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Grupo Key & Jc Consultoria, Diseño, Estudios, Proyectos

y Construcciones de Obras Civiles

ING. ROGER MORI ROCHA Ingeniero Civil CIP 49118

Memoria de Cálculo – Estructuras Página 1

MEMORIA DE CÁLCULO

PROYECTO DE ESTRUCTURAS MERCADO MUNICIPAL

INDICE DE CONTENIDO:

1. Generalidades

2. Estructuración 3. Análisis de Cargas de Gravedad

4. Normas y Parámetros para el Análisis Sismico

5. Modelos de Análisis

6. Resultados de Desplazamientos Máximos

7. Metodología de Diseño

7.1 Diseño en Concreto Armado 7.2 Diseño en Albañileria 7.3 Diseño en Madera y Cobertura de Calaminas.





1. Generalidades

El proyecto de Estructuras se refiere a un Mercado Municipal que consta de

dos pisos, de propiedad de la MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PUEBLO

NUEVO, ubicado entre las Avenidas 13 de Octubre y Víctor Andrés Belaunde y

los Jirones Cañete y Sebastián Barranca, distrito de Pueblo Nuevo, Provincia

de Chincha, Departamento de Ica.

De acuerdo al estudio de suelos realizado por la Empresa EMSGEO S.A.C.,

con RUC N° 20534310626, propone el tipo de cimentación denominado

Zapatas Aislada, Zapatas Combinadas, y Cimientos Corridos. El estrato de

apoyo de la cimentación es una Arena bien graduada limosa (SW-SM) de

partículas gruesas y finas, no plásticos de consistencia suelta, de color beige

claro, contenido de humedad ligeramente húmedo, no se aprecia el nivel

freático hasta el nivel prospectado de 1.70m de profundidad, se recomienda

cimentar por lo menos a 1.30 m con respecto al nivel de terreno natural. Este

estrato tiene una capacidad admisible de 1.10 Kg/cm2.

2. Estructuración

Esta edificación tiene un sistema estructural mixto de albañilería confinada y

pórticos de concreto armado ambos sentidos del análisis estructural. Los

muros, Columnas, y Placas; se localizaron en planta de tal manera de cumplir

con los requerimientos arquitectónicos y diseño sismorresistente, debido a la

configuración arquitectónica.





El edificio se ha estructurado en base a muros de albañilería confinada

conformados por ladrillos King Kong 18 huecos. Dado que se cuenta con una

densidad de muros insuficientes fue necesaria la utilización de elementos de

concreto armado (pórticos y/o placas de concreto armado).El sistema

estructural empleado es principalmente formado por muros y/o placas de

concreto armado de 20 y 25 cm. Las placas se localizaron en planta de tal

manera de cumplir con los requerimientos arquitectónicos y para resistir las

cargas sísmicas y de gravedad.

3. Análisis de Cargas de Gravedad

Las estructura está diseñada para poder soportar las cargas de gravedad y

sísmicas de dos pisos. Para el diseño se ha considerado una sobrecarga de

500 kg/m2 en el primer techo, y en el segundo techo ó azotea se ha

considerado una sobrecarga de 200 kg/m2.

Los techos están conformados por losas aligeradas de 20cm.; y techo ligero de

calaminas en el 1º nivel en el área de descarga, para una futura instalación de

una monta carga vertical. Los techos se apoyan en vigas peraltadas, vigas

chatas.

Las vigas son de 25cm de ancho con un peralte 40cm.

En las direcciones X e Y del análisis los elementos sismorresistentes

principales son los muros de concreto armado (placas) de 20cm., columnas de

25 x 50cm., 25 x 25cm. los que proporcionan adecuada rigidez lateral, y los

muros de albañileria confinada de 13cm. de ancho, lo que hace que se cumpla

con los lineamientos dados por la Norma Peruana Sismorresistente vigente.





Las columnas de concreto adicionales han sido dimensionadas según los

requerimientos arquitectónicos y estructurales (Carga axial de gravedad y/o

sismo).

La cimentación recomedada para una estructura rigida formada por un conjunto

de zapatas y cimientos corridos, (Df = 1.30m con respecto a nivel de terreno

natural).

4. Normas y Parámetros para el Análisis Sísmico

El análisis sísmico se efectuó siguiendo las indicaciones de la Norma Peruana

de Diseño Sismorresistente NTE.030 del 2003.

