ESTUDIO ESTRUCTURAL

ESTUDIO ESTRUCTURAL

EVALUACIN ESTRUCTURALALMACEN Y TIENDA SANEXIM

SOLICITADO:

ARQ. AVALOS

REALIZADO:

MAYO 2015

Propietario: Proyecto: EVALUACION ESTRUCTURALDireccin: MAGDALENA DEL MAR-LIMA

1. Generalidades

Objetivo: La finalidad del presente documento es realizar la evaluacin estructural de la edificacin ubicada en calle MAGDALENA DEL MAR, Provincia de Lima, Departamento de Lima, en esta ubicacin se proyectara una ampliacin.

Descripcin de la estructura existente: La estructura a evaluar, consta de 2 Bloques la parte delantera cuyo destino es oficinas administrativas y una tienda y la segunda en la parte posterior destinado a almacn las edificaciones presentan un sistema de albailera confinada en el Eje X-X y en el Eje Y-Y. El techo de la estructura est conformado por una losa aligerada, que acta a manera de diafragma rgido.

Normatividad: Se considera en la evaluacin estructural las siguientes Normas de diseo:Captulo E-0.20 (Norma de Cargas) correspondientes al REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES vigente.Captulo E0.30-2009 (Norma Sismo Resistente) y Capitulo E0.70 (Norma de Albailera) correspondientes al REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES vigente.Captulo E-0.60-2009 (Norma de Concreto Armado) correspondientes al REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES vigente.Captulo E-0.70-2009 (Norma de Albailera) correspondientes al REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES vigente.

2. Procedimiento de Evaluacin

Anlisis dinmico: A nivel general, se verificar el comportamiento dinmico de la estructura frente a cargas ssmicas mediante un anlisis espectral indicado en la Norma correspondiente, con ese propsito se genera un modelo matemtico para el anlisis respectivo. Este modelo ser realizado usando el programa de clculo de estructuras ETABS.

Anlisis de desplazamientos: Se verificar los desplazamientos obtenidos en el programa ETABS con los permisibles de la Norma correspondiente.

Verificacin de esfuerzos: Entre los parmetros que intervienen en la evaluacin estructural se encuentran la resistencia al corte, flexin, carga axial en vigas, columnas de concreto armado y muros de albailera confinada.

3. Criterio de la Evaluacin Estructural

Se realizar el anlisis ssmico de la estructura ante la accin de un sismo proporcionado por la NTE 0.30 y se verificar que las distorsiones no superen el valor de 0.005 en el sistema de albailera; derivas mximas permitidas por la Norma. Adems, se verificar el comportamiento dctil de los elementos estructurales, as como la resistencia ante la accin de cargas combinadas especificadas por la Norma.

Se tomarn en cuenta tambin las observaciones realizadas en campo, para determinar el comportamiento de los elementos estructurales.4. Caractersticas de las Estructuras

Segn el levantamiento de la edificacin, se muestra a continuacin los materiales que conforman la estructura y las especificaciones de los mismos:

Caractersticas de los materiales:

Concreto Armado:Resistencia mecnica del concreto, fc = 175 Kg/cm2 Mdulo de Elasticidad del concreto, E = 198 431.3 kg/cm2 Acero de refuerzo:Resistencia a la fluencia del acero grado 60; fy = 4200 kg/cm2 Albailera Confinada:Tipo de unidad: Artesanal (1, 2, 3, 4 y 5 nivel)Resistencia Caracterstica fm = 35 kg/cm2.Mdulo de Elasticidad de la albailera, E = 17500 kg/cm25. Metrado de Cargas

Carga Muerta: Son cargas provenientes del peso de los elementos estructurales, acabados, tabiques y otros elementos que forman parte de la edificacin y/o se consideran permanentes.

Carga Viva: Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, que incluyen a los equipos muebles y elementos mviles estimados en la estructura as como los equipos de telecomunicaciones y antenas a instalar. Carga de Sismo: Anlisis de cargas estticas o dinmicas que representan un evento ssmico y estn reglamentadas por la norma E.030 de diseo sismorresistente.

