memoria calculo and hospital san antonio
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MEMORIA DE CÁLCULO AND_HOSPITAL_SAN_ANTONIO
Fecha: Disciplina: Realizado: Aprobado:
27/03/2015 SBE MR GC
Realizado por:
Ing. Civil Rubén Arboleda.
C.I:17.644.832
C.I.V: 231.795
MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO AND_HOSPITAL_SAN_ANTONIO
MEMORIA DE CÁLCULO AND_HOSPITAL_SAN_ANTONIO
Fecha: Disciplina: Realizado: Aprobado:
27/03/2015 SBE MR GC
GENERALIDADES
La presente memoria corresponde al análisis sísmico y cálculo
estructural para el chequeo de la edificación destinada al PROYECTO
AND_HOSPITAL_SAN_ANTONIO; el cual se desarrollara en un área de
azotea, Pasaje 01 Dr. José María Vargas, Edificio Charly 11 - 44, Barrio
Rafael Urdaneta, Municipio Bolívar, Estado Táchira, estableciendo los
requerimientos mínimos de diseño de acuerdo con las normas nacionales e
internacionales para el diseño de estructuras en concreto y acero.
NORMAS EMPLEADAS
Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e
Internacionales descritos a continuación:
COVENIN-MINDUR 2002-88 de “Criterios y Acciones mínimas para el
proyecto de edificaciones”.
COVENIN-MINDUR 1753-06 de “Especificaciones para el cálculo de
Estructuras de Concreto Armado”.
COVENIN-MINDUR 1756-2001 de “Edificaciones Sismorresistentes”.
A.C.I. 318 – 2008 (American Concrete Instituto) - Building Code
Requirements for Structural Concrete. “Requisitos de Reglamento para
Concreto Estructura y Comentario”
CONVENIN 1618-1998, Estructuras de Acero para Edificaciones.
Método de los Estados Límites.
Especificaciones AISC Instituto Americano de Construcción en Acero
(ASD, LRFD) 2009 en Español. AISC 360-05.
COVENIN VIENTO 2003-1989. Acciones del viento sobre las
edificaciones.
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ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS
CONCRETO:
Resistencia (f’c): 210 Kg/cm2
(Columnas, placas, vigas y losas)
-Módulo de Elasticidad (E): 218.820 Kg/cm2
-Módulo de Poisson (u): 0.20
-Peso Específico (γC): 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3
(concreto armado).
PROPIEDADES DE PERFILES DE ACERO
En concordancia con los lineamientos establecidos en la norma
venezolana COVENIN 1618: 1998, los valores a emplear en el diseño de la
tensión de cedencia (F) y resistencia de agotamiento a la tracción (Fu), serán
los valores especificados en las correspondientes normas y especificaciones
de los materiales considerados. La Tabla 1.1 del manual de diseño de
Estructuras de Acero con perfiles tubulares, reproduce los valores mínimos
de resistencia para perfiles tubulares establecidos en las especificaciones
ASTM A500.
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ACERO CORRUGADO (ASTM A605):
Resistencia a la fluencia (fy): 4,200 Kg/cm2 (Gº 60):
“E”: 2’100,000 Kg/cm2.
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OBRA ESTRUCTURAL Y MÉTODO DE CÁLCULO
La construcción se planteó en una estructura en concreto armado,
conformada por pórticos en los dos sentidos ortogonales que se fundan
desde el nivel del terreno +0.00 m hasta + 15.00 m donde se colocara la losa
de equipos, y los anclajes de los mástil de 3 m y 6 m, de acuerdo a la
ubicación e identificación en los planos de arquitectura y los cortes
respectivos.
Los pórticos que componen la superestructura como se indica en los
planos arquitectónicos, fueron calculados por medio del programa Etabs el
cual utiliza en marcos de concreto la Norma ACI 318-05/IBC 2009, y en el
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diseño de acero actúa bajo la norma AISC360-05/IBC2006, de acuerdo a las
reacciones y momentos resultado del análisis y diseño en el programa Etabs.
En el análisis se supuso comportamiento lineal y elástico. Los
elementos de concreto armado se representaron con elementos lineales. Sus
rigideces se determinaron ignorando la fisuración y el refuerzo. Las
estructuras fueron analizadas con modelos tridimensionales, suponiendo
losas infinitamente rígidas frente a acciones en su plano.
Tipos de acciones actuantes.
