5to informe

INTRODUCCIÓN

Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una

deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la función de una

estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo su

aplicación sin perder la estabilidad. El presente informe técnico tiene como finalidad

reflejar los resultados del análisis sísmico estructural efectuado a la edificación mediante

el uso del programa ETABS 2015.

INFORME DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

1. Generalidades Objetivo: La finalidad del presente documento es la realización de la evaluación estructural de la edificación ubicada en la Provincia de Huánuco y Departamento de Huánuco.

Descripción de la edificación: Se realizó la evaluación estructural de parte de la losa

de entrepiso de una edificación que se muestra en el plano de ubicación.

La edificación presenta 2 niveles, con elementos estructurales de Losa, vigas y columnas;

corresponde a la evaluación del estado estructural de parte del 1 °, 2 ° piso y la azotea,

sobre el cual se encuentran el área de evaluación.

I. CARACTERISTICAS DE LA ZONA

Ubicación Política:

Concerniente al entorno urbano.

País : Perú

Departamento : Huánuco

Provincia : Huánuco

Distrito : Amarilis

Dirección : Malecón los incas N° 212 y 214.

Altitud : 1948 msnm.

Mapa Político

Descripción de la estructura a instalar:

PESO CORRESPONDIENTE AL EQUIPAMIENTO DE TELECOMUNICACIONES

Característica de Antena N° 01

Tabla de peso (KG)

1 TORRE DE ANTENA 670

2 BASE DE TORRE DE ANTENA 675

3 SALA DE EQUIPOS 1500

Característica de Antena N° 02

Cabe resaltar que en dicha vivienda se cuenta con otra antena con diferentes características las cuales se muestran a continuación:

Resumen:

1 Torre de antena 300

2 Base de torre de antena 160

3 Sala de equipos 3500

II. NORMATIVIDAD: Se considera en la realización de la evaluación estructural las siguientes normas de diseño:

Metrado de cargas Norma E.020

Diseño sismo resistente Norma E.030

Concreto Armado Norma E.060

Suelos y cimentaciones Norma E.050

Albañilería Norma E.070

2. Procedimiento de Evaluación

Análisis dinámico: A nivel general, se verifico el comportamiento dinámico de la estructura frente a cargas sísmicas mediante un análisis dinámico modal espectral indicado en la Norma correspondiente, con ese propósito se construyó un modelo matemático para el análisis respectivo. Para la elaboración de este modelo se ha usado el programa de computo ETABS. Análisis de desplazamientos: Se verifico los desplazamientos obtenidos con el programa ETABS con los valores permisibles de la Norma correspondiente.

Verificación de esfuerzos: Entre los parámetros que intervienen en la VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL se encuentran la resistencia al corte, flexión, carga axial en vigas, columnas de concreto armado y muros de albañilería confinada.

3. Criterio de la Evaluación Estructural.

Al tratarse de una edificación con aporte de albañilería confinada en el sentido perpendicular al Pasaje, se realizará el análisis sísmico de la estructura ante la acción de un Sismo Moderado, proporcionado por la NTE 0.70 y en el sentido paralelo a dicho Pasaje, con aporte de concreto se realizará el análisis sísmico de la estructura ante la acción de un Sismo Moderado, proporcionado por la NTE 0.60 y se verificarán que las distorsiones en ambos casos no superen los valores de 0.005 y 0.007 respectivamente. (Deriva máxima permitida por la Norma) Además, se verificará el comportamiento dúctil de los elementos de confinamiento, así como la resistencia ante la acción de cargas combinadas especificadas por la Norma, de las estructuras más esforzadas de concreto armado.

III. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑOIII.1. Estudio del suelo

Arena bien graduada (suelo intermedio)

Capacidad admisible = 1.50 kg/cm2

Empuje activo (Ka) = 0.29

Profundidad mínima de cimentación = 1.20 m.

III.2. Características y propiedades de los materiales

Según el levantamiento realizado de la edificación, se muestra a continuación los materiales que conforman la estructura y las especificaciones de los mismos: Características de los materiales:

Concreto Armado:

- Resistencia del concreto f’c = 210 Kg/cm2.

