Memoria Estructuras Institución Educativa

Memoria Descriptiva de Estructuras:OBRA: "Mejoramiento del Servicio Educativo en la I. E. Nº 40054 Juan Domingo Zamacola Y Jauregui, La Libertad, Distrito De Cerro Colorado - Arequipa – Arequipa II Etapa”GOBIERNO REGIONAL DE AREQUIPA

MEMORIA DESCRIPTIVA DE ESTRUCTURAS

1. SISTEMA ESTRUCTURAL:

La edificación materia del proyecto consta de cinco bloques detallados a continuación: Primer bloque: Consta de dos niveles, en el primer nivel una sala de cómputo, sala de profesor y servicios higiénicos de mujeres, en el segundo nivel dos aulas y servicios higiénicos para varones; ambos niveles interconectados por una escalera de concreto armado.

Segundo bloque: Consta de tres niveles, en el primer nivel una aula, un área de integración, una biblioteca, un deposito; en el segundo nivel laboratorio de química, sala de computo, dos depósitos y dos salas de profesores; en el tercer nivel laboratorio de física y laboratorio de biología, dos depósitos y dos salas de profesores; todos los niveles interconectados por una escalera de concreto armado.

Tercer bloque: Consta de dos niveles, en el primer nivel una sala de cómputo, sala de profesor y servicios higiénicos de mujeres, en el segundo nivel dos aulas y servicios higiénicos para varones; ambos niveles interconectados por una escalera de concreto armado.

Cuarto bloque: Consta de dos niveles, en el primer nivel el taller de cocina y taller de cocina, dos depósitos y dos salas de profesores, en el segundo nivel el taller de música y el taller de industria del vestido y dos salas de profesores y dos depósitos ; ambos niveles interconectados por una escalera de concreto armado y los servicios higiénicos se encuentran en el primer nivel.

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Quinto bloque: Consta de un salón de usos múltiples cubierto por una cobertura, SS.HH para hombres y mujeres, administración, sala de reuniones, dos oficinas, hall y un estar. El bloque será dividido por medio de juntas de 5.00 cm en una parte que comprende la cobertura metálica y otra la parte con estructuras de albañilería y concreto armado, como se indica en los planos.

Escaleras: Las escaleras de tres niveles , dos niveles fueron aisladas de las edificaciones por medio de juntas de 5.00 como se indica en los planos, solo en el SUM se integró a la estructura.

Bloque de SSHH: Es una edificación que se ubica en las cercanías del bloque 04 y el bloque 05; es de un solo nivel, estructurada principalmente en albañilería confinada.

El diseño estructural del Centro Educativo, se orienta a proporcionar adecuada estabilidad, resistencia, rigidez y ductilidad frente a solicitaciones provenientes de cargas muertas, vivas, asentamientos diferenciales y eventos sísmicos.

El diseño sísmico obedece a los Principios de la Norma E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE del Reglamento Nacional de Edificaciones conforme a los cuales:

La estructura no debería colapsar, ni causar daños graves a las personas debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.

La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.

Estos principios guardan estrecha relación con la Filosofía de Diseño Sismo resistente de la Norma:

Evitar pérdidas de vidas Asegurar la continuidad de los servicios básicos Minimizar los daños a la propiedad

DIAFRAGMA RÍGIDO La cimentación consiste en cimentación corrida, para muros de albañilería y zapatas aisladas para las columnas y placas. La cimentación se constituye así en el primer diafragma rígido en la base de la construcción, con la rigidez necesaria para controlar asentamientos diferenciales.

Los techos están formados por losas aligeradas que además de soportar cargas verticales y transmitirlas a vigas, muros y columnas, cumplen la función de

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formar un Diafragma Rígido Continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos laterales.

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

CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

El sistema estructural utilizado para en la edificación será a porticado con placas de concreto armado en la dirección paralelo a la fachada (eje alfabético) y en su dirección perpendicular a la fachada (eje numérico) albañilería estructural con pórticos de concreto armado.