Acciones Permanentes:
Referidas a las que actúan continuamente sobre la edificación y cuya
magnitud puede considerarse invariable en el tiempo, como las cargas
debidas al peso propio de los componentes estructurales y cargas debidas al
peso propio de los componentes no estructurales: pavimentos, rellenos,
paredes, tabiques, frisos, instalaciones fijas, etc. Igualmente el empuje
estático de líquidos y tierras que tengan un carácter permanente, las
deformaciones y los desplazamientos impuestos por el efecto de pretensión,
los debidos a movimientos diferenciales permanentes de los apoyos, las
acciones geológicas y de temperatura permanentes, entre otros.
Acciones Variables:
Corresponde aquellas sobre la edificación con una magnitud variable en el
tiempo y que se deben a su ocupación y uso habitual, como las cargas de
personas, objetos vehículos, ascensores, maquinarias, grúas móviles, sus
efectos de impacto, así como las acciones variables de temperatura y
geológicas y los empujes de líquidos y tierras que tengan una carácter
variable. Según lo indicado en las normas citadas COVENIN MINDUR 2002-
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88 de acuerdo a la tabla 5.1 de las cargas Mínimas Distribuidas Variables
Sobre Entrepisos y Azoteas Kg/m2.
ANÁLISIS DE CARGA DE EDIFICACION
Nº DESCRIPCION UNIDAD CARGA
1 CARGA PERMANENTE DE TECHO Kg/m2
Loseta de techo 0,05 m * 2400 kg/m3 *1m Kg/m2 120.00
Bloque Piñata de Anime Kg/m2 10.00
Manto asfaltico en una sola capa 3mm Kg/m2 4.00
Friso Kg/m2 47.50
Equipos Carga Máxima por m 2 Kg/m2 1100.00
Total carga permanente Kg/m2 1282
Carga Puntual máxima de Mástil Kgf 750.00
1.1 CARGA VARIABLE DE TECHO
Carga variable acceso peatonal Kg/m2 150.00
Total carga Variable Kg/m2 150.00
2 CARGA PERMANENTE DE ENTREPISO USO RESIDENCIAL UNIDAD CARGA
Revestimiento Piso Kg/m2 100.00
Malla truckson Kg/m2 1.98
Bloque Piñata de Anime Kg/m2 10.00
Tabiquería Kg/m2 180.00
Friso revestimiento de paredes y losas, cal y cemento Kg/m2 57.00
Loseta de piso 0,05 m * 2400 kg/m3 *1m Kg/m2 120.00
Total carga permanente de entrepiso Kg/m2 469.00
2.1 CARGA VARIABLE DE ENTREPISO
Total de carga variable de entrepiso Uso Residencial Kg/m2 300.00
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MODELOS ESTRUCTURALES
Los modelos empleados para vigas y columnas consistió en barras
de eje recto que incluyen deformaciones por flexión, carga axial, fuerza
cortante y torsión. Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte
de rigidez de cada elemento estructural.
MASAS PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO MODAL Y SÍSMICO
Las masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga
se concentran a nivel del centro de masas de la losa; y las masas
provenientes del peso propio de las vigas y columnas se consideran
distribuidas en toda su longitud. Luego el programa lleva la masa de los
elementos estructurales hacia los nudos extremos.
ANALISIS SÍSMICO
Para facilitar el proyecto de la estructura sismo – resistente es
conveniente realizar o definir las variables, datos que sean necesarios para
analizar la estructura, estos datos serán dados a conocer a continuación
según la NORMA COVENIN 1756-1:2001 “Edificaciones Sismo
resistentes”.
La acción sísmica se caracteriza mediante espectros de diseño que toman
en cuenta las formas espectrales tipificadas, la condición de amortiguamiento
estructural, y la capacidad de absorción y disipación de energía de la
estructura mediante factores de respuesta.
Los espectros de diseño se han definido a nivel cedente, por tanto el
factor de mayoración de solicitaciones a usar es de 1.0.
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La estructura, miembros, conexiones y los materiales a emplear, así como
su calidad, diseño, detallado e inspección, deberán satisfacer las normas
vigentes COVENIN y COVENIN-MINDUR conforme a lo establecido en la
Norma COVENIN 1756-1:2001.
Para este fin se Pre dimensionó cada uno de los miembros estructurales
de manera de poder estimar un peso de la estructura que posteriormente
permitiera el cálculo tanto de las cargas verticales, como las horizontales.
Estas dimensiones iníciales se tomaron en base a criterios lógicos de
estructuración y a recomendaciones que hace la norma para ello.
Con la finalidad de sintetizar los cálculos sísmicos se utilizara análisis y
diseño estructural basado en el método de los elementos finitos con
características especiales para el análisis y diseño estructural de
edificaciones.
