MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL

TTULO DEL DOCUMENTO: Diseo Estructural INFRAESTRUCTURA EPS GRAU SULLANA BLOQUE AESTADO: Memoria de Clculo EstructuralFECHA: 16 de Noviembre del 2014NOMBRE DEL PROYECTO: MEJORAMIENTO DE LA GESTIN DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LAS LOCALIDADES DE SULLANA Y BELLAVISTA DE LA PROVINCIA DE SULLANA PIURA

TABLA DE CONTENIDO1. ESTRUCTURAS1.1 ANTECEDENTES1.2 OBJETIVO1.3 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES1.4 CARGAS CONSIDERADAS1.5 COMBINACIN DE CARGAS1.6 ESTRUCTURA NUEVA 1.6.1 ANLISIS SSMICO1.6.2 ANLISIS ESTRUCTURAL1.7 Diseo en Concreto Armado1.7.1 Diseo Por flexin1.7.2 Diseo por Cortante1.7.3 Diseo por flexo compresin

MEMORIA DE CLCULO ESTRUCTURAL1. ESTRUCTURAS1.1 ANTECEDENTESEl proyecto consiste en el anlisis ssmico del BLOQUE A del proyecto de infraestructura MEJORAMIENTO DE LA GESTIN DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LAS LOCALIDADES DE SULLANA Y BELLAVISTA DE LA PROVINCIA DE SULLANA - PIURA ubicado en la ciudad de Sullana. El terreno se encuentra en el Norte del Per, en la ciudad de Sullana, regin Piura. Este bloque se diseara para soportar mximo dos niveles, por lo tanto los resultados de esta memoria de clculo no asegura la construccin de niveles adicionales.1.2 OBJETIVOEl objetivo del presente trabajo es analizar el comportamiento estructural de la edificacin a proyectar. Se estudiar su adecuado comportamiento ssmico del modelo para lo cual se verifican las distorsiones de entrepiso. Se controla tambin que la edificacin posea una adecuada resistencia y rigidez lateral en concordancia con el Reglamento de Estructuras vigente. Se realizar el diseo estructural de todos los elementos estructurales involucrados, tales como vigas, columnas, cimentacin, aligerado.1.3 PROPIEDAD DE LOS MATERIALESLa edificacin est compuesta bsicamente de prticos con columnas y vigas de concreto armado con fc = 210 kg/cm2, cuyo peso especfico es de 4200 kg/cm2, tambin el acero de refuerzo del concreto est compuesto de varillas corrugadas que cumplen con la norma ASTM A615, grado 60 (fy= 4200 kg/cm2)1.4 CARGAS CONSIDERADASLas cargas consideradas, son carga muerta, carga viva y carga ssmica las cuales detallamos a continuacin.

Carga MuertaPeso de la losa aligerado 0.2 m de espesor300 kg/m2Peso de piso terminado100 kg/m2Peso de cielo raso100 kg/m2Peso de muros1800 kg/m3Carga vivaSobrecarga de techos200 kg/m2Sobrecarga de oficinas250 kg/m2Tabiquera mvil100 kg/m2

1.5 COMBINACIN DE CARGAS 1.4 X CARGA MUERTA + 1.7 X CARGA VIVA 1.25X(CARGA MUERTA + CARGA VIVA) +/- CARGA SSMICA 0.9X CARGA MUERTA +/- CARGA SSMICA

1.6 EDIFICACIN1.61. ANLISIS SSMICOa) ESTRUCTURACINLa estructura a disear est conformada por prticos de concreto armado en ambas direcciones, que actan al mismo tiempo como elementos resistentes al sismo. Las columnas tienen forma de T y L para hacer la rigidez lateral de la estructura.

