mc multifamiliar molina- ed0

8/15/2019 Mc Multifamiliar Molina- Ed0

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MEMORIA DE CÁLCULO

“MULTIFAMILIAR LA MOLINA”

MAYO 2016


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INDICE

1. Generalidades

- Objetivo

-

Descripción de la estructura construida

- Normatividad.

2. Procedimiento de Evaluación

- Análisis dinámico

- Análisis de desplazamientos

- Verificación de Fuerzas

3. Criterio de la evaluación estructural.

4.

Características de la Estructura- Resumen de dimensiones

- Características de los materiales

5. Metrado de Cargas

- Cargas Muerta

- Cargas Viva

- Cargas de Sismo

-

Resumen de Cargas6. Consideraciones Sísmicas

6.1. Zonificación (Z)

6.2. Parámetros del Suelo (S)

6.3. Factor de Amplificación Sísmica (C)

6.4. Categoría de las edificaciones (U)

6.5. Sistemas Estructurales (R)

6.6. Desplazamientos Laterales Permisibles6.7. Análisis Dinámico

7. Análisis Sismo- resistente de la Estructura

7.1. Modelo Estructural Adoptado

7.2. Análisis Modal de la Estructura

- Masas de la estructura

- Tabla de periodos de la Estructura

- Periodos fundamentales en cada eje.

7.3. Análisis Dinámico


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- Espectro de respuesta (X-X e Y-Y)

7.4. Desplazamientos y distorsiones.

7.5. Verificación de Cortante Basal.

8. Memoria de Cálculo

- Geometría de la edificación

8.1. Introducción de datos al ETABS

- Introducción gráfica de las cargas al ETABS

- Combinaciones de carga empleadas

9. Conclusiones


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MEMORIA DE CÁLCULO

MULTIFAMILIAR LA MOLINA

1. Generalidades Objetivo: La finalidad del presente documento es presentar el procedimiento de

DISEÑO ESTRUCTURAL para el edificio multifamiliar .

Descripción de la estructura: La estructura a diseñar, consta de 01 semisótano,03 niveles más azotea y presenta un sistema estructural de muros estructuralesen el Eje X-X y muros estructurales en el eje Y-Y. El techo de la estructura estáconformado por losas aligeradas, pero no se comportan como diafragma rígidodebido a las aberturas con que cuenta.

Normatividad: Se considera en el DISEÑO ESTRUCTURAL los análisissugeridos en:Capítulo E-0.20 CARGASCapítulo E-0.30 DISEÑO SISMORRESISTENTE-2016Capítulo E-0.60 CONCRETO ARMADO correspondientes al REGLAMENTO

NACIONAL DE EDIFICACIONES vigente.

2. Procedimiento de Diseño

Análisis dinámico: Se verificó el comportamiento dinámico de la estructura

frente a cargas sísmicas mediante un análisis espectral indicado en la Normacorrespondiente, con ese propósito se generó un modelo matemático para elanálisis respectivo. Este modelo se realizó usando el programa de cálculo deestructuras ETABS.

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

Verificación de Fuerzas: Entre los parámetros que intervienen en el DISEÑOESTRUCTURAL se encuentran la resistencia al fuerza cortante, momentoflector y carga axial.

3. Criterio de Diseño Antisismico

Se realizó el análisis sísmico de la estructura ante la acción de un sismo proporcionado por la NTE 0.30 y se verificó que las distorsiones no superen el valor de 0.005 paraestructura compuestas de concreto armado; como deriva máxima permitida por lanorma.


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4. Características de la Estructura

Resumen de dimensiones:

Características de los materiales:

Resistencia mecánica del concreto, f’c = 210 Kg/cm2

Módulo de Elasticidad del concreto, E = 217370.651 kg/cm2

Resistencia a la fluencia del acero grado 60, fy = 4200 Kg/cm2

5. Metrado de Cargas

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

Carga Viva: Cargas que provienen de los pesos no permanentes en laestructura, que incluyen a los equipos muebles y elementos móviles estimadosen la estructura así como los equipos de telecomunicaciones y antenas a instalar.

