multiplicando las dimensiones de cada elemento por su peso volumtrico.

CARGA MUERTA ADICIONAL: Son cargas provenientes de dispositivos de servicio, acabados, equipos, tabiques, cielorrasos y otros elementos que forman parte de la edificacin y/o que se consideran permanentes. El peso de los equipos y dems elementos que componen la estacin proyectada han sido considerados como carga muerta.

CARGAS VIVAS: Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, que incluyen a los ocupantes, materiales, equipos muebles y otros elementos mviles estimados en la estructura.

CARGAS PRODUCIDAS POR SISMO: Para definir la carga ssmica se emplearn ciertos parmetros de diseo, los cuales son definidos por la Norma de diseo sismo resistente E.030. Los parmetros que definen el espectro se especifican a continuacin: ZONIFICACIN (Z)La zonificacin propuesta se basa en la distribucin espacial de la sismicidad observada, las caractersticas esenciales de los movimientos ssmicos, la atenuacin de estos con la distancia y la informacin geotcnica obtenida de estudios cientficos.De acuerdo a lo anterior la Norma E-0.30 de diseo sismo-resistente asigna un factor Z a cada una de las 3 zonas del territorio nacional. Este factor representa la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 aos.Para el presente estudio, la zona en la que est ubicado el proyecto es desconocida por lo que el factor se asumir como 0.3.Para el presente estudio, la zona en la que est ubicado el proyecto corresponde a la zona 3 (Chiclayo) y su factor de zona Z ser 0.4.

Parmetros del Suelo (S)Para los efectos de este estudio, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta sus propiedades mecnicas, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibracin y la velocidad de propagacin de las ondas de corte.Para el presente caso considerar que el perfil de suelo en la zona de emplazamiento de la estructura en evaluacin, es de tipo Intermedio S2. El periodo del suelo,, asociado con este tipo de suelo es del factor de amplificacin del suelo se considera, debido a que es considerado intermedio.

-FACTOR DE AMPLIFICACIN SSMICA El factor de amplificacin ssmica para nuestro caso ser asumido como:

-CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES (U)Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categora de uso de la edificacin. El uso actual dado a la edificacin es el de una vivienda, por lo que la norma establece un factor de importancia-SISTEMAS ESTRUCTURALES(R)Los sistemas estructurales se clasifican segn los materiales usados y el sistema de estructuracin sismoresistente predominante en cada direccin.En ambas direcciones, se usar un factor de reduccin R = 6 para la verificacin de la capacidad resistente de los elementos de concreto armado y para la verificacin del agrietamiento por cortante bajo sismo moderado. Para el caso de la verificacin de la cortante global bajo sismo severo se usar un factor de reduccin RESUMEN DE CARGAS

CARGA MUERTA:Peso propio elementos de concreto armado = 2400Kg/m3Peso propio muros de albailera = 1800 Kg/m3Peso propio piso terminado = 100 Kg/m2Peso de tabiquera = 100 Kg/m2Peso de parapeto en azotea (h=0.90m, e=13cm) = 160 Kg/mPeso de pedestal de torre (0.35mx0.35mx0.35m) = 100KgPeso de mstil de 9.00m (Inc. Antenas y accesorios) = 600 KgPeso de Minishelter = 800 kgPeso de Banco de Bateras = 350 kgEntramado de vigas metlicas = 400 kgPaneles de plancha de de espesor = 113 kgPeso de las paredes de Drywall = 20 Kg/m2Peso de Sardinel para Drywall = 54 Kg/mPeso de paredes de polmero = 6 Kg/m2

CARGA VIVA:Sobrecarga en piso tpico=250 Kg/m2

Sobrecarga en azotea =100 Kg/m2

11. PROCEDIMIENTO DE EVALUACINELABORACIN DEL MODELO ESTRUCTURAL:Se desarroll un modelo estructural tridimensional empleando el programa ETABS (versin 13.1), en el cual, se consideraron los siguientes elementos estructurales:-Columnas y vigas: se modelaron como elementos lineales tipo marco (frame), con 06 gdl por nudo (03 gdl traslacionales y 03 gld rotacionales).-Losas de entrepiso y Techo: se modelaron como elementos planos tipo deck , con 03 gdl por nudo (01 gdl traslacional y 02 gld rotacionales), que capturan el comportamiento de flexin fuera del plano. Dado que las losas son del tipo aligerado en una direccin, en el modelo se ha tomado en cuenta la existencia de las nervaduras para el clculo de un espesor equivalente, a ser considerado en el anlisis. Los ladrillos de la losa de techo han sido considerados nicamente como carga. Para tomar en cuenta la direccionalidad de la carga, se ha considerado sta como orttropa.-Muros de Albailera: se modelaron como elementos planos tipo pared (wall) , con 06 gdl por nudo (03 gdl traslacional y 03 gld rotacionales), que capturan el comportamiento de flexin fuera del plano y el comportamiento de membrana en el plano del elemento.Los elementos no estructurales, tales como la tabiquera, han sido considerados nicamente como cargas gravitatorias. Los apoyos han sido considerados como empotrado (todos los gdl restringidos).

ANLISIS ESTTICO:Para los estados de carga muerta y viva, se analizar la estructura considerando que estas se aplican de forma gradual, de manera que se puedan despreciar los efectos inerciales. El procedimiento consiste en determinar las matrices de rigidez de los elementos estructurales, asumiendo un campo de desplazamientos, para luego ensamblar una matriz de rigidez global de toda la estructura. El siguiente paso es aplicar las condiciones de borde (condiciones de apoyo y otros constrains), para finalmente proceder a resolver el conjunto de ecuaciones lineales cuyo resultado nos proporcionar el vector de desplazamientos en los nudos de los elementos. El Paso final es determinar los esfuerzos internos en los elementos estructurales.ANLISIS DE DESPLAZAMIENTOS: Se refiere al mximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado segn un anlisis lineal elstico con las solicitaciones ssmicas.PLANO REFORZADO:

DESPLAZAMIENTO DE SX

DESPLAZAMIENTOS EN SY

CENTRO DE MASA Y RIGIDEZ:

BASE REACCIONES:CONCLUSIONES: Se estima que las columnas de la estructura que soporta las mayores solicitaciones de flexo-compresin, cuentan con la capacidad resistente necesaria.

-Se estima que las vigas de la estructura que soporta las mayores solicitaciones de flexin, cuentan con la capacidad resistente necesaria.

Respecto a la verificacin por cortante de los muros de albailera, se estima que stos no presentarn agrietamiento ante sismo moderado, tanto en la direccin Y-Y como en la direccin X-X.

Respecto a la verificacin por carga axial de los muros de albailera, se estima que estos cumple con sta condicin tanto, en la direccin Y-Y como en la direccin X-X.

El presente informe de reforzamiento ha sido desarrollado, asumiendo valores conservadores de las propiedades mecnicas de los materiales as como de la cantidad y distribucin del acero de refuerzo de los elementos de concreto armado.