UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”

“TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO CIVIL MEDIANTE

LA MODALIDAD DE TITULACIÓN PROFESIONAL EXTRAORDIONARIA 2008 - I”

AUTORES:

Br. FLOREANO VARGAS, RONALD HERALIOBr. GUZMÁN LÓPEZ, KRAEMER

ASESOR:

Ing. RODRÍGUEZ HERRERA, JORGE LUIS

TRUJILLO - PERÚ2008

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Título del Trabajo de Suficiencia Profesional:

“ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”

Autores:

Br. Ronald Heralio Floreano Vargas.

Br. Kraemer Guzmán López.

Aprobado por:

Ms. Ing. Angel Fredy Alanoca QuentaPresidente

Ms. Ing. Anximandro G. Velásquez DíazSecretario

Ms. Ing. Rolando Ochoa ZevallosVocal

Ms. Ing. Jorge Luís Rodríguez HerreraAsesor

2

PRESENTACION

Señores Miembros del Jurado:

De conformidad con lo estipulado en el Reglamento de Grados y Títulos de la

Universidad Privada Antenor Orrego de Trujillo, sometemos a vuestra

consideración el trabajo de suficiencia Profesional Titulado “ANALISIS

ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO DE 7 NIVELES”.

Es nuestro deseo, que el presente trabajo constituya un valioso aporte a la Escuela

de Ingeniería Civil en el desarrollo de futuros Proyectos, excusándonos de los

posibles errores en los que se halla incurrido en el desarrollo del mismo.

Trujillo, Julio del 2008

Br. Ronald H. Floreano Vargas Br. Kraemer Guzmán López

3

DEDICATORIA

A mi Madre Esther López Cava que con su

ejemplo de vida y dedicación constante fue la

principal impulsadora de mi caminar diario, y

la continua motivación de mejorar y dar cada

día lo mejor de uno.

A mi Esposa Glenda y mi Hijo Manuel Alonso

quienes representan el motivo de mi esfuerzo y

comparten a mi lado mis anhelos de superación

por forjar una futuro cada día mejor.

A mis hermanos por sus consejos y apoyo

constante para finalizar mi carrera profesional.

Kraemer Guzmán López

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A mis padres Lilia Jesús Vargas Gormaz y

Heralio Floreano Gomez por su esfuerzo y

dedicación, los cuales son los impulsadores a mi

caminar diario, sin los cuales no habría sido

posible este logro profesional.

A mis hermanos: Fanny, Magaly y Lenin, por su

apoyo incondicional que me mostraron y me

siguen mostrando en el transcurso de mi vida, ya

que ellos fueron los participes de este logro

personal como persona y a la vez profesional.

A mis sobrinos: Mindy, Hector, Claudia, Rosita y

Geraldine.

A mi amigo y guía en la carrera de Ing. Civil, el

Dr. Genner Villarreal, por su amplio apoyo en la

vida profesional.

Ronald Floreano Vargas.

5

AGRADECIMIENTO:

A Dios por ser el que me guarda y

protege y me da luz cada día.

Al Ing. Jorge Luis Herrera por su apoyo

incondicional hacia la culminación de

nuestro trabajo de suficiencia profesional.

6

RESUMEN

El presente trabajo titulado “ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN EDIFICIO

DE 7 NIVELES”, es una edificación de concreto armado.

El presente trabajo como primer ítems tenemos los objetivos generales y

específicos y la metodología de investigación empleada.

En el segundo ítems se describe la fundamentación teórica, su definición.

En el tercer ítems se desarrollan el análisis estructural, donde predimensionamos

cada elemento de la estructura: columnas, vigas, losa aligerada, para luego realizar el

análisis sísmico.

En el cuarto ítems ingresamos la base datos al programa estructural ETTABS

donde procesamos la información y compararemos dichos resultados con la norma

peruana.

Finalmente presentamos las conclusiones finales y se precisan algunas

recomendaciones para el análisis.

7

ABSTRAC

This paper entitled "structural analysis of a building of 7 levels", is a building of

reinforced concrete.

This work as the first items we have the general and specific objectives and the research

methodology employed.

The second item describes the theoretical foundation, its definition.

In the third items are developed structural analysis, where predimension each element of

the structure, columns, beams, lightened, and then carry out seismic analysis.

In the fourth items enter the database program to structural ETTABS where we process

information and compare those results with the Peruvian standard.

Finally we present the final conclusions and some recommendations are needed for

analysis.

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INDICE

TITULO

PRESENTACION

DEDICATORIAS

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

I.- INTRODUCCION …………………………………………………………

1.1. Objetivos ……………………………….........................................

1.1.1. Objetivos Generales …………………………………….

1.1.2. Objetivos Específicos …………………………………..

1.2. Contenido de Capítulos ………………………………...................

II.- FUNDAMENTACION TEORICA

2.1. Descripción de proyecto ……………………………….................

2.1.1. Generalidades……………………………………………

2.1.2. Descripción Arquitectónica………………………………

2.1.3. Descripción Estructural…………………………………..

2.1.3.1 Materiales Estructurales a Utilizar…....................

2.2. Estudios Básicos De Ingeniería……………………………………..

2.2.1. Estudio de Suelos ……………………………….................

2.3. Estructuración y Predimensionameinto………………………………

2.3.1. Estructuración del Proyecto ……………………………….

2.3.2. Cargas de Diseño …………………………………………..

2.3.3. Materiales ………………………………………………….

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2.3.4. Metodología de Cálculo ……………………………….........