Carga de Sismo: Análisis de cargas estáticas o dinámicas que representan unevento sísmico y están reglamentadas por la norma E.030 de diseño

sismorresistente.

Resumen de Cargas:

-Cargas Muertas (CM):

Peso propio acabado (Techo 1° al 3° nivel) = 100 Kg/m2Peso propio acabado (Azotea) = 50 Kg/m2

Peso propio tabiquería (en Techo del 1° al 3° nivel) = 150 Kg/m2Peso propio tabiquería (Azotea) = 50 Kg/m2


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-Cargas Vivas (CV):

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

-Cargas de Sismo (SPECF):Según Norma Peruana de Estructuras Sa = ((Z*U*C*S) /R)*g

6. Consideraciones Sísmicas

Las consideraciones adoptadas para poder realizar un análisis dinámico de la estaciónson tomadas mediante movimientos de superposición espectral, es decir, basado en lautilización de periodos naturales y modos de vibración que podrán determinarse por un

procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez yla distribución de las masas de la estructura.

Entre los parámetros de sitio usados y establecidos por las Normas de Estructurastenemos:

6.1 Zonificación (Z)

La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada,las características esenciales de los movimientos sísmicos, la atenuación de estos con ladistancia y la información geotécnica obtenida de estudios científicos.De acuerdo a lo anterior la Norma E-0.30 de diseño sismo-resistente asigna un factor“Z” de cada una de las 4 zonas del territorio nacional. Este factor representa la

aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50años.Para el presente estudio, la zona en la que está ubicado el proyecto corresponde a lazona 4 y su factor de zona Z será 0.45.

6.2 Parámetros del Suelo (S)

Para los efectos de este estudio, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuentasus propiedades mecánicas, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración yla velocidad de propagación de las ondas de corte.

Para efectos de la aplicación de la norma E-0.30 de diseño sismorresistente se consideraque el perfil de suelo es de tipo flexible (S2), el parámetro Tp asociado con este tipo desuelo es de Tp = 0.60 seg. TL = 2.00 seg., y el factor de amplificación del suelo seconsidera S= 1,2.


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6.3 Factor de amplificación Sísmica (C)

De acuerdo a las características de sitio, se define al factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:

< ⇒ = 2.5; < < ⇒ = 2.5 ( ) ; > ⇒ = 2.5 (.

)

6.4 Categoría de las edificaciones (U)

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categoría de uso, debido a que laedificación es de tipo vivienda la norma establece un factor de importancia U = 1.0,que es el que se tomará para este análisis.

6.5 Sistemas estructurales (R)

Los sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema deestructuración sismorresistente predominante en cada dirección. De acuerdo a laclasificación de una estructura se elige un factor de coeficiente básico de reducción de lafuerza sísmica (R 0).

Concreto Armado (dirección X):R o=6 (Sistema de Muros Estructurales)

Concreto Armado (dirección Y):

R o=6 (Sistema de Muros Estructurales)

Para cada dirección tomaremos un valor por su configuración estructural a loscoeficientes básicos de reducción de R o=6 en (dirección X) y R o=6 en (dirección Y), yevaluaremos los factores de irregularidad (Ia, Ip).


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Ip=0.90 (Esquina entrante) Ia=0.90 (Irregularidad de masa o peso)

R x = Ro*Ia*Ip = 6x1.0x0.75 = 4.50R y = Ro*Ia*Ip = 6x1.0x0.75 = 4.50

6.6 Desplazamientos Laterales Permisibles

Se refiere al máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado según un análisislineal elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas por el coeficiente R (0.007 en ladirección X-X y 0.007 en la dirección Y-Y).

