Memoria de Calculo-Almacen de Combustible

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MEMORIA DE CALCULO CENTRO EDUCATIVO VR. HAYA DE LA TORRE USOS MULTIPLES

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL

MEMORIA DE CALCULO DE ESTRUCTURAS

El proyecto comprende la construccin de las Aulas del Centro Educativo Vctor RalHaya de la Torre, el cual se encontrara ubicado en Jr. Miguel Grau # 613 - BuenosAires, del Distrito de Vctor Larco Herrera, Provincia de Trujillo perteneciente alDepartamento de la Libertad.

El Centro educativo destinado para estudios de grado primario est conformado por1 Nivel, con 10 Aulas, 2 laboratorios, 1 ambiente para usos mltiples y 1ambienteadministrativo. Cuenta con la siguiente distribucin arquitectnica.

En la siguiente imagen se muestra distribucin del Centro Educativo sealando laZona de Usos Mltiples que se va a estudiar.

El diseo estructural del Centro Educativo, se orienta a proporcionar adecuadaestabilidad, resistencia, rigidez y ductilidad frente a solicitaciones provenientes decargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales y eventos ssmicos.

El diseo ssmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEOSISMORRESISTENTE del Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales:

La estructura no debera colapsar, ni causar daos graves a las personasdebido a movimientos ssmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.La estructura debera soportar movimientos ssmicos moderados, que puedanocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daosdentro de lmites aceptables.

Estos principios guardan estrecha relacin con la Filosofa de Diseo Sismorresistentede la Norma:

Evitar prdidas de vidasAsegurar la continuidad de los servicios bsicosMinimizar los daos a la propiedad

DIAFRAGMA RGIDO

La cimentacin consiste en cimentacin de zapatas aisladas y cimientos corridos paracolumnas y muros de albailera, respectivamente. La cimentacin se constituye as enel primer diafragma rgido en la base de la construccin, con la rigidez necesaria paracontrolar asentamientos diferenciales.

Los techos estn formados por losas aligeradas que adems de soportar cargasverticales y transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la funcin de formar unDiafragma Rgido Continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizandosus desplazamientos laterales.

Se ha buscado cumplir con las recomendaciones sobre la relacin entre lasdimensiones de los lados de las losas de tal forma que no se exceda de 4 de talmanera que se comporte. Estructuralmente viable.

CONFIGURACIN DEL EDIFICIO

El Sistema Estructural Predominante en la direccin X e Y es de Muros Estructurales ySistema Aporticado, de esta manera la norma principal que rige su diseo es la E060de Concreto Armado del RNE.

Se han incluido columnas rectangulares y T, a manera que tenga un buencomportamiento estructural. Adems se cuenta con vigas peraltadas de 25x45cm.

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 simpleSimetra en distribucin de masas y disposicin de muros, compensada con laadicin de prticos.Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lomismo en altura.Regularidad en planta y elevacin sin cambios bruscos de rigidez, masa odiscontinuidades en la transmisin de las fuerzas de gravedad y horizontales atravs 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. Nopresenta.

Irregularidad Geomtrica Vertical. Nopresenta.Discontinuidad en el Sistema Resistente. No presenta.Irregularidad Torsional. No presenta.

Esquinas Entrantes. Nopresenta.

Discontinuidad del Diafragma. Nopresenta.

La estructura clasifica como Regular.

ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

Se emple el programa de anlisis estructural Etabs 9.7.1 que emplea el mtodomatricial de rigidez y de elementos finitos. Se model la geometra de la estructura ylas cargas actuantes.

CARGAS

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

Concreto2400 kg/m3

Piso acabado100 kg/m2

s/c sobre techos300 kg/m2

s/c en corredores400 kg/m2

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

Concreto f'c = 210 kg/cm2 Ec = 2 173 000 T/m2Acero: fy= 4200 kg/cm2 con elongacin mnima del 9%. No se permitetraslapar refuerzo vertical en zonas confinadas en extremos de soleras ycolumnas.

MODELO ESTRUCTURAL

El modelo empleado para vigas y columnas consisti en barras de eje recto queincluyen deformaciones por flexin, carga axial, fuerza cortante y torsin.

Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte de rigidez de cada elementoestructural. 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. Cargas Muertas Repartidas debido al Efecto de la Losa Aligerada

en 1 Sentido

Fig. 3. Cargas Vivas Repartidas debido al Efecto de la Losa Aligerada

en 1 Sentido

MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO MODAL Y SSMICO

Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentrana nivel del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio delas vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su longitud. Luego elprograma 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).