El mapa de zonificación dado en la Figura de este estudio, así como
los valores establecidos se consideran representativos de probabilidades de
excedencia de 10% para una vida útil de 50 años, es decir periodos de
retorno de 475 años. Se fundamentan en una revisión de los mapas de
zonificación sísmica conocidos (1898-1998), así como en aquellos
incorporados en diversos documentos técnicos, así como en estudios de
amenaza sísmica hechos en el país en los últimos 15 años (Beltrán, 1993;
PDVSA, 1991; CADAFE, 1984; Consejo Nacional de Seguros, 1990; Lobo,
1987; Grases, 1997). Entre estos últimos, destaca el mapa de zonificación
sísmica propuesto en base a resultados de estudios realizados en INTEVEP
(Quijada 1993) en su versión más reciente; este mapa contiene curvas de
isoaceleración. A los fines de la aplicación de esta Norma, el país ha sido
dividido en ocho zonas.
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Parámetros Básicos del Cálculo: Para los efectos de la aplicación de esta
Norma, las edificaciones quedarán clasificadas según su uso, nivel de
diseño, tipo y regularidad estructural.
Mapa de Zonificación Sísmica.
Según su ubicación en las zonas sísmicas definidas en la Norma
corresponde a:
Cuadro Ubicación Zona Sísmica.
ESTADO MUNICIPIO ZONA SÍSMICA
TACHIRA BOLIVAR 5
Norma COVENIN MINDUR 1756-1:2001 Pág. 20
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Resumen de Datos de Zona Sísmica de acuerdo a la norma
COVENIN MINDUR 1756-1
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Acciones o Combinaciones de carga
Las estructuras de concreto y acero estructural, sus miembros, juntas
y conexiones, y el sistema de fundación deben diseñarse para que tengan la
resistencia, la rigidez, la estabilidad y la tenacidad exigidas para los Estados
Límites establecidos en las Normas COVENIN.
Las hipótesis y requisitos del proyecto y la construcción sismo
resistentes se fundamentan en las solicitaciones que resultan de los
movimientos sísmicos especificados en la Norma COVENIN -MINDUR 1756-
98 Edificaciones Sismorresistentes.
COMB1 1.400*CP + 1.400*SCP
COMB2 1.200*CP + 1.200*SCP + 1.600*CVT
COMB3 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.500*CVT + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB4 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.500*CVT + 0.300*SX + 1.000*SY
COMB5 1.200*CP + 1.200*SCP + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB6 1.200*CP + 1.200*SCP + 0.300*SX + 1.000*SY
COMB7 0.900*CP + 0.900*SCP + 1.000*SX + 0.300*SY
COMB8 0.900*CP + 0.900*SCP + 0.300*SX + 1.000*SY
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Se considerarán las siguientes acciones:
CP Acciones permanentes debidas al peso propio de la estructura de
acero o de acero - concreto y de todos los materiales que estén
permanentemente unidos o soportados por ella, así como de otras cargas o
deformaciones de carácter invariable en el tiempo.
CV Acciones variables debidas al uso y ocupación de la edificación,
incluyendo las cargas debidas a objetos móviles y el equipamiento que
puede cambiar de sitio.
CVt Acciones variables en techos y cubiertas, definidas la Sección
5.2.4 de la Norma COVENIN –MINDUR 2002.
W Acciones accidentales debidas al viento, según la Norma COVENIN
- MINDUR 2003 Acciones del Viento sobre las Construcciones.
S Acciones accidentales debidas al sismo, según la Norma COVENIN
- MINDUR 1756-98 Edificaciones Sismorresistentes.
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Propiedades de la Columna de Concreto 30x30 de soporte principal del
mástil de 6 metros y soporta la viga del mástil de 3 metros, y diseñada
para soportar la losa de techo del nivel +15.00 m, la cual soporta la losa
de equipos.
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Propiedades de la Viga de carga de Concreto 30x30 en ubicada en la
planta de techo de la edificación.
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Resultados obtenidos
En cuanto al análisis estructural realizado se identifican los siguientes
resultados:
Una vez realizado el análisis estático y dinámico, así como el
diseño de los marcos de concreto, y de acuerdo a las cargas aplicadas
distribuidas y puntuales del mástil de 6 metros y 3 metros, asi como la
carga de los equipos a aplicados sobre la azotea de la edificación, se
realizo el chequeo de diseño de pórticos estructurales en concreto
armado tomando un porcentaje mínimo de 1.00 % del área neta de los
elementos estructurales columnas, ya que son los elementos que
deben soportar por lo menos el doble del esfuerzo de las vigas de la
edificación, y se obtuvo un chequeo en el cual se indica los resultados
de las columnas de la estructura principalmente en los pórticos que
soportan las cargas anteriormente identificadas para el proyecto son:
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Diseño Sismo resistente en Concreto Armado. Pórtico principal que
soporta las cargas del mástil y losa de equipos.