6.7 Análisis Dinámico

Para poder calcular la aceleración espectral para cada una de las direcciones analizadasse utiliza un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por:

Sa = ZUCS x gR

Dónde:

Z = 0.45 (Zona 4 – Lima)U = 1.00 (categoría C: Edificación Común)S = 1.20 (Tp = 0.60 suelo flexible)R x = 4.50 (Factor para estructuras irregulares muros estructurales en X-X)R y = 4.50 (Factor para estructuras irregulares muros estructurales en Y-Y)g = 9.81 (aceleración de la gravedad m/s2)C = 2.5 x (Tp / T); C ≤ 2.5


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7. Análisis Sismorresistente de la Estructura

De acuerdo a los procedimientos señalados y tomando en cuenta las características delos materiales y cargas que actúan sobre la estructura e influyen en el comportamientode la misma antes las solicitaciones sísmicas, se muestra a continuación el análisisrealizado para la obtención de estos resultados.

7.1 Modelo Estructural Adoptado

El comportamiento dinámico de las estructuras se determina mediante la generación demodelos matemáticos que consideren la contribución de los elementos estructuralestales como muros y columnas en la determinación de la rigidez lateral de cada nivel dela estructura. Las fuerzas de los sismos son del tipo inercial y proporcional a su peso,

por lo que es necesario precisar la cantidad y distribución de las masas en la estructura.

Toda la estructura ha sido analizada con una losa de techo supuesta como infinitamenterígida frente a las acciones en su plano.

Figura 1. Modelo tridimensional


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Figura 2. Semisotano

Figura 3. 1er Nivel


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Figura 4. 2do nivel

Figura 5. 3er nivel


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7.2 Análisis Modal de la Estructura

Masas de la estructura: Según los lineamientos de la Norma de Diseño SismoResistente NTE R.030, que forma parte del RNE, y considerando las cargasmostradas anteriormente, se realizó el análisis modal de la estructura total. Para

efectos de este análisis el peso de la estructura consideró el 100% de la cargamuerta y únicamente el 25% de la carga viva, por tratarse de una edificacióncomún tipo C.

Tabla de periodos de la Estructura: El programa ETABS calcula lasfrecuencias naturales y los modos de vibración de las estructuras. En el análisistridimensional se ha empleado la superposición de los primeros modos devibración por ser los más representativos de la estructura.

En la tabla se muestran los resultados de los periodos de vibración con su

porcentaje de masa participante, que indicará la importancia de cada modo en surespectiva dirección.

Tabla 1. Periodos de vibración y frecuencia-Resultados ETABS.

Periodos fundamentales en cada eje:

Como se observa en la tabla, los periodos con una mayor participación de masafueron el 1 en la dirección X-X y el 7 en la dirección Y-Y. Entonces para laestructura los periodos fundamentales son:

Tx-x = 0.250 seg. Ty-y = 0.072 seg.


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Forma del modo 1 para dirección X-X, Tx-x=0.250seg

Forma del modo 7 para dirección Y-Y, Ty-y=0.072seg


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7.3 Análisis Dinámico

Para edificaciones convencionales, se realiza el análisis dinámico por medio decombinaciones espectrales, mostradas anteriormente dadas por la Norma E.030. Semuestran a continuación las señales sísmicas empleadas en el Programa ETABS, para

considerar las cargas sísmicas en las direcciones X-X e Y-Y.

ANALISIS MODAL ESPECTRAL (X-X)

T ( s ) S a

0.00 2.5751

0.02 2.5751

0.04 2.5751

0.06 2.5751

0.08 2.5751

0.10 2.5751

0.12 2.5751

0.14 2.5751

0.16 2.5751

0.18 2.5751

0.20 2.5751

0.25 2.5751

0.30 2.5751

0.35 2.5751

0.40 2.5751

0.45 2.5751

0.50 2.5751

0.55 2.5751

0.60 2.5751

0.65 2.3770

0.70 2.2073

0.75 2.0601

0.80 1.9313

0.85 1.8177

0.90 1.7168

0.95 1.6264

1.00 1.5451

2.00 0.7725

3.00 0.5150

4.00 0.3863

5.00 0.3090

6.00 0.2575

7.00 0.2207

8.00 0.1931

9.00 0.1717

10.00 0.1545

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 7. 00 8. 00 9. 00 10 .0 0

S a

PERIODO T

ESPECTRO DE SISM O NORM A E-030 DS-2016

Sa


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ANALISIS MODAL ESPECTRAL (Y-Y)