Resumen de Cargas:

-Cargas Muertas (CM):

Peso propio piso terminado (todos los niveles)=100 Kg/m2Peso propio piso tabiquera =150 Kg/m2Peso propio piso tabiquera en azotea=100 Kg/m2

-Cargas Vivas (CV):

Sobrecarga de vivienda= 200 Kg/m2Sobrecarga de azotea= 100 Kg/m2

-Cargas de Sismo (SPECF):

Segn Norma Peruana de Estructuras Sa = (ZUCS.g) /R6. Consideraciones Ssmicas

Las consideraciones adoptadas para poder realizar un anlisis dinmico de la estacin son tomadas mediante movimientos de superposicin espectral, es decir, basado en la utilizacin de periodos naturales y modos de vibracin que podrn determinarse por un procedimiento de anlisis que considere apropiadamente las caractersticas de rigidez y la distribucin de las masas de la estructura.Entre los parmetros de sitio usados y establecidos por las Normas de Estructuras tenemos:

6.1 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 de 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 corresponde a la zona 3 y su factor de zona Z ser 0.40.

6.2 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 efectos de la aplicacin de la norma E-0.30 de diseo sismorresistente se considera que el perfil de suelo es de tipo intermedio (S2), el parmetro Tp asociado con este tipo de suelo es de 0.60 seg., y el factor de amplificacin del suelo se considera S= 1.2.

6.3 Factor de amplificacin Ssmica (C)

De acuerdo a las caractersticas de sitio, se define al factor de amplificacin ssmica (C) por la siguiente expresin:

C = 2.5 x (Tp/T); C 2.5

6.4 Categora de las edificaciones (U)

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categora de uso, debido a que la edificacin es de tipo vivienda la norma establece un factor de importancia U = 1.0, que es el que se tomar para este anlisis.

6.5 Sistemas estructurales (R)

Los sistemas estructurales se clasifican segn los materiales usados y el sistema de estructuracin sismorresistente predominante en cada direccin. De acuerdo a la clasificacin de una estructura se elige un factor de reduccin de la fuerza ssmica (R).

De acuerdo a los sistemas estructurales predominantes observados en la edificacin se planteara:

Albaileria: (X-X)R = 3 (Sismo Severo)R = 6 (Moderado)

Albaileria: (Y-Y)R = 3 (Sismo Severo)R = 6 (Moderado)

6.6 Desplazamientos Laterales Permisibles

Se refiere al mximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado segn un anlisis lineal elstico, con las solicitaciones ssmicas reducidas por el coeficiente R (0.005 en la direccin X-X y 0.005 la direccin Y-Y).

6.7 Anlisis Dinmico

Para poder calcular la aceleracin espectral para cada una de las direcciones analizadas se utiliza un espectro inelstico de pseudo-aceleraciones definido por:

Sa = ZUCS x g RDonde:

Z=0.30 (Zona 3 Arequipa)

U=1.50 (categora A: Edificacin Escenciales)

S=1.20 (Tp = 0.6 suelo intermedio)

R x =3

R y =3

g=9.81 (aceleracin de la gravedad m/s2)

C=2.5 x (Tp / T); C 2.5

6.8 Introduccin Grfica de Cargas al ETABS:

Debido a que el programa ETABS hace la distribucin automtica de las cargas de losas a vigas, se introdujeron las cargas por metro cuadrado sobre el aligerado, sabiendo que las nicas cargas que actan fuera del peso propio (ya considerado con la opcin selfweight del programa) son el piso terminado y sobrecarga de azotea.

Carga sobre losa tpica existente (ton/m2)

Carga sobre losa azotea existente y proyectado (ton/m2)

7. Anlisis Sismorresistente de la Estructura

De acuerdo a los procedimientos sealados y tomando en cuenta las caractersticas de los materiales y cargas que actan sobre la estructura e influyen en el comportamiento de la misma antes las solicitaciones ssmicas, se muestra a continuacin el anlisis realizado para la obtencin de estos resultados.7.1 Modelo Estructural El comportamiento dinmico de las estructuras se determina mediante la generacin de modelos matemticos que consideren la contribucin de los elementos estructurales tales como muros y columnas en la determinacin de la rigidez lateral de cada nivel de la estructura. Las fuerzas de los sismos son del tipo inercial y proporcional a su peso, por lo que es necesario precisar la cantidad y distribucin de las masas en la estructura.

BLOQUE 1

Fig. 1 Vista Isomtrica de la estructura.

BLOQUE 2

7.2 Anlisis Modal de la Estructuras

Masas de la estructura: Segn los lineamientos de la Norma de Diseo Sismo Resistente NTE R.030 2009, que forma parte del RNE, y considerando las cargas mostradas anteriormente, se realiz el anlisis modal de la estructura total. Para efectos de este anlisis el peso de la estructura consider el 100% de la carga muerta y nicamente el 50% de la carga viva, por tratarse de una edificacin comn tipo A.

Tabla de periodos de la Estructura: El programa ETABS calcula las frecuencias naturales y los modos de vibracin de las estructuras. En el anlisis tridimensional se ha empleado la superposicin de los primeros modos de vibracin por ser los ms representativos de la estructura.