Acero Longitudinal en Vigas y Columnas. Unidad Kg/cm2
Pórtico D Eje 1, 2, 3, nivel +15 metros, columna de 30x30 cm, la cual
soporta la carga puntual del mástil de 3 y la viga de 30x30 que soporta
las cargas distribuidas, con un área de acero mínima de entre 15.6
cm2 hasta 20.3 cm2, con un porcentaje de acero entre el 1.29 % y el
1.66 %, del área neta.
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Acero Longitudinal en Vigas y Columnas. Unidad Kg/cm2
Pórtico D Eje 1, 2 Y 3 nivel +15 metros, columna de 30x30 cm, la cual
soporta el mástil de 6 metros con un porcentaje de acero 19.1 cm2
hasta 21.80 cm2, con un porcentaje de acero entre el 1.56 % y el 1.78
%, del área neta.
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Análisis Dinámico
Los chequeos de los desplazamientos de acuerdo a la aplicación de
sismos en el sentido x, y, se encuentran dentro de los rangos establecidos en
la norma venezolana de sismo resistencia, menores al 0.018 la cual se indica
se acuerdo a la siguiente tabla.
EDIFICACIONES
TIPO Y DISPOSICIÓN DE LOS GRUPO GRUPO GRUPO
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES A B1 B2
Susceptibles de sufrir daños por deformaciones de la estructura. 0.012 0.015 0.018
No susceptibles de sufrir daños por deformaciones de la
estructura. 0.016 0.020 0.024
DESPLAZAMIENTOS LATERALES TOTALES
El desplazamiento lateral total del nivel i se calcula como:
= 0.8 x R x FM = 0.8 x R =
R : Factor de reducción de respuesta
Desplazamiento lateral den nivel i, calculado para las fuerzas de diseño.
D i
Dci :
2.40D i Dci
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DIAGRAMA DE DERIVA MAXIMA SISMO X
Deriva Máxima SX = 0.8 * R * 0.0013749
D Max Sx = 0.8 * 6 * 0.0013749 = 0.0065 < 0.018 Chequea.
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DIAGRAMA DE DERIVA MAXIMA SISMO Y
Deriva Máxima SY = 0.8 * R * 0.0012735
D Max Sy = 0.8 * 6 * 0.0012735 = 0.0061 < 0.0081 Chequea
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Resultados obtenidos
Los chequeos de los desplazamientos de acuerdo a la aplicación de
sismos en el sentido x, y, se encuentran dentro de los rangos
establecidos en la norma venezolana de sismo resistencia, menores al
0.018 la cual se indico anteriormente en las tablas de control de
desplazamiento.
EL corte estático de la estructura en relación con los cortes dinámicos
debido a la aplicación de los sismos se encuentran en una relación
menor a 1, de acuerdo a las especificaciones de la norma Sismo
resistente Venezolana.
De acuerdo a los chequeos realizados se determina, que la aplicación
de las cargas debido a losas de equipos y mástil de equipos de
telecomunicaciones, no interfieren ni comprometen la estructura de la
edificación, por lo que se puede proceder a realizar la ejecución, de
acuerdo a los lineamientos planteados en planos con detalles para la
obra especifica, ya que la estructura posee la rigidez necesaria, de
acuerdo a su uso actual el cual es Residencial.
Para la losa de los equipos se recomienda una losa maciza de 15 cm
de espesor, embutida dentro de la losa de techo o azotea con un
espesor de 5cm, ya que la losa de techo absorbe en gran parte los
esfuerzos que se transmiten por las cargas de los equipos a
implementar en el lugar de ejecución, dicha losa puede trabajar con
acero mínimo de diámetro de 3/8” , o malla electrosoldada de acero en
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ambas direcciones de la losa, con un concreto con una resistencia
mínima de compresión de 210 Kg/cm 2.
Para la aplicación del mástil de 6 metros y 3 metros sobre la losa del
techo, se indican en los planos de detalles estructurales, su forma de
empotramiento y los arriostramiento laterales colocados a 90º, para
dar la estabilidad a este elemento que trabaja a una cota máxima de
21 m, y que se encuentran bajo la acción permanente del viento
necesitando de este tipo de arriostramiento lateral.
Se puede indicar que el esfuerzo transmitido a la estructura por parte
de las cargas puntuales y distribuidas de la losa de equipos y mástil de
6 metros y 3 metros respectivamente, no representan ningún problema
en el comportamiento estructural de la edificación actual, y a su vez se
nota en la planta de techo un tanque de almacenamiento de agua el
cual necesita una cuantía de acero mayor, y por lo observado en la
inspección no se presentan patologías actuales.
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