Siguiendo estas indicaciones y con el fin de determinar un procedimiento

adecuado de análisis, se clasificó el edificio como estructura regular.

La respuesta sísmica se determinó empleando el método de superposición

espectral considerando como criterio de combinación la “Combinación

Cuadrática Completa”, (CQC) de los efectos individuales de todos los modos.

Tal como lo indica la Norma E.030, y de acuerdo a la ubicación del Edificio y el

Estudio de Suelos realizado, los parámetros para definir el espectro de diseño

fueron:

Factor de zona (Zona 3): Z = 0.6 g (Zona 3 del Mapa Sísmico)

Perfil de Suelo (Tipo S3): S = 1.2 Tp=0.40 seg.

Factor de Categoría (Categoría C): U = 1.3 (Edificaciones Importantes)

Factor de Reducción Rx = Ry =6.0





Las cargas (momentos flectores, fuerzas cortantes y axiales) obtenidos del

Análisis Sísmico para cada elemento han sido utilizados en el diseño de estos.

5. Modelos de Análisis

Para el análisis sísmico y de gravedad, el edifico se modeló con elementos con

deformaciones por flexión, fuerza cortante y carga axial. Para cada nudo se

consideraron 6 grados de libertad estáticos y para el conjunto tres grados de

libertad dinámicos correspondientes a dos traslaciones horizontales y a una

rotación plana asumida como un diafragma rígido en cada nivel.

El cálculo de los desplazamientos elásticos se realizó considerando todos los

modos de vibración y 5 % de amortiguamiento en la Combinación Cuadrática

Completa. Los desplazamientos inelásticos se estimaron multiplicando los

desplazamientos de la respuesta elástica por el factor de reducción

correspondiente, de acuerdo al esquema estructural adoptado en cada

dirección.





Las siguientes figuras muestran vistas 3D del modelo estructural del Edificio de

dos pisos:

Figura 1. Vista 3D BLOQUE J, K y L





Figura 2. Vista 3D





6. Resultados de Desplazamientos Máximos

A continuación se presentan los desplazamientos máximos obtenidos

Para ambas direcciones del edificio la máxima distorsión de entrepiso es menor

a la establecida por la Norma Peruana.





7. Metodología de Diseño

7.1 Diseño en Concreto Armado

Para el diseño de los diferentes elementos estructurales se ha utilizado el

Método de Resistencia y se ha cumplido con los criterios de diseño de la

Norma Peruana de Diseño en Concreto Armado NTE-060, complementada por

lo indicado en la Norma ACI 318 en su última versión.

Para determinar la resistencia nominal requerida, se emplearon las siguientes

combinaciones de cargas:

1.4 M + 1.7 V M = carga muerta

1.25 ( M + V ) + S V = carga viva

1.25 ( M + V ) - S S = carga de sismo

0.90 M + 1.25 S

0.90 M - 1.25 S

6.2 Diseño en Albañilería

Para el diseño en Albañilería Confinada se siguieron los lineamientos de la

Norma Peruana de Albañilería E-070, complementada con lo indicado el

Uniform Building Code (UBC) 1997 Edition.

6.3 Diseño en Madera y Cobertura de Calaminas

Para el diseño de los elementos de madera se siguieron los lineamientos y se

ha cumplido con los criterios de diseño de la Norma Peruana de Diseño en

madera E-010, así como del manual de diseño para madera del grupo andino –

Junta del acuerdo de Cartagena.





8. Diseño de Zapatas:

DISEÑO DE ZAPATAS AISLADAS CON COLUMNAS C-1

DATOS A INGRESAR :

bc = 25 cm Base de Columna

hc = 50 cm Peralte de Columna

PD+PL = 20 Tn Peso sin Amplificar

Pu = 25 Tn Carga Ultima Obtenida en el SAP 2000

Gt = 1.1 Kg/cm2 Resistencia del Terreno

Df = 1.25 m Profundidad de N. Terreno a base Zapata

f'c = 210 Kg/cm2

Resistencia del Concreto

fy = 4200 Kg/cm2 Fluencia del Acero

d = 0.6 m Peralte asumido para la Zapata

% = 1.07 % % del peso Asumido de la Zapata

P

S/C

d

h

ht g





A = 1.95 m2

Haciendo volados iguales para la Zapata

b = Dimensión de la base de Columna

h = Peralte de Columna

Haciendo S = T : S = B= 1.39

T S

Las dimensiones mínimas son: Azapta= T x S = 1.75 1.50 m2

T= 1.52 m

s= 1.27 m Azapta= 2.63 cm2

Ok Cumple con el A min requerida

Lv1 = 0.625 m CONFORME Ok

Lv2 = 0.625 m

DISEÑO :