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 ZonaZ = 0.4 (Zona 1)

Factor de UsoU= 1.5 (Categora B- Edificaciones Importantes)

Factor de SueloS = 1.4 (Segn E.M.S.)

Periodo que define la Plataforma del Espectro Tp = 0.9 (Segn E.M.S.)

Factor de Reduccin de Fuerza SsmicaRx = 6 ; Ry = 8

De esta forma el factorZUSg/Rx = 1.373

ZUSg/Ry = 1.030

Para la superposicin de los modos se emple la frmula de la Combinacin CuadrticaCompleta contemplando un 5% de amortiguamiento crtico.

T

Sa x

Sa y

C = 2.5(Tp/T)

0

0.350

0.263

2.50

0.9

0.350

0.263

2.50

0.95

0.332

0.249

2.37

1.00

0.315

0.236

2.25

1.05

0.300

0.225

2.14

1.10

0.286

0.215

2.05

1.15

0.274

0.205

1.96

1.20

0.263

0.197

1.88

1.25

0.252

0.189

1.80

1.30

0.242

0.182

1.73

1.35

0.233

0.175

1.67

RNE E.030

Z =

0.4

U =

1.5

S =

1.4

Tp =

0.9

Rx =

6

Ry =

8

ZUS/Rx =

0.140

ZUS/Ry =

0.105

ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES

ANALISIS ESTATICO

CORTANTES ESTATICOS EN LA BASE

Auto seismic UserCoefficient

Case

Dir

EccRatio

TopStory

BotStory

We ightUsed

BaseShear

SISMOX

X + EccY

0.05

STORY1

BASE

83.21

29.12

SISMOY

X

0.05

STORY1

BASE

99.15

26.03

ANALISIS DINAMICO

Story Shears

Story

Load

Loc

P

VX

VY

T

MX

MY

STORY1

SX

Top

0

28.58

0.19

365.532

0

0

STORY1

SX

Bottom

0

28.58

0.19

365.532

0.433

99.24

STORY1

SY

Top

0

0.12

26.65

81.70

0

0

STORY1

SY

Bottom

0

0.12

26.65

81.70

82.85

0.56

Como vemos que no se cumple la condicin:

(con un aceptable + / - 5%)0.80 x V esttico / V dinmico

Vx

Vy

Vestatico

29.12

26.03

0.8 Vestatico

23.30

20.82

Vdinamico

28.58

26.65

Factor Amp

9.81

9.81

No es necesario escalar dado que esta factorizarlo, dado que se cumple la condicin sealada entre el Anlisis Esttico y Dinmico.

VERIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS PERMISIBLES SEGN LA NORMA E030. RNE

DESPLAZAMIENTOS

X - X

Piso

DesplazamientosCM (mm)

R

DesplazamientosCM (cm)

Desplazamiento deEntrepiso (cm)

h (m)

Drift

1

0.1

6

0.05

0.05

3.6

0.0001

Y - Y

Piso

DesplazamientosCM (mm)

R

DesplazamientosCM (cm)

Desplazamiento deEntrepiso

h (m)

Drift

1

0.4

8

0.24

0.24

3.6

0.0007

FACTOR DE ESCALA

cm

cm

0.24 cm0.24 cm

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.

DISEO ESTRUCTURAL

Para el diseo de vigas y columnas el programa sigue los lineamientos del ACI-99cuyas frmulas y factores de cargas son equivalentes a los de nuestra norma E060.

Para el trazo de los planos se verifica que las cuantas de diseo sean mayores a lamnima y menores a la mxima estipuladas en la Norma E060.

DISEO DE ALIGERADO

Se verificar el diseo del pao entre los ejes 711 / CD

Direccin X

Max Desp Azotea

Max Desp Entrepiso

Direccin Y

Max Desp Azotea

Max Desp Entrepiso

0.05

0.05

COMBINACIONES Y RESULTADOS DE ANALISIS ESTRUCTURAL

Se consideran las combinaciones exigidas por la Norma E060

METRADO DE CARGAS

Altura de losa =

20.00

cm

Sobrecarga =

0.15

ton/m2

Ancho tributario =

0.40

m

Peso de acabados =

0.10

ton/m2

Peso de losa =

0.30

ton/m2

CARGAS MUERTAS

Peso de losa =

0.12

ton/m

Peso de acabados =

0.04

ton/m

Wd =

0.16

ton/m

CARGAS VIVAS

Sobrecarga =

0.06

ton/m

Wl =

0.06

ton/m

WU =

0.35

ton/m

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

M(+) = 0.65 Ton.m

Por tratarse de una vigueta cuya seccin es T aplicaremos las frmulas respectivasresumidas en las siguientes tablas:

Diseo por Flexin

h (ni)

g

Mor H

Mcr (-)

Asm in (+)

Asm i n (-)

Asi) (+)

Asi) (-)

cm4

Kfl.ni

Kq.m

0.17

7.275

185

370

0.53

1.17

9.35

2.97

0.20

11800

260

505

0.61

1.29

10.00

3.61

0.25

22700

405

750

0.74

1.47

11.05

4.67

0.30

38430

580

1030

0.86

1.63

12.11

5.74

0 8111111 0 3/8

0 12mm

0 1/2

20 3/8

0 5/8

20 1/2

As (cm2) =

0.50

0.71

1.13

1.27

1.42

1.98

2.54

d (cm)

17.00

17.00

17.00

17.00

17.00

17.00

17.00

a (cm) - =

1.18

1.67

2.66

2.99

3.34

4.66

5.98

Mu (T.m) - =

0.31

0.43

0.67

0.74

0.82

1.10

1.35

Y de la tabla podemos ver con 103/8 podemos resistir un momento:

Mu = + 0.43 Ton.m, superando satisfactoriamente a la solicitacin de la vigueta,excepto en el tramo final, aqu usaremos 101/2

Para el cortado de varillas utilizaremos conservadoramente L/3.5 (para el MomentoNegativo, adems de considerar acero mnimo dado que se considera el diseo para untramo simplemente apoyado) y para el Momento Positivo utilizaremos el acero corrido.

Diseo por Cortante

Vu = 1.01 Ton

0Vc = 1. 1 (0.85)(0.53 210.(10)(18) = 1.22Ton

Como podemos apreciar todas zonas de los cortantes no supera la resistencia al cortanteproporcionado por el concreto, de esta manera no es necesario utilizar ensanches deviguetas, para los cortantes cercanos a los apoyos.

DISEO DE VIGAS

DISEO POR FLEXION

Del Anlisis Estructural tenemos:

Gyti ~n

En la imagen se muestra los momentos provenientes de la combinacin de Envolvente de combinaciones.

Frmulas a utilizar:

a = d - . d2 - 2 I Mu I\ 00.85fc.b

As = I Mu I, c = _a

0fy ( d- a/2)pi

Asmin = 0.7 fc b.d = 0.7 (210/4200) * 25 * (45-4) = 2.48 cm2

fy

Asmin = 2.48 cm2 > 201/2

Con lo cual se puede resistir Mu = 2.53 ton.m

Pero segn se puede apreciar los momentos actuantes superan al momento nominal que proporciona el acero mnimo por lo que se tendr que calcular el acero requerido, y para ello haremos uso del Etabs para que nos entregue las reas necesarias.

Se proceder con el diseo del ambiente administrativo del prtico presentado quecorresponde al prtico ms cargado dentro de la estructura (Eje 10 en Plano deEncofrados del Proyecto). Para ello seleccionamos uno de los momentos ms crticos de las vigas.

El requerimiento se satisface con la siguiente disposicin de acero:

Vale decir acero corrido: 2 0 5/8" (arriba y abajo) con adicin de bastones parasatisfacer el momento actuante.

Apoyo Izquierdo:

As proporcionado = 2 0 5/8" + 3 0 5/8" (9.90 cm2)

Apoyo Central:

As proporcionado = 2 0 5/8" + 3 0 5/8" (9.90 cm2)

Apoyo Derecho:

As proporcionado = 2 0 5/8" + 3 0 5/8" (9.90 cm2)

El corte de la varillas se ha realizado de acuerdo al respectivo diagrama de momentosflectores determinando el punto de corte terico y adicionando la respectiva longitudde desarrollo.

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 = 14.94 Ton (izquierda); Vu d = 14.94 Ton (derecha)

Como podemos apreciar los cortantes actuantes en la viga no supera el cortanteresistente propuesto con un arreglo de 1 0 3/8": 1 a .05, 7 @ .125, rto. @ .20 c/ext, locual puede resistir:

b =

25

cm

h =

45

cm

rec =

4

cm

d =

41

cm

fc =

210

kg/cm2

fy =

0

0

2

2

m

/c

g/

k

Estribo =

0.34

cm2

0Vc =

6.69

ton

0Vs =

7.96

ton

s =

10.00

cm

2h =

90

9

@

90.00

Separacin a usar

Vu = 0Vc+0Vs

16.64 Ton

Concluyendo que el estribaje propuesto es el correcto.