III.- DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL

3.1. Predimensionamiento de Elementos Estructurales ……………………

3.1.1. Predimensionamiento de Aligerado………………………….

3.1.2. Predimensionamiento de Viga……………………………….

3.1.3. Predimensionamiento de Columnas………………………….

3.1.2. Predimensionamiento de Muros……………………………..

3.2. Metrado de Cargas………………………………………………………

3.2.1. Generalidades…………………………………………………

3.2.2. Metrado de Cargas Estáticas

3.2.2.1. Metrado Vigas ……………………………………..

3.2.2.2. Metrado Muros …………………………………….

3.2.2.3Metrado Columnas …………………………………..

3.3. Análisis Sísmico ………………………………....................................

3.3.1. Generalidades ………………………………………………..

3.3.2. Modelo Matemático ………………………………………….

3.3.3. Metrado de Masas Traslacionales ……………………………

3.4. Resultado del Análisis Estructural ……………………………………..

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IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES …………………………

4.1. Conclusiones ………………………………………………………..

4.2. Recomendaciones …………………………………………………..

V.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ……………………………….......

VI.- ANEXOS ……………………………….....................................................

6.1. Estudio de Suelos

6.2. Planos de Arquitectura

6.2.1. Elevación y Planta

6.3. Plano de Estructuración

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I.- INTRODUCCION

En el presente trabajo, se aborda como alternativa de solución a los

problemas antes mencionado en la presentación, las viviendas multifamiliares, ya

sean construidas por los sistemas convencionales (albañilería confinada) o sistemas

aporticados, duales, etc.

Los parámetros evaluados en el presente trabajo, parten de la premisa

que toda estructura debe cumplir con las exigencias de las normas de sismo-

resistente y diseño estructural vigentes.

1.1. Objetivos

1.1.1. Objetivo General

Elaborar el Proyecto “Análisis Estructural de un Edificio de 7 Niveles” cuya

estructura proporcione seguridad para salvaguardar primordialmente la vida

humana ante la posibilidad de un evento sísmico.

1.1.2. Objetivos Específicos

o Configuración Estructural.

o Predimensionamiento de los elementos estructurales.

o Metrado de Cargas.

o Realizar el análisis estructural para un evento sísmico severo tomando en

cuenta las normas vigentes de Diseño Sismo Resistente.

o Elaborar un informe técnico del análisis estructural.

1.2. Contenido de Capítulos

En el presente trabajo desarrollamos como primer ítems los objetivos

generales y específicos y la metodología de investigación empleada.

12

En el segundo ítems se describe la fundamentación teórica, su definición.

En el tercer ítems se desarrollan el análisis estructural, donde

predimensionamos cada elemento de la estructura: columnas, vigas, losa aligerada,

para luego realizar el análisis sísmico.

En el cuarto ítems ingresamos la base datos al programa estructural ETTABS

donde procesamos la información y compararemos dichos resultados con la norma

peruana.

Finalmente presentamos las conclusiones finales y se precisan algunas

recomendaciones para el análisis.

II.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

2.1.1. Generalidades:

Se detalla:

En arquitectura; la distribución arquitectónica del primer nivel y de los

niveles típicos superiores, así como también las alturas mínimas interiores.

En estructura; se especifica la configuración estructural definida para el

respectivo proyecto en estudio; la cual se definió desde nuestro punto de

vista como la más optima, después de realizar los diferentes procesos de

cálculos, como son:

• Definir la ubicación de elementos verticales y horizontales procurando en

lo posible no modificar la distribución arquitectónica y el

predimensionamiento de los elementos estructurales, los cuales definen

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requisitos de simetría, continuidad, resistencia y rigidez en la edificación en

estudio.

2.1.2. Descripción arquitectónica:

Ubicación: Trujillo

Uso: Vivienda

Pisos: 7 niveles.

Área de terreno: 192.94 m2

El área a construir esta edificación es de 192.94m2 piso, ubicándose en el

primer piso un estacionamiento, y un departamento el cual incluye: sala -

comedor, lavandería, cocina, SS.HH., 2 dormitorio, y 2 áreas, del segundo

nivel hasta el séptimo nivel son típicos los cuales constan de: sala –

comedor, 1 estudio, 1 baño de servicio, 1 cocina, depósito y lavandería, ½

baño, 1 baño, 2 dormitorios y un dormitorio principal, en, lográndose con

esto una estructura simétrica en cada uno de los niveles.

Se considera una altura libre mínima de 2.30m desde el NPT (nivel de piso

terminado) hasta el fondo de viga; una altura de piso a techo de 2.30m en

los niveles típicos y de 2.75 m en el primer piso.

2.1.3. Estructuración:

Esta es la parte más importante del proyecto, en el cual se elegirá el tipo de

estructura que vendrá a soportar finalmente el peso propio, sobrecarga y

probables acciones sísmicas.

La estructuración del edificio del presente trabajo, tiene las siguientes

características:

2.1.3.1. Materiales estructurales a utilizar:

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Concreto para losas, vigas y columnas

f´c=210 Kg/cm2

Acero estructural corrugado.

fy= 4200Kg/cm2

Acero de temperatura liso fy= 4200Kg/cm2

2.2. ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA

2.2.1 ESTUDIO DE SUELOS:

El lugar de estudio se ubica en la Mz. “C” Lt. 43 de la Urb. Las

Hortensias de California.