La participación principal de Muros portantes de Albañilería, rigen sus diseños es la E.070 Albañilería y la E060 de Concreto Armado del RNE. Se han incluido columnas rectangulares 25cm x 25cm, a manera que tenga un buen comportamiento estructural. Existen vigas soleras de 25cm x40cm y 25cm x 60cm en combinación con vigas peraltadas.

Las columnas y placas son elementos de concreto armado que dan a la estructura la ductibilidad para que desarrollen desplazamientos importantes, necesarios para disipar la energía trasmitida por los movimiento sísmicos; se considera el análisis sísmico con factor de ductilidad R=7 y asimismo los muros de albañilería junto con sus columnas y vigas de confinamiento disiparan la fuerza sísmica, se considera el factor de ductilidad R=3 para el análisis sísmico (desplazamientos) y R=6 para el diseño según norma E 0.70.

Desde el punto de vista sísmico las columnas, placas y muros de albañilería junto con las vigas constituyen el esqueleto sismo resistente, las cuales han sido diseñadas para controlar los giros y desplazamientos producidos por las fuerzas horizontales.

Las losas aligeradas se han dimensionado con 20cm de espesor. Todo el concreto de las estructuras es de 210 kg/cm2.

La configuración busca satisfacer los siguientes requisitos:

Planta simple Simetría en distribución de masas y disposición de muros, compensada con

la adición de pórticos. Proporciones entre dimensiones mayor y menor en planta menores a 4; lo

mismo en altura. Regularidad en planta y elevación sin cambios bruscos de rigidez, masa o

discontinuidades en la transmisión de las fuerzas de gravedad y horizontales a través de los elementos verticales hacia la cimentación.

Rigidez similar en las dos direcciones principales de la edificación.

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Cercos y tabiques aislados de la estructura principal.

El proyecto está dividido en bloque mediante juntas sísmicas de 5.00 cm como lo recomienda la norma de diseño sismo resistente E 0.30.

MODELO ESTRUCTURAL

Se desarrolló el respectivo modelo estructural en el programa ETABS NONLINEAR VERSION 9.06. con las características geométricas y mecánicas que se detallan en los planos de estructuras, con las características siguientes:

1.1.Definición de Materiales:

Para los elementos de concretos tales como columnas, placas, vigas, columnas se definió un concreto de resistencia a la concreción f’c=210 kgf/cm2, lo cual se presenta en el siguiente gráfico.

Para los elementos de albañilería estructural se considero la resistencia al corte f’m=45 kgf/cm2 por lo tanto según la norma E0.70 del Reglamento Nacional de Edificaciones el modulo de elasticidad de la albañilería será de Ea=500*f’m.

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1.2.Definición de Secciones:

El proyecto contempla secciones tales como vigas y columnas las cuales las modelaremos como tipo “frame”, así también muros de albañilería, placas las cuales serán modeladas con tipo “shell menbrane” y losa aligerada será modelado como “slab”. A continuación se detalla los cuadros de definición de este tipo de secciones.

Ejemplo de secciones tipo FRAME:

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Ejemplo de secciones tipo “SHELL MENBRANE ”:

Se idealiza la losa aligerada como “Membrana “lo que indica que el elemento no contendrá cargas perpendiculares al plano, esto quiere decir que cuando se asignen las cargas vivas a las losas que son perpendiculares al plano de la misma, estas se transmitirán las cargas a las vigas. Para ello necesitamos asignar con un aspa ene l cuadro Use Special One Way Load Distribución.

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1.3.Cargas de Servicio:

Las cargas de la estructura son todas aquellas para las que un edificio debe ser diseñado y capaz de resistir, estas pueden ser muertas, vivas o de sismo, existen otros tipos de cargas que son menos comunes como las cargas de viento, nieve, cargas por efectos térmicos, de acuerdo al norma técnica de estructuras.