Fig. 01 Arquitectura y Estructuracin delo Bloque B Fig 02 Modelo 3 D, de la estructura

Fig 03 Modelacin en planta, PRIMER Y SEGUNDO NIVEL

Fig 04 Modelacin 3D del eje 1

b) ANLISIS Y COMPORTAMIENTO DINMICO DE LA ESTRUCTURAEl anlisis ssmico se realiz segn la norma vigente NTE E-030 (2014) con el procedimiento de Anlisis Dinmico Espectral. Considerando las condiciones de suelo, las caractersticas de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los parmetros ssmicos que se describen lneas abajo. Con los valores que se obtendr, se podr observar si la estructuracin cumple con la norma NTE E-030 (2014). A continuacin presentaremos algunos factores que son caractersticos de la edificacin:i) Procedimiento de AnlisisPara realizar el anlisis dinmico de utilizar el software SAP 2000 V. 15. Este programa permite realizar el anlisis dinmico en forma tridimensional de las estructuras. Se ha idealizado la losa como un diafragma rgido en los niveles de entrepiso. El programa determina los esfuerzos y los desplazamientos, as como la cantidad de acero necesario.

ii) Factor de Zona (Z)La NTE E-030 considera al territorio nacional dividido en tres zonas ssmicas a cada una de las cuales asigna una aceleracin mxima en la base rocosa, esta aceleracin se expresa en trminos de la aceleracin de la gravedad (g) y se denomina factor Z, el cual este factor se interpreta como la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de sea excedida en 50 ao. Con estos valores se determina de acuerdo al mapa de Zonificacin Ssmica del Per, en este caso la edificacin est ubicada en el departamento de Piura, le corresponde la Zona 3. Por consiguiente el factor Z es igual a 0.4 (esto es 0.4 g)

iii) Factor de uso de importancia (U)La NTE E 030 clasifican a las edificaciones en categoras de acuerdo a su uso e importancia, Para el caso del Bloque C de la infraestructura de la EPS GRAU, est categorizado del tipo C, es decir Edificacin Comn, donde le corresponde un factor de uso U = 1

iv) Factor de Suelo (S)De acuerdo a la NTE E 030, S representa el factor de amplificacin de aceleraciones ssmicas por efecto del perfil del suelo de la cimentacin respecto de la base rocosa, para el presente anlisis se considera un suelo flexible con un factor S igual a 1.4 perfil S3 y un periodo predominante Tp de 0.9 seg.

v) Factor de amplificacin ssmica (C)La aceleracin mxima que recibe una estructura en su cimentacin es amplificada por cada estructura en funcin de su periodo fundamental de vibracin T. La NTE E030, estima esta amplificacin mediante el factor de amplificacin ssmica (c) y se expresa como:

Donde:C: Factor de amplificacin ssmicaTp: Periodo predominanteT: periodo fundamental

Fig. 05 Factor de amplificacin ssmica vs periodo

Parmetros ssmicos

vi) COEFICIENTE DE REDUCCINDada la baja probabilidad de ocurrencia de las mximas fuerzas ssmica (10% de probabilidad excedencia de ser excedida en 50 aos de exposicin) proveer una resistencia elevada es injustificable, por esta razn todo el cdigo y la N.T.E E 030 permiten reducir la resistencia lateral de las estructuras respecto de la mxima solicitacin mediante el factor R. Para la edificacin en estudio se ha considera la direccin X-X e Y-Y es igual a 8. (es debido que por lo menos el 80% del cortante en la base acta sobre las columnas de los prticos en ambas direcciones) presentando un estado estructural regular por planta.

vii) Fuerzas estticas ssmicasPara la obtencin de las fuerzas estticas equivalentes, se ha calculado la masa y hallado en la E030 los valores de los parmetros.

Cortante en la base

Donde:Va: cortante en la baseZ: factor de zonaU: Factor de uso e importanciaC: Factor de amplificacin ssmicaS: Factor de sueloR: Coeficiente de reduccin

Fig. 05 Cortante en la base Base Shear segn el programa Sap2000 v.15

c) RESULTADO DEL ANLISIS Y COMPORTAMIENTO DINMICO DE LA ESTRUCTURAA continuacin se presentar los resultados del anlisis y comportamiento ssmico de la edificacin.

Fig 06 Asignacin de cargas de gravedad de rea en losas.