La capacidad portante del suelo es de 0.74 kg/cm2 para la cimentación,

con densidad unitaria de 1.56 ton/m3 a una profundidad de desplante

mínima de cimentación de 1.2 metros a partir del nivel final de sótano de

la estructura a construir.

El asentamiento total es de aproximadamente 2.38 cm.

En dichos estudios se realizaron excavaciones por medio de calicatas de

0.00. – 0.40m (material orgánico) 0.40 - 3.00m (arcilla medianamente

plástica color marrón oscuro, parcialmente seca, estructura tipo cohesiva,

consistencia semi dura, se retrae al secado), valor que esta dentro de la

profundidad activa de la trasmisión de presiones, obteniéndose muestras

con las cuales se realizaron ensayos especiales y estándares de laboratorio

con fines de clasificación y obtención de parámetros físicos, químicos e

hidráulicos.

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(Ver Tablas de estudio de suelos)

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2.3. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO:

2.3.1. ESTRUCTURACION DEL PROYECTO:

La estructuración es una de las etapas mas importantes del presente proyecto,

cuya finalidad es elegir el modelo estructural que permita a la edificación

asimilar y soportar las solicitaciones a la que este expuesta durante su vida

útil.

Para llegar a la configuración del modelo mencionado es conveniente

considerar ciertas idealizaciones tratando de acercarnos al comportamiento

real de la estructura.

La elaboración de la Configuración Estructural debe hacerse de tal manera

de conservar en lo posible el planteamiento Arquitectónico, el mismo que

será modificado si la exigencia estructural así lo amerita.

En la Estructuración se prefirió recurrir al uso de columnas y vigas formando

sistema de pórticos, de tal manera de conseguir mayor rigidez lateral y evitar

deformaciones laterales importantes.

2.3.2. CARGAS DE DISEÑO:

La estructura de una edificación debe ser capaz de resistir las cargas que se

le impongan, estas cargas pueden ser temporales o permanentes. Las cargas

de diseño son el resultado de la amplificación de las cargas de servicio,

mediante unos coeficientes, de tal manera de proceder luego con estas cargas

de diseño, mediante el método de resistencia ultima, de acuerdo a las normas

de edificaciones (NTE – 060), sin generar en ningún caso esfuerzo mayores

a los permisibles.

Las cargas de gravedad considerada en el diseño son:

Carga Muerta.- Es el peso correspondiente a todos los elementos fijos,

soportados por la estructura de la edificación incluyendo su peso propio;

llamadas también cargas permanentes.

Carga Viva.- Es el peso de todos los elementos movibles, soportados por la

estructura de la edificación, conocida también como sobrecarga, cuyo valor

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dependerá del uso previsto para la edificación, de acuerdo a la Norma de

Carga.

Las cargas de gravedad adoptadas para el Diseño Estructural de la edificación,

de acuerdo a la Norma de Carga E- 020 del R.N.E. son las siguientes:

Cargas Muertas o Peso Propio:

a) Piso Terminado 100 Kg/m2

b) Losa Aligerada de 0.20m de espesor 300 kg/m2

c) Peso Especifico del Concreto 2400 Kg/m3

d) Peso Especifico de Albañilería 1800 Kg/m3

Cargas Vivas o Sobrecargas:

a) Vivienda 200 Kg/m2

b) Azotea 100 kg/m2

2.3.3. MATERIALES

Concreto: el concreto considerado en el diseño de los elementos estructurales

tales como vigas, columnas será de un f’c= 210 Kg/cm2, para el

aligerados un f’c= 210 Kg/cm2 y para el muro perimetral apoyada

en el suelo es de un f’c= 210 Kg/cm2.

Acero: el acero empleado en el diseño de todos los elementos estructurales

son barras corrugadas grado 60, es decir un acero con resistencia a

la fluencia de 4200 Kg/cm2.

2.3.4. METODOLOGIA DE CALCULO

Se uso el Programa Espacial ETABS. Version 9.1.4, para el calculo dinâmico

y estático, para el sistema aporticado y Placas, del cual se adjunta un resumen

el mismo que forma parte del expediente.

Ademas en los planos del proyecto, se esta indicando los máximos

desplazamientos absolutos y relativos (afectados por el Factor R), que solicita

la Norma E-030.

III.- DESARROLLO DEL TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL

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Ubicación Trujillo-La LibertadNºPisos 7 pisosUso Edificio MultifamiliarSistema Estructural DualDistribución Arquitectónica Un departamentos por PisoPeso de la Albañilería 1800.00 kg/cm²Resistencia de Pilas a Compresión 50.00 kg/cm²Concreto 210 kg/cm²Acero fy 4200 kg/cm²Modulo de Elasticidad de Concreto 217370.6512 kg/cm²Módulo de Poisson Concreto(v) 0.15Em 500f'm 35000 kg/cm²Gm 0.4Em 14000 kg/cm²Módulo de Poisson Albañiería(v) 0.25

3.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

3.1.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE ALIGERADOS:

El predimensionamiento se hace en base a expresiones simples, para lo cual se

escogerá la luz más desfavorable.

3.1.2. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:

Las vigas estructurales que se plantean son peraltadas. El peralte de las vigas

estructurales se han predimensionado en base a criterios prácticos tratándose

de aumentar 20% su peralte por ubicarse en zona de riesgo sísmico. Las

Normas indican que para vigas que deban resistir fuerzas de sismo deberán

cumplir con lo siguiente:

- La relación ancho a peralte no deberá ser menor que 0.3.