Resumen de Periodos predominantes:

Como se observa en la tabla siguiente, los periodos con una mayor participacin de masa fueron el modo 2 en la direccin X y el modo 1 en la direccin Y; los periodos fundamentales son los siguientes:

Tx = 0.337 seg.Ty = 0.214 seg.

Grafico Resumen: En el grafico se aprecian los periodos para los modos principales, el amortiguamiento para el analisis (5%) y el porcentaje de excentricidad (5% segn lo indicado en la NTE E-030).

Se muestra a continuacion los graficos con las deformadas de los modos 1 y 3.

7.3 Anlisis Dinmico

Para edificaciones convencionales, se realiza el anlisis dinmico por medio de combinaciones espectrales, mostradas anteriormente dadas por la Norma E.030.

Se muestran a continuacin las seales ssmicas empleadas en el Programa ETABS, para considerar las cargas ssmicas en las direcciones X-X e Y-Y.

ANALISIS MODAL ESPECTRAL (X-X, Y-Y)

7.4 Desplazamiento y DistorsionesEl mximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado segn el anlisis lineal elstico con las solicitaciones ssmicas reducidas por el coeficiente R, no deber exceder la fraccin de la altura de entrepiso segn el tipo de material predominante.

Mximo Desplazamiento Relativo de Entrepiso:La Norma Tcnica de Diseo Sismo Resistente 2009 del RNE, establece como distorsin mxima, as se tiene que para estructuras de Albailera Confinada el lmite ser 0.005.

DIF x 0.75 x R 0.005 Albailera Confinada.hei

Distorsin Max Eje X = 0.0072 (Piso 2) mayor al mximo permitido (0.005)Distorsin Max Eje Y = 0.0025 (Piso 2) menor al mximo permitido (0.005)

Se observa que NO se cumple los lmites de distorsiones establecidos en la NTE E-030.

7.5 Verificacin de Cortante BasalCortante Total en la Base (NTE-030 17.3).

Cargamos el modelo del ETABS con una carga donde se considere 100% de la carga permanente o muerta y 50% de la carga viva (COMBO PG del modelo ETABS) para obtener el peso de la estructura de acuerdo al tem 16.3 de la NTE E-030:

PG = 1.0 CM + 0.50 CV

Donde el peso total de la estructura segn lo indicado en el tem 16.3 de la NTE E-030 es:

PG = 1 918.13 ton

Reemplazando los parmetros ssmicos usados hasta ahora en esta evaluacin, para cada eje de anlisis, en la expresin brindada lneas arriba tendremos:

X (ZUCS/Rx)Y (ZUCS/Ry)

V (ton)1 144.561 144.56

Cortante mnimo en la Base (NTE-030 18.2).

El cortante mnimo en la base para una estructura regular analizada mediante un anlisis por combinacin modal (dinmico) es como mnimo el 80% del cortante total en la base para estructuras regulares y 90% para irregulares, esto es:

X (0.80)Y (0.80)

V (ton)915.65915.65

Cortantes Dinmicos

Direccin x-x: irregularVdin>=80%Vest=0.8*1144.56= 915.65 Tn886.16Tn < 915.65Tn...SI es necesario escalarlo.FACTOR= 915.65 / 886.16 = 1.033

Direccin y-y: irregularVdin>=80%Vest=0.8*1144.56= 915.65 Tn886.16Tn < 915.65Tn...SI es necesario escalarlo.FACTOR= 915.65 / 858.79 = 1.066

Cortantes Dinmicos Escalados

8. Memoria de Clculo

De acuerdo al estudio realizado, se observaron algunos puntos crticos en la estructura, los cuales sern analizados en esta seccin para determinar que se cumpla con lo exigido en el Reglamento Nacional de Edificaciones.

Las vigas y columnas que confinan los muros de albailera deben seguir los lineamientos de la Norma E-0.70. Segn esto se sabe que aquellos elementos estarn restringidos lateralmente por los muros, de manera que su anlisis estar basado en la funcin que tiene que otorgar ductilidad y soporte ante el desmoronamiento de los mismos.

Combinaciones de Cargas Empleadas:

Las combinaciones de cargas usadas para encontrar la envolvente de esfuerzos sobre los elementos de la estructura son las siguientes:

COMBO 11.4 CM + 1.7 CVCOMBO 21.25 (CM + CV) SPECFXCOMBO 31.25 (CM + CV) SPECFY COMBO 40.9 CM SPECFXCOMBO 50.9 CM SPECFY ENVOLVENTE: COMBO 1 + COMBO 2 + COMBO 3 + COMBO 4 + COMBO 5

Donde:CM: Carga PermanenteCV: Carga VivaSPECF: Sismo

Con ello se obtuvieron los momentos mximos amplificados en las vigas y dems elementos, que forman parte de la estructura.