- Módulo de Elasticidad del concreto E = Ec = 210,000 kg/cm2 = 2 ́100,000 ton/m2

Acero de Refuerzo:

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

- Módulo de elasticidad = Es = 2 ́000,000 kg/cm2

- Deformación al inicio de la fluencia =0.0021

Albañilería Confinada:

- Módulo de Poisson 0.25 =ט

- Módulo de elasticidad Em.

4. Arquitectura de la edificacion

La vivienda tiene 2 pisos construido de material noble el cual está distribuido de la

siguiente manera; c i e r t a a r e a d el primer piso está dedicado a uso comercial, el

segundo piso dividido en mini departamentos. La azotea no está cercada con ningún

tipo de material.

El acceso desde el exterior se realiza por la puerta principal que da a la calle (lado

derecho de la edificación); cada piso funciona como un mini departamento ya

alquilado. La edificación cuenta con una escalera de madera que está colocada en

la parte trasera de la edificación que llega a la azotea. Se puede apreciar la planta de

la vivienda dibujada en el programa SAP.

IV. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO

El proceso de estructuración consiste en definir la ubicación y características de los

diferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma que se

logre dotar a la estructura de buena rigidez, además resulte fácil y confiable reproducir el

comportamiento real de la estructura. Mediante este pre dimensionamiento se brindará las

dimensiones mínimas a las secciones de los elementos estructurales para así comparar

con las medidas tomadas en la inspección.

IV.1. Para Cargas De Gravedad

Estructuración

Las vigas fueron ubicadas en zonas donde existen tabiques que dividen los ambientes, de

tal forma que sirva también como dintel para los vanos, logrando de esta forma conservar

la arquitectura. Se proyectaron vigas chatas y vigas peraltadas en las losas aligeradas

donde existe la presencia de tabiques paralelos al sentido de techado, de tal forma que el

peso del tabique sea soportado íntegramente por la viga chata y peraltada.

IV.2. Norma de Cargas E-020

En la Norma Peruana de Cargas E-020 se especifica las cargas estáticas mínimas que se

deben adoptar para el diseño estructural; asimismo, se proporciona las cargas estáticas

equivalentes producidas por el viento, mientras que más bien las cargas sísmicas se

especifican en las Normas de Diseño Sismo-resistente E-030. Esas cargas se denominan

"cargas de servicio" porque son las que realmente actúan en el edificio, sin producirle

fallas o fisuras visibles, a diferencia de las "cargas últimas" que son cargas ficticias

obtenidas al amplificar por ciertos factores a las "cargas de servicio", con el objeto de

diseñar en condición de "rotura" a los distintos elementos estructurales.

Cabe también mencionar que en nuestro país las cargas sísmicas predominan sobre las

causadas por el viento, salvo que la estructura sea muy liviana (por ejemplo, con techo

metálico y cobertura con planchas de asbesto-cemento, calaminas, etc.), o que el edificio

esté ubicado en una zona de baja sismicidad, pero con fuertes vientos (por ejemplo, en la

selva); por lo que siendo el objetivo de este analizar los casos convencionales, se tratará

los efectos causados por el viento.

Para hacer uso de la Tabla 2.3 que proporciona la Norma, debe conocerse el tipo de

tabique que se va a emplear y su peso por metro lineal. Por ejemplo, para un tabique de

albañilería con 1.5 cm de espesor (incluyendo tarrajeo en ambas caras), construido con

ladrillo macizo, con 2.5 m de altura, se tendría: w = 14 x 15 x 2.5 = 525 kg 1m. Luego,

ingresando a la Tabla 2.3 de la Norma E-020, se obtiene una carga equivalente igual a

210 kg 1m2 de área en planta, que deberá agregarse al peso propio y acabados de la

losa del piso correspondiente.