- El peralte efectivo (d) deberá ser menor o igual que un cuarto de la luz libre.

- El ancho de las vigas no será menor que 25 cm, ni mayor que en ancho de la

columna (medida en un plano perpendicular al eje de la viga) más tres

cuartos del peralte de la viga a cada lado.

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ln/25 < h < ln/20

Figura 3.1: Detalle de la sección rectangular de la viga.

Nota:

Para el cambio de secciones se usó el criterio de igualdad de rigideces.

Las demás vigas serán de 035x0.60

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

B/20 B 20.00L/12 H 12.00VIGAS

Ln B(m) H(m) ELECCION4.95 0.25 0.41 0.30X0.456.70 0.34 0.56 0.40X0.602.60 0.13 0.22 0.25X0.302.85 0.14 0.24 0.25X0.302.35 0.12 0.20 0.25X0.25

3.1.3 PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS:

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El predimensionamiento de columnas se hacen según ensayos experimentales

en Japón hechos luego del sismo de TOKACHI (1968), donde colapsaron

muchas columnas por:

- Fuerza cortante

- Deficiencia en el anclaje del acero en las vigas

- Por el aplastamiento

Este criterio de dimensionamiento puede utilizarse para sistemas aporticados

con algunos muros estructurales en las dos direcciones principales.

De: (índice de aplastamiento)

Además:

hn ≥ 4 hn = altura libre de columna (falla dúctil) D

D > 30 cm.

PG = W*At P=f*PG bD=P/ (n f´c)

VALORES DE " n "

TIPO C1COLUMNA INTERIOR

P = 1.10 Pg(PARA LOS PRIMEROS PISOS) n = 0.30

TIPO C1COLUMNA INTERIOR

P = 1.10 Pg(PARA LOS 4 ULTIMOS PISOS) n = 0.25

TIPO C2, C3COLUMNAS EXTREMAS

DE PORTICOS INTERIORES

P = 1.25 Pg

n = 0.25

TIPO C4 COLUMNAS EN ESQUINA

P = 1.50 Pgn = 0.20

Tabla 3.2: Valores para el índice de aplastamiento “n”.

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

Nº PISOS 7.00fc 210.00 kg/cm2fy 4200.00 kg/cm2

Cargas Asumidas

Aligerado 300 kg/m2

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Acabados 100 kg/m2Tabiqueria 150 kg/m2Sobrecarga 200 kg/m2

Columnas Interiores C C olumnas Exteriores Columnas Esquina

Area Tributaria 5.78 m2 Area Tributaria 12.57 m2 Area Tributaria 4.29 m2P 23842.50 kg P 51851.25 kg P 17696.25 kgn 0.25 n 0.25 n 0.20

bxd 499.56 bxd 1086.41 bxd 463.47b=d 22.35 b=d 32.96 b=d 21.53

b 15.00 b 25.00 b 15.00d 33.30 d 43.46 d 30.90

3.1.4. PREDIMENSIONAMIENTO DE MUROS ESTRUCTURALES:

Líneas arriba se menciono por encontrase en zona de alto riesgo sísmico es

necesario contar con un sistema estructural dual (columnas y muros de corte).

Los muros son elementos diseñados para resistir combinaciones de fuerzas

cortantes, momentos y cargas axiales inducidas por acciones sísmicas.

Las normas nos recomiendan lo siguiente:

- h ≥ menor dimensión del muro h ≥ 10 cm. 25

V=0.85*√f'c*bw*L V=(ZUCS/R)*P

AREAS TRIBUTARIAS DE COLUMNAS

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3.2. METRADOS DE CARGAS

3.2.1. GENERALIDADES:

23

Una vez elaborada la estructuración y habiendo precisada las dimensiones de

los elementos que conforman la estructura del Edificio, procedemos a ejecutar

el metrado de cargas correspondientes a dichos elementos. Su ejecución debe

ser meticulosamente desarrollada de tal manera que los resultados obtenidos

de los cálculos representen el peso más aproximado de la estructura.

3.2.2. METRADO DE CARGAS ESTATICAS

Este metrado se basa en el método del área tributaria que se consideran como

cargas de gravedad actuantes sobre un elemento a aquellas que se hallan

dentro de la “zona de influencia” del elemento considerado.

3.2.2.1. Vigas

EJES VERTICALESEje Vert 1 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton) PD

0.25 0.40 2.40 0.10 1.80 0.45 9.890.25 0.40 2.40 0.10 3.29 0.820.25 0.40 2.40 0.10 4.00 1.000.25 0.40 2.40 0.10 2.55 0.640.25 0.40 2.40 0.10 1.15 0.29

Eje Vert 2 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.25 2.40 0.10 2.85 0.45

Eje Vert 3 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.25 2.40 0.10 2.55 0.40

Eje Vert 4 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.30 2.40 0.10 3.55 0.670.25 0.30 2.40 0.10 1.60 0.300.25 0.30 2.40 0.10 1.10 0.210.25 0.30 2.40 0.10 2.75 0.52

Eje Vert 5 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.40 2.40 0.10 1.80 0.450.25 0.40 2.40 0.10 1.59 0.40

24

Eje Vert 6 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.40 2.40 0.10 1.80 0.450.25 0.40 2.40 0.10 1.60 0.400.25 0.40 2.40 0.10 2.85 0.710.25 0.40 2.40 0.10 3.95 0.990.25 0.40 2.40 0.10 2.25 0.560.25 0.40 2.40 0.10 0.80 0.20