DISENO DE COLUMNAS

C3

Story

Column

Load

Loc

P

V2

V3

T

M2

M3

STORY1

C9

14M17V

0

-19.24

6.87

0.01

0.008

3.996

665.92

STORY1

C9

14M17V

127.5

-18.49

6.87

0.01

0.008

2.638

209.41

STORY1

C9

14M17V

255

-17.74

6.87

0.01

0.008

1.279

1084.7

STORY1

C9

09M1SX MAX

0

-9.59

3.31

0.03

0.047

6.972

327.84

STORY1

C9

09M1SX MAX

127.5

-9.11

3.31

0.03

0.047

3.181

94.198

STORY1

C9

09M1SX MAX

255

-8.63

3.31

0.03

0.047

0.538

-506.2

STORY1

C9

09M1SX MIN

0

-9.65

3.16

0.01

0.055

-2.66

299.85

STORY1

C9

09M1SX MIN

127.5

-9.17

3.16

0.01

0.055

1.175

103.18

STORY1

C9

09M1SX MIN

255

-8.69

3.16

0.01

0.055

0.838

516.24

STORY1

C9

09M1SY MAX

0

-9.61

3.24

0.74

0.066

177.2

314.37

STORY1

C9

09M1SY MAX

127.5

-9.13

3.24

0.74

0.066

82.58

98.518

STORY1

C9

09M1SY MAX

255

-8.65

3.24

0.74

0.066

11.77

511.03

STORY1

C9

09M1SY MIN

0

-9.63

3.23

0.72

0.074

172.9

313.32

STORY1

C9

09M1SY MIN

127.5

-9.15

3.23

0.72

0.074

80.57

98.855

STORY1

C9

09M1SY MIN125MV1SX

255

-8.67

3.23

0.72

0.074

12.07

511.41

STORY1

C9

MAX

125MV1SX

0

-16.48

5.92

0.03

0.044

8.283

580.57

STORY1

C9

MAX

125MV1SX

127.5

-15.81

5.92

0.03

0.044

4.363

173.68

STORY1

C9

MAX

125MV1SX

255

-15.14

5.92

0.03

0.044

1.592

917.88

STORY1

C9

MIN

125MV1SX

0

-16.53

5.77

0.01

0.058

-1.35

552.58

STORY1

C9

MIN

125MV1SX

127.5

-15.87

5.77

0.01

0.058

0.007

182.65

STORY1

C9

MIN

125MV1SY

255

-15.2

5.77

0.01

0.058

0.216

927.92

STORY1

C9

MAX

125MV1SY

0

-16.5

5.84

0.74

0.063

178.5

567.1

STORY1

C9

MAX

125MV1SY

127.5

-15.83

5.84

0.74

0.063

83.76

-178

STORY1

C9

MAX

125MV1SY

255

-15.16

5.84

0.74

0.063

12.82

922.71

STORY1

C9

MIN

125MV1SY

0

-16.51

5.84

0.72

0.077

171.6

566.05

STORY1

C9

MIN

125MV1SY

127.5

-15.84

5.84

0.72

0.077

79.39

178.33

STORY1

C9

MIN

255

-15.17

5.84

0.72

0.077

11.02

923.09

Se muestra los respectivos diagramas de interaccin de la columna y se puedeapreciar que las combinaciones P-M caen dentro del diagrama por lo que se consideraque el diseo es correcto.

Se muestra adems el diseo que proporciona el Etabs para la columna en cuestin, locual corrobora que el arreglo propuesto es correcto.

DISEO DE CIMENTACION

Se muestra el anlisis realizado a la cimentacin en el programa Safe 12.3.

Modelo de la Cimentacin con la inclusin de las cargas provenientes de lasuperestructura.

Verificacin de Esfuerzos en el Terreno:

En la imagen se puede apreciar claramente cmo es que la platea propuesta nosobrepasa el esfuerzo admisible de terreno de 0.93 Kg/cm2. (9.3 ton/m2)

Diseo de las Vigas de Cimentacin:

Para las vigas se puede apreciar que ser necesario acero mnimo.

Se procedi a disear y a colocar acero mnimo a la viga de cimentacin, debido a quela mayor parte de esfuerzos lo absorben los cimientos armados.

Diseo Final.

BIBLIOGRAFA

1.

a

m

r

o

N

Tcnica

e

d

Edificacin

0

2

.0

E.

2.

Norma

Tcnica

de

Edificacin

E.030

r

Norma

Tcnica

de

Edificacin

E.050

Norma

Tcnica

de

Edificacin

E.060

u

Norma

Tcnica

de

Edificacin

E.070

Cargas. SENCICO. 2006.

Diseo Sismorresistente. SENCICO. 2006.Suelos y Cimentaciones. SENCICO. 2006.Concreto Armado. SENCICO. 2009.Albailera. SENCICO. 2006.