1.1 Carga MuertaPara el metrado de las cargas muertas se considera el peso real de los materiales que lo conforma y de los que deberá soportar la edificación calculados en base al peso unitario de cada material para lo cual a los materiales definidos anteriormente se les ha asignado su peso específico. Por ejemplo:

Concreto Armado f’c=210 kgf/cm2 2.4Tonf/m3Albañilería estructural: 1.9Tonf/m3Losa Aligerada de H=20cm. 0.3Tonf/m2Acabados 0.10Tonf/m2Tabiquería móvil 0.10Tonf/m2

1.2 Carga VivaLa carga viva esta conformada por todas aquellas cargas que son aleatorias en la estructura, es decir de que pueden y no pueden estar, para la determinación de la carga viva apropiada para un sistema estructural se torna complicada debido a dos factores primordiales: 1) la incertidumbre de la magnitud de la carga en si misma y 2) el lugar sobre el que actúa la carga en cualquier instante dado. Según la norma E0.20 para una edificación destinada a hospedaje se tiene:

Aulas y laboratorios 300kgf/m2Talleres 350kgf/m2Pasadizos y escaleras: 400kgf/m2

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1.4.Definición de los Parámetros Sísmicos .

Se realizo un análisis por superposición modal espectral, cuyo espectro de seudo aceleraciones es el definido por la norma E-030 en la cual se toma en cuenta los siguientes parámetros:

Los cuales son empleados para establecer el espectro de seudo aceleraciones que será usado en el análisis dinámico de sismo el cual fue definido en el programa:

Sa =ZUSC*g/REspectro Sistema Estructural

Pórticos y placa de concreto Armado (R=7)Albañilería Estructural (R=3)

El espectro sísmico será R=7 correspondiente a los pórticos con placas de concreto armado puesto que en la dirección transversal tenemos baja densidad de muros de albañilería para el primer bloque; pero se considera el espectro R=3 para el segundo boque y bloque de las escaleras en su dirección transversal a su fachada.

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Z = 0.40U : 1.5S : 1.2R : 3R : 7

Tp : 1.2g : 9.807m/s2

z : factor de zonaU : factor de usoS : factor de sueloR : factor de ductilidad (Albañilería confinada)R : factor de ductilidad (Porticos placas de concreto)Tp : periodo de vibración del suelog : aceleración de la gravedad


Definimos la masa para el análisis sísmico dinámico en el programa según lo recomendado por la norma E0.30, que recomienda tomar el 50% de la carga viva.

CALCULO DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES

Se ha tomado para el análisis sísmico el bloque típico del proyecto considerando las condiciones más desfavorables. Los desplazamientos obtenidos de los espectros en cada dirección de análisis están en el rango aceptable para deformaciones laterales que impone el reglamento sismo resistente para este tipo de edificación.

Dirección paralelo a la fachada X-X

Bloque 01 : Primaría R=7

SISMOX DESPLAZAMIENTO ELASTICO

DESPLAZAMIENTO INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA

DERIVA INELASTICA COMENTARIO

D2 0.005 0.025 3.20 0.0008 0.0044 OKD1 0.002 0.011 3.60 0.0006 0.0031 OK

Bloque 02 : Laboratorios R=7



ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D3 0.011 0.055 3.20 0.0010 0.0051 OKD2 0.007 0.039 3.20 0.0013 0.0069 OKD1 0.003 0.017 3.60 0.0009 0.0047 OK

Bloque 03 : Secundaria R=7



ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.004 0.022 3.20 0.0007 0.0036 OKD1 0.002 0.011 3.60 0.0006 0.0029 OK

Bloque 04 : Talleres R=7

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ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.004 0.021 3.20 0.0007 0.0034 OKD1 0.002 0.010 3.60 0.0005 0.0028 OK

Bloque Escalera de 3 niveles R=7



ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D6 0.003 0.017 1.60 -0.0003 -0.0013 OK

D5 0.004 0.019 1.60 0.0007 0.0036 OKD4 0.003 0.013 1.60 0.0002 0.0010 OKD3 0.002 0.012 1.60 0.0006 0.0033 OKD2 0.001 0.006 1.60 0.0004 0.0023 OKD1 0.001 0.003 1.60 0.0003 0.0016 OK