IV.3. Sobrecarga (s/c)

A continuación se muestra algunas de las sobrecargas especificadas en la Norma E-020

en su Tabla 3.2.1. Estas cargas están repartidas por metro cuadrado de área en planta.

IV.4. Pre dimensionamientoIV.4.1. Losas

Cuando los techos aligerados tienen las medidas tradicionales indicadas en la Figura, y

cuando se emplea bloques huecos de arcilla (30x30 cm), puede utilizarse las siguientes

cargas de peso propio, expresadas en kilogramos por metro cuadrado de área en planta.

Para pre dimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en un sentido se

siguió la Norma E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que para prescindir de la

verificación de deflexiones, cuando actúan sobrecargas menores a 300kg/m2, se puede

utilizar la relación:

Con los valores obtenidos se decide uniformizar el sistema de techos a un espesor de

0.20 m para losas aligeradas en toda la vivienda.

El peralte de las losas aligeradas puede ser dimensionado también considerando los

siguientes criterios: resultando un espesor de 0.20 debido a que las luces no son tan

largas y solo está comprendida entre 4 – 5 m.

h = 17cms Luces menores de 4m

h = 20cms Luces comprendidas entre 4 y 5m



IV.4.2. VigasEl peralte (h) y ancho (b) mínimo de la viga se obtendrá de las siguientes relaciones:

Vigas continuas

Vigas simplemente apoyadas

Además la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismo resistentes. Pero por

cuestiones de cálculo tomaremos como base 0.25 m.

Viga VP 01:

Luz = 3.10 m → h= 3.10/14 = 0.22 m aproximado a 0.25 m

Para optimizar el diseño se opta por utilizar un peralte h = 0.40 m y un ancho b=0.25 m

(por diseño de columna) en todas las vigas principales.

Viga VS 01:

Luz = 4.95 m → h= 4.95/14 = 0.35m aproximado a 0.40 m

Viga VS 02:

Luz = 4.80 m → h= 4.80/14 = 0.34 m aproximado a 0.35 m

Para optimizar el diseño se opta por utilizar un peralte h = 0.45 m y un ancho b=0.25 m

(por diseño de columna) en todas las vigas secundarias.

IV.4.3. ColumnaLas vigas apoyan sobre las columnas transmitiéndoles fuerza cortante, que se acumulan

como carga axial en los entrepisos. Para obtener la carga axial en las columnas, debería

resolverse el problema hiperestático analizando a los pórticos espacialmente, pero para

metrar cargas, se desprecia el efecto hiperestático trabajando con áreas de influencia

provenientes de subdividir los tramos de cada viga en partes iguales, o se regula la

posición de las líneas divisorias para estimar los efectos hiperestáticos.

En cuanto al área tributaria escogemos el área más crítica (mayor área) para que el

análisis sea con la situación más crítica.

V. ANÁLISIS ESTRUCTURAL POR CARGAS DE GRAVEDAD

V.1. Análisis de Losa AligeradaPara el análisis de las losas aligeradas, las viguetas fueron modeladas como elementos

unidimensionales continuos, con apoyos simples en vigas y en aquellas placas

perpendiculares a la dirección del aligerado. En el análisis se consideran las solicitaciones

últimas debidas a cargas de gravedad, las cuales quedan definidas por la siguiente

combinación:

Se realizará el metrados para un ancho tributario de 0.50 m (espaciamiento entre

viguetas) y un espesor de losa de 0.20 m.

V.2. Carga muerta Peso propio: 0.28(0.50) = 0.14 ton/m

Piso terminado: 0.10(0.50) = 0.05 ton/m

Tabiquería: = 0.11 ton

V.3. Carga viva s/c : 0.20(0.50) = 0.10 ton/m

Amplificación de cargas:Wu=1.4(0.30)+1.7(0.10)=0.59 ton/m

MODELO DEL ALIGERADO Y CARGA ÚLTIMA

DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE (TON)

DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE (TON)

VI. ANÁLISIS DE VIGAS, COLUMNAS Y MUROS DE CORTEUsando el programa ETABS 2015 se desarrolló un modelo tridimensional de la vivienda

donde todos los elementos admiten deformaciones por flexión, fuerza cortante y carga

axial. Las vigas fueron representadas por elementos unidimensionales con rigidez

torsional nula, mientras que las columnas y muro se representaron como elementos

bidimensionales. Las losas no se representaron como elementos estructurales en el

modelo, sino más bien fueron representadas mediante diafragmas rígidos que se

asignaron a cada nivel.