EJES HORIZONTALES

Eje Vert A Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton) PD0.25 0.55 2.40 0.10 6.70 2.30 14.050.25 0.50 2.40 0.10 1.15 0.36

Eje Vert B Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.55 2.40 0.10 6.70 2.300.25 0.50 2.40 0.10 1.15 0.36

Eje Vert C Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.25 2.40 0.10 4.95 0.770.25 0.25 2.40 0.10 1.15 0.180.25 0.25 2.40 0.10 1.20 0.19

Eje Vert D Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.30 2.40 0.10 2.45 0.46

Eje Vert E Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.40 2.40 0.10 2.60 0.650.25 0.40 2.40 0.10 2.15 0.54

Eje Vert F Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.25 2.40 0.10 2.35 0.37

Eje Vert 6 Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.25 2.40 0.10 2.35 0.37

Eje Vert G Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.50 2.40 0.10 2.60 0.81

25

0.25 0.50 2.40 0.10 2.15 0.670.25 0.50 2.40 0.10 2.35 0.73

Eje Vert H Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.40 2.40 0.10 4.95 1.240.25 0.40 2.40 0.10 2.55 0.64

Eje Vert I Ancho Peralte P.unit Acab L(m) PD(ton)0.25 0.40 2.40 0.10 4.45 1.11

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3.2.2.2. Muros

Espesor Altura Long Punit PD Altura PD Altura PD0.13 2.40 1.80 1.80 1.01 2.40 1.01 1.80 0.760.13 2.40 3.29 1.80 1.85 2.40 1.85 1.80 1.390.13 2.40 4.00 1.80 2.25 2.40 2.25 1.80 1.680.13 2.40 2.55 1.80 1.43 2.40 1.43 1.80 1.070.13 2.40 2.15 1.80 1.21 2.40 1.21 1.80 0.910.13 2.40 1.80 1.80 1.01 2.40 1.01 1.80 0.760.13 2.40 2.50 1.80 1.40 2.40 1.40 1.80 1.050.13 2.40 3.85 1.80 2.16 2.40 2.16 1.80 1.620.13 2.40 0.80 1.80 0.45 2.40 0.45 1.80 0.340.13 2.40 2.25 1.80 1.26 2.40 1.26 1.80 0.950.13 2.40 4.45 1.80 2.50 2.40 2.50 1.80 1.87

16.53 16.53 12.40

27

3.2.2.3 Columnas

a b Nº P.unit Altura PD Altura PD Altura PD0.5 0.25 11 2.40 4.45 14.69 2.60 8.58 1.90 6.270.25 0.25 2 2.40 4.45 1.34 2.60 0.78 1.90 0.570.5 0.15 3 2.40 4.45 2.40 2.60 1.40 1.90 1.030.35 0.15 3 2.40 4.45 1.68 2.60 0.98 1.90 0.720.5 0.15 4 2.40 4.45 3.20 2.60 1.87 1.90 1.371.35 0.15 1 2.40 4.45 2.16 2.60 1.26 1.90 0.920.6 0.15 1 2.40 4.45 0.96 2.60 0.56 1.90 0.410.15 0.15 1 2.40 4.45 0.24 2.60 0.14 1.90 0.100.95 0.25 1 2.40 4.45 2.54 2.60 1.48 1.90 1.080.1 0.25 1 2.40 4.45 0.27 2.60 0.16 1.90 0.111.12 1 1 2.40 4.45 11.96 2.60 6.99 1.90 5.11

41.44 24.21 17.69

28

3.2.2.4. PESO DE CADA PISO

Area 146.22 m2

Nivel Columnas Vigas Losas S/C Muros PD(ton) PL(ton) PD+0.25PL Area Ratio

Primer Nivel 41.44 23.94 58.06 21.11 16.53 139.98 21.11 145.26 146.22 0.99Segundo Nivel 24.21 23.94 58.06 21.11 16.53 122.75 21.11 128.03 146.22 0.88

Tercer Nivel 24.21 23.94 58.06 21.11 16.53 122.75 21.11 128.03 146.22 0.88

Cuarto Nivel 24.21 23.94 58.06 21.11 16.53 122.75 21.11 128.03 146.22 0.88

Quinto Nivel 24.21 23.94 58.06 21.11 16.53 122.75 21.11 128.03 146.22 0.88

Sexto Nivel 24.21 23.94 58.06 21.11 16.53 122.75 21.11 128.03 146.22 0.88Septimo Nivel 17.69 23.94 42.23 10.56 12.40 96.26 10.56 98.90 146.22 0.68

849.99 137.24

29

3.3. ANÁLISIS SÍSMICO:

3.3.1 GENERALIDADES:

En el análisis sísmico parte de la estrategia sismorresistente frente a sismos

severos, consistirá en proveer a la estructura de ductilidad y también de una

resistencia mínima para evitar exponerlas a demandas sísmicas de energía y

ductilidad mayores a las que pueden dar.

La normas de diseño sismorresistente establece la resistencia sísmica mínima,

por medio de los factores de reducción, y es el reglamento de diseño en

concreto los que permiten garantizar una resistencia mayor.

Se ha realizado el análisis dinámico modal espectral utilizando el programa

SAP 2000 Non Linear Versión 11.0.0 , basado en el método de rigideces por

procedimientos matriciales, usando los parámetros de la Norma, con el cual se

calculo los diversos modos, periodos de vibración de la estructura, frecuencias

masas participantes y respuestas modales (desplazamientos y reacciones en la

base).