T ( s ) S a

0.00 2.5751

0.02 2.5751

0.04 2.5751

0.06 2.5751

0.08 2.5751

0.10 2.5751

0.12 2.5751

0.14 2.5751

0.16 2.5751

0.18 2.5751

0.20 2.5751

0.25 2.5751

0.30 2.5751

0.35 2.5751

0.40 2.5751

0.45 2.5751

0.50 2.5751

0.55 2.5751

0.60 2.5751

0.65 2.3770

0.70 2.2073

0.75 2.0601

0.80 1.9313

0.85 1.8177

0.90 1.7168

0.95 1.6264

1.00 1.5451

2.00 0.7725

3.00 0.5150

4.00 0.3863

5.00 0.3090

6.00 0.2575

7.00 0.2207

8.00 0.1931

9.00 0.1717

10.00 0.1545

0.00

0.50

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1.50

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2.50

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0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 7. 00 8. 00 9. 00 10 .0 0

S a

PERIODO T

ESPECTRO DE SISM O NORM A E-030 DS-2016

Sa


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7.4 Desplazamiento y DistorsionesEl máximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado según el análisis linealelástico con las solicitaciones sísmicas reducidas por el coeficiente R, no excede lafracción de la altura de entrepiso según el tipo de material predominante. Así se tieneque para estructuras de concreto armado el límite es 0.007.

Máximo Desplazamiento Relativo de Entrepiso:

DIF x R’ ≤ 0.005 Muros de Albañilería. (Irregular X-X)hei

DIF x R’ ≤ 0.005 Muros de Albañilería. (Irregular Y-Y) hei

Cuadro de Distorsiones Máximas en ambas direcciones.

Story Point Load DispX DispY DriftX DriftY

NIVEL 3 2 SPECDX 0.0322 0.0043 0.004625 0.000403

NIVEL 2 2 SPECDX 0.0199 0.0032 0.004053 0.000604

NIVEL 1 2 SPECDX 0.009 0.0016 0.002707 0.000455

SEMI SOT 2 SPECDX 0.0017 0.0003 0.00095 0.000194

SEMI SOT1 2 SPECDX 0.0003 0.0001 0.000221 0.00004

AZOTEA 2 SPECDX 0 0 0 0

Story Point Load DispX DispY DriftX DriftY

AZOTEA 182 SPECDY 0.0028 0.0088 0.001054 0.003547

NIVEL 2 182 SPECDY 0.0003 0.0016 0.000062 0.000318

NIVEL 3 182 SPECDY 0.0006 0.0024 0.000163 0.0003

NIVEL 1 182 SPECDY 0.0002 0.0008 0.000068 0.000247

SEMI SOT 182 SPECDY 0 0.0001 0.000024 0.000049

SEMI SOT1 182 SPECDY 0 0.0001 0.000011 0.000045


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7.5 Verificación de Cortante Basal

Cortante Total en la Base (NTE-030 4.5.2).