La figura presenta una vista en 3D del modelo del edificio y la vista en planta del piso

típico.

El programa ETABS permite representar las cargas en las losas usando elementos tipo

área a los cuales se asignan cargas distribuidas y estas áreas distribuyen a los elementos

en una o dos direcciones dependiendo del sentido de la losa. El peso propio de los

elementos será calculado por el programa.

VII. SIMULACIÓN DEL PROCESO CONSTRUCTIVOLas cargas axiales ocasionan diferentes deformaciones verticales en las columnas,

generando una distorsión en los diagramas de momentos de las vigas que las une,

incrementando el momento negativo en uno de sus extremos y reduciéndose en el otro.

En la realidad, estas deformaciones axiales se producen conforme se va construyendo

piso a piso. Sin embargo, estas deformaciones se van atenuando debido a que cuando se

llena el piso superior las columnas y muro se vuelven a nivelar.

Actualmente existen programas de computación que permiten simular el proceso

constructivo, tarea que realizan apropiadamente en muchos casos en nuestro caso

usamos el ETABS 2015.

SE DEFINE LOS TIPOS DE CARGAS MUERTAS Y CARGAS VIVAS

EN LA FIGURA SE MUESTRA EL CENTRO DE MASA EN TODOS LOS PISOS

VIII. ANÁLISIS ESTRUCTURAL PARA SOLITACIONES SÍSMICASEste análisis permitirá conocer el comportamiento de la estructura bajo solicitaciones

sísmicas, ver si existe irregularidad torsional, verificar que las derivas máximas cumplan lo

estipulado en la Norma E.030, además se obtendrán fuerzas internas de los diferentes

elementos que conforman el sistema sismo resistente, dichas fuerzas serán consideradas

al momento del diseño.

EN LA FIGURA SE MUESTRA LA CASETA Y EL MURO DE LA ANTENA

Peso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 150 Kg/m2

570 Kg/m2

WD = 570 Kg/m2

Sobre carga (WL1) : 200 Kg/m2

WL = 200 Kg/m2

Peso de la losaPeso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 150 Kg/m2

570 Kg/m2

Sala de equipos : 1500.00 kg

Area de la sala de maquinaria : 10.35 m2144.93 kg/m2

WD = 714.93 Kg/m2

Sobre carga (WL1) : 100 kg/m2

WL = 100 kg/m2

Peso de torre de antena : 670.00 kgBase de torre de antena : 675.00 kg

1345.00 kg

P = 1.35 Tn

Carga Muerta (WD)

Peso de equipos de telecomunicaciones

Carga Viva (WL)


Carga Puntual de la antena a la viga

METRADOS DE CARGAS PARA LA LOSA EN ETABS 2015

PRIMERA, SEGUNDA PLANTACarga Muerta (WD)

Carga Muerta (WD)

TERCERA PLANTA

Peso de la losa : 300 Kg/m2Peso del acabado del piso : 100 Kg/m2Peso del cielo raso : 20 Kg/m2Tabiqueria : 150 Kg/m2

570 Kg/m2

Sala de equipos : 3500.00 kg

Area de la sala de maquinaria : 10.35 m2388.16 kg/m2

WD = 958.16 kg/m2

Sobre carga (WL1) : 100 kg/m2

WL = 100 kg/m2

Peso de torre de antena : 300.00 kgBase de torre de antena : 675.00 kg

975.00 kg

P = 0.98 Tn

DATOS DE LA OTRA ANTENA EXISTENTELos valores de los tres primeros pisos no varia la azotea si sufre cambios en la aplicación de carga. Esta carga es debido a la antena exixtente.