Se determinará los desplazamientos laterales de acuerdo a la Norma y se

comparan con los desplazamientos laterales permisibles relativos que en este

caso tratándose de una estructura de concreto armado el límite es de 0.007

(estos resultados se detallaran mas adelante).

Todos los bloques son de concreto armado, con una planta de configuración

regular, también en su configuración de altura será calificado como regular.

2.3.2 MODELO MATEMATICO

El análisis sísmico realizado para todos los bloques fue del tipo dinámico

tridimensional, con el método del espectro de respuesta, y para la obtención de

los desplazamientos espectrales se empleo la Combinación Cuadrática

Completa (CQC) de la formas de modo de vibración, con un amortiguamiento

igual al 5% (0.05).

Así mismo para todos los bloques se ha considerado un 50% de longitud de

brazos rígidos (los esfuerzos serán arrojados en la cara de los nudos) tanto en

vigas como en columnas, además las columnas del primer piso se supone

empotradas en su extremo inferior.

30

Las losas cuentan con un espesor de 25cm y se trabajaron como aligeradas, las

cuales fueron idealizadas como diafragmas infinitamente rígidas en su plano.

2.3.3 METRADO DE MASAS TRASLACIONALES

Para el calculo de las masas total por cada centro de masas, se calculara

adicionando a la masa debido a la carga permanente un porcentaje de la masa

debido a la carga viva o sobrecarga, siendo en este caso por tratarse de una

edificación correspondiente a la categoría C, el 25% de la carga viva según el

R.N.E.

Datos necesarios para el análisis, son.

• Elaboración del modelo matemático de todos los elementos de la

edificación.

• Ubicación de los centros de masas de cada entrepiso.

• Cálculo de los pesos de cada uno de los pisos.

• Cálculo de las masas traslacionales y momentos de inercia rotacionales

de cada uno de los pisos.

M = P / g Mr = (m(A^2+B^2)) / 12

31

MASAS

Nivel P.Edificacion Masa MpolarMasa Rotacional

Primer Nivel 145.26 14.81 5430.46 549.91Segundo Nivel 128.03 13.05 5430.46 484.69

Tercer Nivel 128.03 13.05 5430.46 484.69

Cuarto Nivel 128.03 13.05 5430.46 484.69

Quinto Nivel 128.03 13.05 5430.46 484.69

Sexto Nivel 128.03 13.05 5430.46 484.69Septimo Nivel 98.90 10.08 5430.46 374.43

Ix 4637.07

Jx 793.39

32

COMBINACIONES DE CARGA SEGÚN NORMA

COMB 1 1.5CM+1.8CVCOMB 2 1.25CM+1.25CV+1.25SXCOMB 3 1.25CM+1.25CV+1.25SYCOMB 4 0.9CM+1.25SXCOMB 5 0.9CM+1.25SYCOMB 6 ENVOLV(COMB1+COMB2+COMB3+COMB4+COMB5)COMB 7 1.25CM+1.25CV+1.25DINCOMB 8 0.9CM+1.25DINCOMB 9 ENVOLV(COMB1+COMB7+COMB8)

ANALISIS DINAMICO SEGÚN LA NORMA E030

Z 0.40U 1.50S 1.20Tp 0.60Rx 5.25Ry 4.50ZUCS/Rx 0.14ZUCS/Rxy 0.16

T C Sx Sy0.00 2.50 0.343 0.4000.60 2.50 0.343 0.4000.65 2.31 0.316 0.3690.70 2.14 0.294 0.3430.75 2.00 0.274 0.3200.80 1.88 0.257 0.3000.85 1.76 0.242 0.2820.90 1.67 0.229 0.2670.95 1.58 0.217 0.2531.00 1.50 0.206 0.2401.05 1.43 0.196 0.2291.10 1.36 0.187 0.2181.15 1.30 0.179 0.2091.20 1.25 0.171 0.200

33

ESPECTRO E.030

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.00

1.00

PERIODOS

Sa

Sax Say

34

PESO DE LA EDIFICACION

Losas

35

MODELO 3D DEL EDIFICIO

36

DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

37

3.4. RESULTADO DEL ANALISIS SISMICO

Fecha : 29/06/2008Proyecto: EDIFICIO DE 7 NIVELESLugar: TRUJILLO

Características de la Planta:

Piso típico 145.34 Piso típico 15.74Azotea 143.34 Azotea 12.32

.Parámetros asumidos:

SC2 = fileZ = 0.4 Factor xx = ZU.g = 0.65 Factor yy =ZU.g = 0.87S = 1.2 Rx RyTp = 0.6 P = 1062.76 tnU = 1.0

Rxx = 6.00 V estática = ZUCS PRyy = 4.50 R

g = 9.81

Periodo C V estática Vdinámica Mdin 90% Vesta. f

Txx 0.409 2.50 213 123.91 1576.628 1.54Tyy 0.445 2.50 283 203.74 2604.53 1.25

(C min = .125)(C max = 2.5)C = 2.5 Tp/T

X (cm) Y(cm) X (cm) Y(cm) X (0/00) Y(0/00)