Bloque 05: Salón de Usos Múltiples R=7



ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.004 0.018 3.20 0.0006 0.0030 OKD1 0.002 0.009 3.60 0.0005 0.0025 OK

Bloque Servicios Higenicos R=3



ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D1 0.001 0.002 3.60 0.0002 0.0004 OK

Dirección perpendicular a la fachada Y-Y

Bloque 01 : Primaría R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO

ELASTICODESPLAZAMIENTO

INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.002 0.005 3.20 0.0003 0.0008 OKD1 0.001 0.003 3.60 0.0003 0.0008 OK

Bloque 02 : Laboratorios R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO


INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D3 0.009 0.019 3.20 0.0007 0.0015 OKD2 0.006 0.014 3.20 0.0010 0.0022 OKD1 0.003 0.007 3.60 0.0009 0.0020 OK

Bloque 03 : Secundaria R=3

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SISMOY

DESPLAZAMIENTO ELASTICO


ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.003 0.006 3.20 0.0003 0.0008 OKD1 0.002 0.003 3.60 0.0004 0.0009 OK

Bloque 04 : Talleres R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO


INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.004 0.008 3.20 0.0005 0.0011 OKD1 0.002 0.005 3.60 0.0006 0.0013 OK

Bloque Escalera de 3 niveles R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO


INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D6 0.003 0.006 1.60 0.0002 0.0004 OKD5 0.002 0.005 1.60 0.0003 0.0006 OKD4 0.002 0.004 1.60 0.0003 0.0007 OKD3 0.001 0.003 1.60 0.0003 0.0007 OKD2 0.001 0.002 1.60 0.0003 0.0007 OKD1 0.000 0.001 1.60 0.0003 0.0006 OK

Bloque 05: Salón de Usos Múltiples R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO


INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D2 0.003 0.006 3.20 0.0004 0.0010 OKD1 0.001 0.003 3.60 0.0003 0.0008 OK

Bloque Servicios Higenicos R=3SISMO

YDESPLAZAMIENTO


INELASTICO

ALTURA DE

ENTREPISO

DERIVA ELASTICA


D1 0.001 0.001 3.60 0.0002 0.0004 OK

El desplazamiento relativo máximo permitido es de 0.007 para pórticos y placas de concreto armado R=7, y para el sistema de albañilería estructural es 0.005 por lo tanto el diseño estructural presenta un adecuado comportamiento sísmico.

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CALCULO DE SEPARACION SISMICA

Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima S para evitar el contacto durante el movimiento sísmico, en nuestro caso particular el caso más crítico esta dado en edificio de tres niveles.

Criterio 01:Desplazamiento máximo elástico: 0.011 m (bloque 02)Desplazamiento según E030 16.4: ¾*7*0.01=0.05 mPor lo tanto S >5cm

Criterio 02:S=3+.004x(h-500) donde h y s en centímetrosS=3+0.004x(960-500)S=3+1.84S=4.84 cm

Por lo tanto controla el diseño el criterio 01 S=5.00cm

Esta junta será obligatoria entre los bloques y escaleras para todo el proyecto.

CALCULO DE FUERZA CORTANTE MÍNIMA EN LA BASE

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Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% de la cortante obtenida del metrado sísmico para estructuras regulares como es el caso del presente estudio. (tabla N4 y tabla N5 E030 )

Por lo tanto se incrementara proporcionalmente el efecto de sismo en todos los resultados acepción de los desplazamientos (E030 18.2. d).

Dirección paralelo a la fachada X-X

Bloque 01(primaria):Área =190.00 m2Carga promedio =0.95 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 92.8 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 216.0 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)

CHEQUEO (c.din/c.est)>0.80

FACTOR DE AMPLIFICACION

STORY2 58 279 0STORY1 89 429 185 95.9% 1.00

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 118 1645 0STORY1 193 2680 378 89.4% 1.00

Bloque 02(laboratorio):Área =152.00 m2Carga promedio =0.95 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 111.3 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 260.0 ton factor Ry=3El bloque de laboratorio se ha subdivido estructuralmente en dos bloques de aulas y un bloque escaleras, se hace el análisis de un bloque laboratorios y la el bloque de escalera.