TERCERA PLANTACarga Muerta (WD)


Carga Viva (WL)


Carga Puntual de la antena a la viga

IX. REPRESENTACIÓN DE LAS SOLICITACIONES SÍSMICASLas solicitaciones sísmicas se determinan, según lo indicado en la Norma E.030, por

espectros inelásticos de pseudo-aceleraciones, el cual se define como:

Dónde:

IX.1. Factor de Zona (Z)A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1. Este factor se

interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10 % de ser

excedida en 50 años.

LA UBICACIÓN DE LA VIVIENDA ESTA EN EL DEPARTAMENTO DE HUANUCO

IX.2. Factor de Suelo (S)Son estudios multidisciplinarios, que investigan los efectos de sismos y fenómenos

asociados como licuefacción de suelos, deslizamientos, tsunamis y otros, sobre el área de

interés. Estos datos se observaran en la nº 02:

IX.3. Factor de amplificación sísmica (C)

Representa el factor de amplificación de la respuesta de la estructura respecto de la

aceleración del suelo.

IX.4. Coeficiente de reducción sísmica (R)

Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de

estructuración sismo resistente predominante en cada dirección tal como se indica en la

Tabla N°6.

IX.5. Factor de uso (U)Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la Tabla

N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U), definido en la Tabla N° 3 se usará según la

clasificación que se haga.

EN LA FIGURA SE MUESTRA EL RESPONSE SPECTRUM FUNCTION DEFINIDO POR EL PROGRAMA ETABS

IX.6. MODELO ESTRUCTURAL.Se generó un modelo tridimensional de elementos finitos tipo FRAME para ladefinición de las columnas y vigas conforme lo requiere el software decomputadora SAP 2000 no lineal para obtener las propiedades dinámicas(modos de vibración), los desplazamientos, las deformaciones y las fuerzas dediseño. Con el objeto de considerar la flexibilidad de la losa de entrepiso deledificio, se utilizó la opción CONSTRAINT en los nudos que se suponen con uncomportamiento de cuerpo rígido, aplicando la condición tipo DIAPHRAGM.IX.7. DETERMINACIÓN DEL CENTRO DE MASA DE CADANIVEL.El cálculo del centro de masa por nivel, se realizará tomando en cuenta todas lasmasas de los elementos resistentes (columnas, vigas, losa, paredes) delentrepiso, para luego ser multiplicadas por cada uno de los centroides de loselementos respectivos. A continuación se resumen los cálculos.

Orientación Este-oeste.

Orientación Sur – Norte

Orientación Este – Oeste Losa

Norte - Sur Columnas

ANALISIS SISMICO ESTATICO

PESO DEL EDIFICIO: 21036.75 kgf CORTANTE BASAL V: 4658.52 kgf son valores que están próximos en ambas

direcciones

ANALISIS SISMICO DINAMICO

Este tipo de análisis se realiza por medio de procedimientos de combinación espectral.

Con la ayuda de este análisis se calculó la deriva lateral de la edificación la deriva lateral

permisible de Δhe=0.007; siempre se tuvo en cuenta la condición de igualdad entre el

peralte de la viga y el lado de las columnas de tres pisos.

FUERZA CO RTANTE X EN LA BASE.

NIVELLoad

Case/Combo

Location P VX VY T MX MY

kgf kgf kgf kgf-m kgf-m kgf-mStory1 Sx Max Bottom 0 4005.51 2256.38 35682.65 3254.51 12965.07Story1 Sy Max Bottom 0 2548.3 5301.4 8364.14 18964.36 3008.55

CORTANTE BASAL

NIVEL DIAGRAMA MASA X MASA Y

kgf-s²/m kgf-s²/mStory3 D3 5844.45 5844.45Story2 D2 7596.15 6407.15Story1 D1 7596.15 6407.15