Cargamos el modelo del ETABS con una carga donde se considere 100% de la carga

permanente o muerta y 25% de la carga viva para obtener el peso de la estructura deacuerdo al ítem 4.3 de la NTE E-030:

Cortantes Estáticos

Cortantes Dinámicos

Dirección x-x: Irregular Vdin>=90%Vest=0.9*130.32= 117.29Tn 78.22 Tn =90%Vest=0.9*130.32= 117.29Tn 88.18 Tn


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Cortantes Dinámicos Escalados

Story Load Loc P VX VY T MX MY AZOTEA SPECFX Bottom 0 7.03 0.81 70.748 2.023 17.579

AZOTEA SPECFY Bottom 0 0.24 4.44 28.064 11.11 0.594

NIVEL 3 SPECFX Bottom 0 55.38 2.51 457.077 7.951 163.275

NIVEL 3 SPECFY Bottom 0 1.85 45.85 226.59 121.912 4.563





SEMI SOT SPECFX Bottom 0 124.1 6.22 1141.584 42.472 897.503

SEMI SOT SPECFY Bottom 0 5.42 123.28 587.223 842.348 23.916

SEMI SOT1 SPECFX Bottom 0 125.45 6.27 1152.776 50.28 1055.361

SEMI SOT1 SPECFY Bottom 0 5.56 124.12 590.702 1000.676 30.72


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8. Memoria de Cálculo

De acuerdo al estudio realizado, se observaron algunos puntos críticos en laestructura, los cuales son analizados en esta sección para determinar que se cumplacon lo exigido en el Reglamento Nacional de Edificaciones.

Las vigas y columnas que conforman los pórticos deben seguir los lineamientos dela Norma E-0.60. Según esto su análisis estará basado en la función que tienen deotorgar ductilidad a la estructura.

8.1) Introducción de Datos al ETABS

Introducción Gráfica de Cargas al ETABS:

Debido a que el programa ETABS hace la distribución automática de las cargas delosas a vigas, se introdujeron las cargas por metro cuadrado sobre el aligerado,

sabiendo que las únicas cargas que actúan fuera del peso propio (ya considerado conla opción selfweight del programa) son el piso terminado y sobrecarga de azotea.

CARGAS MUERTAS

Piso Típico – carga de piso terminado


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CARGAS VI VAS

Carga Viva

Combinaciones de Cargas Empleadas:

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

COMBO 1 1.4 CM + 1.7 CVCOMBO 2 1.25 (CM + CV) ± SPECFX

COMBO 3 1.25 (CM + CV) ± SPECFYCOMBO 4 0.9 CM ± SPECFXCOMBO 5 0.9 CM ± SPECFYENVOLVENTE: MAX [COMBO 1; COMBO 2;…; COMBO 5]

Con ello se obtuvieron los momentos máximos amplificados en las vigas y demáselementos, que forman parte de la estructura.

Realizada la introducción de cargas al modelo de la estructura, se procede a verificarlos elementos estructurales de la estación.


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9. Conclusiones

Por Rigidez:

El desplazamiento máximo relativo en el rango inelástico en la estructura

evaluada para un evento sísmico, alcanza un valor de distorsión máximo de0.004625 en la dirección X-X, siendo este valor menor a la deriva máxima

permisible por la Norma E.030 - 2016 de 0.005 para estructuras compuestas demuros estructurales.

El desplazamiento máximo relativo en el rango inelástico en la estructuraevaluada para un evento sísmico, alcanza un valor de distorsión máximo de0.003547 en la dirección Y-Y, siendo este valor menor a la deriva máxima

permisible por la Norma E.030 - 2016 de 0.005 para estructuras compuestas demuros estructurales.

Por Resistencia:

- Las columnas de la estructura SI CUMPLEN ante las acciones solicitadas,soportando la carga de cortante y flexo compresión, dentro de los diagramas deinteracción de diseño.

- Las vigas de la estructura SI CUMPLEN por flexión y SI CUMPLEN por Corte, para las acciones solicitadas.

- La albañilería confinada SI CUMPLE por compresión y SI CUMPLE por

cortante global.

Cualquier variación en las normas actuales o anomalías respecto a la calidad delos materiales descrita en el presente informe dejan sin validez las conclusionesaquí presentadas.

Los aceros estructurales asumidos en las secciones de vigas, columnas y demáselementos estructurales; para la evaluación de este informe, son los acerosmínimos según el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).

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