Fig 07 Grfica de asignacin de cargas vivas y muertas

Fig 08 Grfica de asignacin de cargas de tabiques sobre vigas.

Fig 08 Grfica del espectro de diseo

Configuracin estructural Irregularidad geomtrica verticalLa dimensin en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la correspondiente dimensin en un piso adyacente. No es aplicable en azoteas ni en stanos. Para el caso de la edificacin en estudio, la planta de la estructura no es variable verticalmente en todo el edificio por lo que no hay irregularidad por esta caracterstica.

Discontinuidad en los sistemas resistentes.Desalineamiento de elementos verticales, tanto por un cambio de orientacin, como por un desplazamiento de magnitud mayor que la dimensin del elemento. En la estructura presentas elementos verticales estructurales que estn alineados un nivel con respecto del otro, por lo que no hay irregularidad en este caso.

Esquinas entrantesLa configuracin en planta y el sistema resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes, cuyas dimensiones en ambas direcciones, son mayores que el 20% de la correspondiente dimensin total en planta. Como no presenta esquinas entrantes en ambas direcciones, entonces no hay irregularidad en este caso.

Discontinuidad del diafragma.Diafragma con discontinuidades abruptas o variaciones de rigidez, incluyendo reas abiertas mayores al 50% del rea bruta del diafragma. La edificacin presenta una discontiuidad del diafragma debido a traga luces, pero rea de dicho hueco no es mayor al 50% del rea total, por ello no hay irregularidad en este caso.

Desplazamientos lateralesLo desplazamientos elsticos se calculan por el programa sap2000. Dichos desplazamientos se multiplican por 0.75 del valor de R para que se conviertan en desplazamientos inelsticos.

Irregularidad TorsionalSe considera esta irregularidad en edificios con diafragmas rgidos en los que el desplazamiento promedio de algn entrepiso exceda el 50% del mximo permisible y a la vez en cualquiera de las dos direcciones de anlisis, el desplazamiento relativo mximo entre dos pisos consecutivos en un extremo del edificio, es mayor que 1.3 veces el promedio de este desplazamiento relativo mximo con el desplazamiento que simultneamente se obtiene en el extremo opuesto. En la tabla siguiente se aprecia que la estructura no presenta irregularidad torsional:

COMPROBACIN DEL CORTANTE

Fig 09 Cortante esttico calculado por Sap 2000 v.15

Fig 10 Cortante dinmico calculado por Sap 2000 v.15

Fig 11 CORTANTE DINMICO CUMPLE

d) ANLISIS ESTRUCTURALDIAGRAMAS DE MOMENTOS

FUERZAS CORTANTES

FUERZAS AXIALES

e) CONCLUSIONESDe los resultados obtenidos del informe se dan las siguientes conclusiones y recomendaciones: Para el anlisis ssmico del edificio, se desarroll mediante el anlisis dinmico espectral. Para el desarrollo de dicho anlisis se ha recurrido al programa sap2000 v.15 La edificacin se encuentra ubicada en el departamento de Piura, le corresponde la Zona 3 por consiguiente el factor Z es igual a 0.4 (esto es 0.4g).Est categorizado del tipo C es decir edificacin comn, donde le corresponde un factor U=1. Por medio del estudio de mecnica de suelos, establece que el suelo es un suelo arenoso con un factor S igual a 0.9 perfil S3 y un periodo predominante (Tp) de 1.4 seg. Adems el sistema estructural de la oficina se ha considerado un factor de reduccin (R) igual a 6 en ambas direcciones, donde ambas direcciones presenta un estado estructural regular. Por medio del anlisis ssmico que se ha desarrollado, se obtuvo que las derivas mximas de esta edificacin no sobrepasan al lmite permitido por la NTP E030 (Distorsin mxima, para una estructura de material predominante de albailera confinada es igual a 0.007) como se muestra en este informe

Los resultado del anlisis estructural se adjunta el archivo .sbd y en los Excel respectivo y no se colocaran en este informe debido a su gran extensin.