4.91 5.91 1.48 1.20 5.36 4.35

191255

Desplazamientos Derivas de entrepiso

MASA

Maximos azotea relativosDesplazamientos

AREA

38

RESULTADOS DEL ANALISIS MODAL

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ1 0.510324 29.5613 2.8224 0 29.5613 2.8224 0 3.5166 39.5475 42.7418 3.5166 39.5475 42.74182 0.445093 0.4436 67.3899 0 30.0048 70.2123 0 89.9114 0.5938 6.5458 93.428 40.1413 49.28773 0.408837 44.4905 4.9266 0 74.4954 75.1389 0 6.1465 59.405 26.2379 99.5746 99.5463 75.52564 0.142109 4.9416 1.4017 0 79.437 76.5406 0 0.0023 0.1233 8.7869 99.5769 99.6696 84.31255 0.121102 0.9834 13.7385 0 80.4203 90.2791 0 0.1723 0.0096 1.2743 99.7491 99.6792 85.58686 0.114165 10.6642 0.0986 0 91.0846 90.3777 0 0.0224 0.1456 5.6819 99.7715 99.8248 91.26877 0.069052 1.3768 0.7763 0 92.4614 91.154 0 0.0365 0.0465 3.2268 99.808 99.8714 94.49558 0.058339 1.2148 4.1086 0 93.6761 95.2626 0 0.1472 0.0361 0.1446 99.9553 99.9074 94.64019 0.055601 2.753 0.6073 0 96.4292 95.8699 0 0.0195 0.0753 1.9501 99.9748 99.9827 96.5902

10 0.043243 0.6352 0.2997 0 97.0644 96.1696 0 0.0017 0.0056 1.4494 99.9765 99.9883 98.039511 0.036973 0.7628 1.5229 0 97.8272 97.6925 0 0.0074 0.0023 0.0007 99.9839 99.9906 98.040312 0.035701 0.7886 0.6111 0 98.6158 98.3036 0 0.0039 0.0021 0.7148 99.9877 99.9926 98.75513 0.031243 0.3368 0.0937 0 98.9526 98.3973 0 0.0013 0.0029 0.6272 99.989 99.9955 99.382214 0.026946 0.4212 0.457 0 99.3738 98.8543 0 0.0044 0.0024 0.0549 99.9934 99.998 99.437215 0.026369 0.1489 0.534 0 99.5227 99.3883 0 0.0044 0.0008 0.196 99.9978 99.9987 99.633116 0.025033 0.1763 0.0346 0 99.6991 99.4229 0 0.0003 0.0008 0.2259 99.998 99.9995 99.85917 0.021915 0.0117 0 0 99.7108 99.423 0 0 0.0001 0.09 99.998 99.9996 99.949118 0.021716 0.2342 0.0229 0 99.945 99.4459 0 0.0001 0.0002 0.0368 99.9981 99.9999 99.985819 0.021206 0.007 0.4162 0 99.952 99.8621 0 0.0011 0 0.0008 99.9992 99.9999 99.986620 0.019083 0.048 0 0 100 99.8622 0 0 0.0001 0.0125 99.9992 100 99.999121 0.018263 0 0.1378 0 100 100 0 0.0008 0 0.0009 100 100 100

39

CORTANTE BASAL DEL ANALISIS SISMICO

DESPLAZAMIENTOS DEL CENTRO DE MASAS C.M. EN LA DIRECCION X-X e Y-Y

DESPLAZAMIENTOS DE ENTRE PISO EN LA DIRECCION X-X e Y-Y

TABLE: Base ReactionsStory P VX VY T MX MY

STORY1 0 123.91 32.39 1530.648 317.526 1263.778STORY1 0 123.91 32.39 1530.648 398.787 1576.628STORY1 0 43.35 203.74 862.589 2086.916 442.995STORY1 0 43.35 203.74 862.589 2604.527 552.424

Story Diaphragm Load UX UY UZ RX RY RZ Point X Y ZSTORY7 D7 SPECX 0.0109 0.0025 0 0 0 0.00132 305 4.187 9.52 18.2STORY6 D6 SPECX 0.0094 0.0024 0 0 0 0.00116 306 4.292 9.388 15.6STORY5 D5 SPECX 0.0078 0.0021 0 0 0 0.00097 307 4.292 9.388 13STORY4 D4 SPECX 0.006 0.0017 0 0 0 0.00075 308 4.292 9.388 10.4STORY3 D3 SPECX 0.0041 0.0012 0 0 0 0.00053 309 4.292 9.388 7.8STORY2 D2 SPECX 0.0023 0.0007 0 0 0 0.00031 310 4.292 9.388 5.2STORY1 D1 SPECX 0.0009 0.0003 0 0 0 0.00012 311 4.292 9.388 2.6

Story Diaphragm Load UX UY UZ RX RY RZ Point X Y ZSTORY7 D7 SPECY 0.0039 0.0175 0 0 0 0.0007 305 4.187 9.52 18.2STORY6 D6 SPECY 0.0034 0.0152 0 0 0 0.00059 306 4.292 9.388 15.6STORY5 D5 SPECY 0.0028 0.0127 0 0 0 0.00047 307 4.292 9.388 13STORY4 D4 SPECY 0.0021 0.0098 0 0 0 0.00035 308 4.292 9.388 10.4STORY3 D3 SPECY 0.0015 0.0068 0 0 0 0.00024 309 4.292 9.388 7.8STORY2 D2 SPECY 0.0008 0.0039 0 0 0 0.00013 310 4.292 9.388 5.2STORY1 D1 SPECY 0.0003 0.0014 0 0 0 0.00005 311 4.292 9.388 2.6

Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY DERIVA(0/00)STORY7 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 18.2 0.000946 4.26STORY7 Max Drift Y SPECX 62.00 8.498 10.266 18.2 0.000347STORY6 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 15.6 0.001073 4.83STORY6 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 15.6 0.000421STORY5 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 13 0.001188 5.35STORY5 Max Drift Y SPECX 60.00 8.498 6.216 13 0.000495STORY4 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 10.4 0.001242 5.59STORY4 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 10.4 0.000544STORY3 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 7.8 0.001192 5.36STORY3 Max Drift Y SPECX 74.00 8.498 17.116 7.8 0.000547STORY2 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 5.2 0.000995 4.48STORY2 Max Drift Y SPECX 74.00 8.498 17.116 5.2 0.00048STORY1 Max Drift X SPECX 53.00 8.498 0.001 2.6 0.000577 2.60STORY1 Max Drift Y SPECX 78.00 8.498 4.466 2.6 0.000295

Story Item Load Point X Y Z DriftX DriftY DERIVA(0/00)STORY7 Max Drift X SPECY 76.00 5.423 20.141 18.2 0.000492STORY7 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 18.2 0.001011 3.41STORY6 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 15.6 0.000522STORY6 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 15.6 0.001145 3.86STORY5 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 13 0.00054STORY5 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 13 0.001247 4.21STORY4 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 10.4 0.000534STORY4 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 10.4 0.001288 4.35STORY3 Max Drift X SPECY 53.00 8.498 0.001 7.8 0.000493STORY3 Max Drift Y SPECY 75.00 -0.002 20.141 7.8 0.001217 4.11STORY2 Max Drift X SPECY 53 8.498 0.001 5.2 0.000402STORY2 Max Drift Y SPECY 75 -0.002 20.141 5.2 0.000997 3.36STORY1 Max Drift X SPECY 53 8.498 0.001 2.6 0.000238STORY1 Max Drift Y SPECY 75 -0.002 20.141 2.6 0.000568 1.92

40

IV.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1. CONCLUSIONES:

- Se predimensionaron todos los elementos estructurales: para las vigas de los ejes

A, - I de mayor cantidad de tramos son de 0.25 x 0.55m – 0.25 x 0.40m. y para

los otros ejes como son los ejes 1, 2, 3, 4, 5 y 6 son de 0.25 x 0.40m. Las

columnas son de sección rectangular de sección variable. Las placas tienen

espesores de 0.25m

- Después de realizar el análisis del la edificación se determina que los

desplazamientos se encuentran dentro de los limites permisibles que indica la

N.T.E E030, siendo el máximo desplazamiento de 0.007.

- La estructura en general fue analizada buscando seguridad y ductilidad

adecuada, es por ello que se busco el mecanismo de rotulas plásticas en los

nudos (unión de viga - columna), haciendo uso del primer sistema estructural

sismorresistente y el mas conocido que el de los pórticos dúctiles especiales.

- La importancia de la configuración estructural y el buen predimensionamiento

de los elementos como son las placas, columnas y vigas, nos conduce a un

análisis más aproximado.

- El uso de paquetes de los programas como es el ETABS Y SAP2000, como

herramienta en el cálculo del análisis estructural, nos permite simular la

estructura como un modelo matemático adecuado, proporcionándonos los

esfuerzos en los respectivos elementos de la estructura ante las solicitaciones

sísmicas y de gravedad.

- Para obtener desplazamientos pequeños, es conveniente tener una adecuada

cantidad y ubicación de muros estructurales o de corte, las cuales absorben

41

prácticamente toda la fuerza sísmica y además rigidizan a la estructura,

aportando un equilibrio en el centro de rigidez de la losa.

- Se considera como elementos no estructurales, a aquellos que estando o no

conectados al sistema resistente a fuerzas horizontales, su aporte a la rigidez del

sistema es despreciable.

4.2. RECOMENDACIONES:

- Para la obtención de los resultados satisfactorios al usar el programa ETABS o

SAP2000 se debe tener en cuenta un buen criterio de modelamiento de la

estructura pues los resultados dependen de ellos.

- Para estructuras aporticadas ubicadas en zona de alto riesgo sísmico,

incrementar el peralte de vigas en 20% como mínimo, con respecto a las

dimensiones obtenidas de un predimensionamiento clásico.

42

V.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MORALES MORALES, Roberto, (2004) Diseño en Concreto Armado, ACI

PERÚ.

Reglamento Nacional de Edificaciones , Normas E-020, E-030, E-050, E-060

BOZZO GARCÍA, Victoria, Diseño Sismo Resistente de Estructuras,

RAMIREZ MENDOZA, Miguel. (2004) Análisis y Diseño Estructural Para un

Edificio Multifamiliar de 05 Pisos de Albañilería Confinada. (Tesis). Trujillo:

Universidad Cesar Vallejo

MIGUEL ZAVALETA, Manuel Vicente. (2001) Configuración de Diseño

Estructural Para un Hotel de 04 Niveles en la Ciudad de Lima. (Tesis). Trujillo:

Universidad Cesar Vallejo

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ZAVALA ARRASCUE, Alberto. (2000) Diseño Sismorresistente Basado en la

Performance. CHANG HEREDIA, Miguel Ángel. (Tesis) Trujillo: Universidad

Particular Antenor Orrego

43

VI.- ANEXOS

6.4. Estudio de Suelos

6.5. Planos de Arquitectura

6.5.1. Elevación y Planta

6.6. Plano de Estructuración

44