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY3 57 279 0STORY2 100 481 183 91.9% 1.00STORY1 121 588 497

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY3 131 1325 0STORY2 236 2406 418 113% 1.00STORY1 295 3025 1164

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Bloque 03(secundaria):Área =152.00 m2Carga promedio =0.95 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 74.2 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 173.3 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 49 117 0STORY1 77 188 158 103.7% 1.00

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 113 1064 0STORY1 190 1804 360 109.8% 1.00

Bloque 04(talleres):Área =152.00 m2Carga promedio =0.95 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 75 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 173 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 49 115 0STORY1 77 183 158 102.7% 1.00

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 113 1082 0STORY1 188 1819 361 108.7% 1.00

Bloque Escalera (tres niveles):Área =40.00 m2Carga promedio =1.20 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 37 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 87 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY6 9 66 0STORY5 21 101 15 113.5% 1.00STORY4 29 154 48STORY3 36 176 94STORY2 40 207 150STORY1 42 215 213

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SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY6 25 52 0STORY5 50 97 40STORY4 70 140 119STORY3 85 164 230STORY2 95 186 363STORY1 100 192 511 115.0% 1.00

Bloque Salon de Usos Multiples (irregular 90% cortante estático)Área =70.00 m2Carga promedio =0.90 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 33 ton factor Rx=7Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 76 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 16 170 0STORY1 25 260 50 75.8% 1.19

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY2 41 139 0STORY1 62 191 131 81.6% 1.10

Bloque Baños:Área =60.00 m2Carga promedio =1.10 ton/m2Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 40 ton factor Rx=3Fuerza cortante estimada (análisis estatico)= 40 ton factor Ry=3

SISMOXCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY1 57 324 0 143% 1.00

SISMOYCORTANTE

(ton)TORSOR (ton-m)

MOMENTO (ton-m)



STORY1 42 245 0 105% 1.00

DISEÑO EN CONCRETO ARMADO:

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La norma de diseño de concreto armado E0.60, considera que actúan las siguientes combinaciones de cargas, la que produzca los efectos más desfavorables en elementos estructurales considerados será con la que realizara los diseños correspondientes:

COMB1 = 1.40CM + 1.70CVCOMB2 = 1.25CM + 1.25CV +/-

1.00xSPECXCOMB3 = 1.25CM + 1.25CV +/-

1.00xSPECYCOMB4 = 0.90CM +/- 1.00 SPECX COMB5 = 0.90CM +/- 1.00 SPECY Dónde:CM = Carga MuertaCV = Carga VivaSPECX = Carga de Sismo en la Dirección XSPECY = Carga de Sismo en la Dirección YLos elementos de concreto armado en general se diseñan de acuerdo a la norma peruana E-060 actual y el código ACI. y los elementos de albañilería de acuerdo al norma E0.70 del Reglamento nacional de Edificaciones.

En los modelos empleados se usara como sismo de diseño un espectro con R=7 para la dirección Y-Y porque el análisis sísmico con R=3 solo es para asegurar que no se agriete la albañilería durante los sismos severos.

BLOQUE 01 (PRIMARIA)

VISTA 3D VISTA 3D DEFORMADA

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PLANTA ELEVACION

BLOQUE 02 (SECUNDARIA)


PLANTA ELEVACION

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BLOQUE 03 (TALLERES)


PLANTA ELEVACION

BLOQUE 04 (LABORATORIOS)


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PLANTA ELEVACION

BLOQUE ESCALERAS

BLOQUE SALON DE USOS MULTIPLES (CONCRETO-ALBAÑILERIA)

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BLOQUE SERVICIOS HIGENICOS

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