Verificacin de Elementos Estructurales

8.1 Verificacin de Viga V25X40

La viga verificar se ubica en el quinto nivel, del modelo estructural ETABS.

8.2 Verificacin de ColumnasLa columna a verificar ser una de las que estn afectadas directamente por la sobrecarga tanto de la nueva estructura que se construir para sostener torre y antenas as como la plataforma metlica de mltiples operadores.

Columna 25X25:

Acero Longitudinal: 45/8Acero Transversal: 3/8

Definicin de la seccin y refuerzo de la columna.

Diagrama de interaccin de la columna.

Verificacion de la resistencia de la columna:

Diagrama de interaccion P-M-M

Se determina que la resistencia de la columna de 25x25, NO cumple con las cargas establecidas en el Reglamento Nacional de Edificacion.

8.3 Verificacin de Muros de Albailera

Se verifica en la direccin longitudinal.

A. Verificacin por Compresin Axial

El esfuerzo resistente de acuerdo al tem 19.1, ndice b, es:

Nomenclatura:

Pm = Carga Gravitacional mxima de servicio en un muro, metrada con el 100% de sobrecarga.f'm = Resistencia caracterstica a compresin axial de la albailera (35 kg/cm2).L = Longitud total del muro, incluyendo las columnas de confinamientos (si existiesen).t = Espesor efectivo del muro-h = Altura de entrepiso o altura del entrepiso agrietado correspondiente a un muro confinado.Aplicando lo estipulado en la Norma de Albailera E-070 se considerar una resistencia mxima a la compresin de la albailera.

Resistencia mxima a la compresin de: 0.23*35 kg/cm2 = 8.10 kg/cm2

Verificacin de Muros por Fuerza Cortante

Segn la Norma E.070, los muros de albailera deben permanecer sin agrietarse ante las acciones de los sismos moderados. Se permite que exista agrietamiento en los muros del primer piso nicamente ante acciones de sismos severos, para lo cual los elementos de confinamiento de estos elementos deben cumplir con condiciones especiales de reforzamiento.

Resistencia a Cortante Global

Con el objetivo de proporcionar una adecuada resistencia y rigidez al edificio, en cada entrepiso i y en cada direccin principal del edificio, se deber cumplir que la resistencia al corte sea mayor que la fuerza cortante producida por el sismo severo es decir que:

Vm > VEi

Para el caso de la presente evaluacin se tiene muros de albailera confinada en la direccin X e Y, por tanto se presenta el siguiente cuadro donde Vm se ha obtenido de los cuadros anteriores y se puede observar que NO CUMPLE la resistencia global en el eje Y-Y.

X-X

Y-Y

9. Conclusiones

La estructura en estudio NO CUMPLE EN LOS 2 BLOQUES con los requisitos mnimos de la norma, se explica a continuacin las razones.

Por Rigidez:

El desplazamiento mximo relativo en el rango inelstico en la estructura evaluada para un evento ssmico, alcanza un valor de distorsin mximo de 0.0072 en la direccin X-X, siendo este valor mayor a la deriva mxima permisible por la Norma E.030 - 2009 de 0.005 para estructuras compuestas de albailera.

El desplazamiento mximo relativo en el rango inelstico en la estructura evaluada para un evento ssmico, alcanza un valor de distorsin mximo de 0.0025 en la direccin Y-Y, siendo este valor mayor a la deriva mxima permisible por la Norma E.030 - 2009 de 0.005 para estructuras compuestas de albailera.

Por Resistencia:

Las columnas de la estructura NO CUMPLEN ante las acciones solicitadas, soportando la carga de cortante y flexo compresin, dentro de los diagramas de interaccin de diseo.

Las vigas de la estructura NO CUMPLEN por flexin y SI CUMPLEN por Corte, para las acciones solicitadas.

La albailera confinada SI CUMPLE por compresin y NO CUMPLE por cortante global en el eje Y-Y.

Cualquier variacin en las normas actuales o anomalas respecto a la calidad de los materiales descrita en el presente informe dejan sin validez las conclusiones aqu presentadas.

Los aceros de refuerzo propuestos para la evaluacin de este informe, son los aceros mnimos de acuerdo a la norma.

La presente evaluacin solamente es de la superestructura.

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