PESO DE LA EDIFICACION Y CORTANTE BASAL

MXkgf-m

MYkgf-m

VXkgf

VYkgf

Tkgf-m

3254.51 12965.07

Story Load Location Pkgf

79571.17 3214.82 16240.02Story1 Sx Max Bottom 0 4005.51 2256.38 35682.65Story2 Sx Max Bottom 0 8145.37 1987.56

0 7244.14 2012.84 79315.58 4963.59 21391.34Story3 Sx Max Bottom

F UE R Z A C O R T A N T E Y EN L A B A S E

Story Load Lo P VX

VX VY

VYT MX MY

kfg kfg kgkfg k

gkgf-m kgf-m kgf-m

6021.793966.573008.55

Location

Story1 Sy Max Bottom 0 2548.3 5301.4 8364.14 18964.36

29364.25Story2 Sy Max Bottom 0 2174.99 11394.44 20486.99 19365.87Story3 Sy Max Bottom 0 2014.22 12763.25 20394.65

DESPLAZAMIENTO

D ESPLAZAMIENTO X

DESPLAZAMIENTO Y

I. DESPLAZAMIENTOS LATERALESI.1. Fuerza Cortante en la Base

La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la dirección

considerada, se determinará por la siguiente expresión:

Debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mínimo:

I.2. Desplazamientos LateralesLos desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por 0,75R los resultados

obtenidos del análisis lineal y elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas. Para el

cálculo de los desplazamientos laterales no se considerarán los valores mínimos de C/R

indicados en el Artículo anterior.

Story Load UX UY UZ RX RY RZmm mm mm rad rad rad

Story3 Sx 275.24785 11.214549 3765 3.365987 3.709041 0.007894Story2 Sx 57.398159 5.148692 4056 2.069687 2.847986 0.003658Story1 Sx 12.178602 0.821858 2014 2.789364 2.885698 0.001478

Story Load UX UY UZ RX RY RZmm mm mm rad rad rad

Story3 Sy 201.95488 7.968142 4789 2.367598 3.897436 0.007489Story2 Sy 40.01472 4.489672 3398 0.997415 2.680145 0.003587Story1 Sy 10.941172 0.987435 2893 2.017966 2.014782 0.002154

I.3. Desplazamientos Laterales PermisiblesEl máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado según el Artículo, no deberá

exceder la fracción de la altura de entrepiso que se indica en la Tabla N° 8

DE S PL A Z AM I E N T OS EN ET A B S 2 0 1 5 - D I S T O R CI Ó N E N E X T RE M OS A N A L I S I S D E RE S UL T ADOS

0.007

PISO hDesplz (cm) Δ (cm) Δ/h

MAX PERMI. VERIF.

Story3 2.72 0.0027525 0.0203123 0.0076478 0.007SI

Story2 2.72 0.0057398 0.0124476 0.0047057 0.007 CUMPLESI

Story1 2.72 0.0121786 0.0201798 0.007419 0.007 CUMPLE

MAX PERMI = Δ/h≤ 0.007

SISMO X-XDE LA TABLA DE DESPLAZAMINETOS DEL ETABS

SI CUMPLE

Es de fundamental importancia realizar una eficiente distribución de columnas, que

garantice tener una buena rigidez. Una buena práctica es mantener la simetría de los ejes

logrando un equilibrio de rigideces para no descompensar la estructura en cualquiera de

los sentidos. Una descompensación de rigideces o mala distribución de columnas en una

estructura, durante un terremoto puede generar lo que llamamos: Torsión en planta que

es un caso crítico que provoca el colapso de la edificación.

0.007

PISO hDesplz (cm) Δ (cm) Δ/h

MAX PERMI. VERIF.

Story3 2.72 0.007SI

Story2 2.72 CUMPLESI

Story1 2.72 CUMPLE

0.0123471 0.0045394 0.007

0.0109412 0.0201011 0.0073901 0.007

0.0020196 0.0189621 0.0069714

0.0040015

MAX PERMI = Δ/h≤ 0.007

SISMO Y-YDE LA TABLA DE DESPLAZAMINETOS DEL ETABS

SI CUMPLE

5to informe

Documents