Qu = 9.52 Ton/m2

A =Px%/Gt

Para cumplir:

T =B+(h-b)/2 y S =B-(h-b)/2

Qu = Pu/Azap

No se considera el peso propio en el calculo pues esto no afecta al diseño por cortante, punzonamiento o flexión, dado que si se considera en el valor de la presión ultima actuante (hacia arriba, tambien debe considerarse como carga uniformemente repatida hacia abajo), anulandose.

DIMENSIONAMIENTO

incremento de la carga para tener en cuenta el peso propio de la zapata





VERIFICACION POR PUNZONAMIENTO

Supomiendo un d:

d = 0.6

bo= 3.90 m

Ao= 0.94 m2

bo= Perimetro de Punzonamiento

Cortante de Diseño por punzonamiento :

Ao= Area de Punzonamiento

Vu = 16.10 Tn

Debe cumplirse que: Vu < øVc

Lv1

Lv2b

h

T

S

d/2

d/2

bo = 2(h+d)+2(b+d)

Ao = (h+d)(b+d)

Vu =Gt (Azap-Ao)





Cortante Resistente por Punzonamiento :

Vc = 366.23 Tn

Bc = 2.00

Pero:

Vc = 373.01 Kg

Limite Maximo

Por Tanto:

øVc = 317.06 Ton

Como Vu = 16.10 Tn

OK VERY GOOD

Significa que por punzonamiento el peralte asumido de 60 es el adecuado

VERIFICACION POR CORTE

Vu =Gt.(x) . S

Vu= 0.36 Tn

X =Lv1-d

Debe cumplirse que: Vu < øVc

Donde X = 0.025

Cortante Resistente:

Vc = 69,123.87 Kg

por tanto øVc = 58.76 Tn Cumple Ok

Como : Vu= 0.36 Se tiene que el peralte efectivo elelgido es adecuado.

Vc =(0.53+1.1/Bc)*(f'c)1/2

bo d Bc = hcolum / dcolum

Vc < 1.1 (f'c)1/2

bo d

Vc = 0.53 (f'c)1/2

b. d





POR FLEXION :

Como los valores son iguales se obtiene el diseño en una sola dirección solamente

Mu = Gt . S .(Lv1)2/2

Mu= 2.79 Ton-m

Como S= 1.50 m

d= 0.6 m Peralte obtenido de la Zapata

Como :

b= 150.00 Cm.

d= 60 Cm.

Determinamos el "As" a tracción:

Tenemos de los datos dados:

A's = Mu Mu = 2.79 Tn-m

0.9 x fy x (d-a/2) fy = 4200 Kg/cm2

f'c = 210 Kg/cm2

a = As x fy d = 60 cm

0.85 x f'c x b S = 150.00 cm

Se interacciona comenzando con:(d-a/2) = 0.9 x d =

54 cm

1ra. Interacción

As = 1.37 cm2 a = 0.21 cm.

2da. Interacción

As = 1.23 cm2 a = 0.19 cm.

3ra. Interacción

As = 1.23 cm2 a = 0.19 cm.

4ta. Interacción

As = 1.23 cm2 a = 0.19 cm.

5ta. Interacción

As = 1.23 cm2 a = 0.19 cm.

6ta. Interacción

As = 1.23 cm2 a = 0.19 cm.

AREA DE ACERO MINIMO : b = 1.50 (Un ancho tributario de zapata)

d = 0.60 m





Cuantia Mímina

As=

b x d x ( 0.80 x Ѵf´c ) /

fy As= 24.84 cm2

ENTONCES TRABAJAMOS CON :

As= 24.84 cm2

CUADRO PARA CALCULAR ø DE ACERO Y ESPACIAMIENTO

N° varilla Diametros Area cm2

3 3/8 0.71

4 1/2 1.27

5 5/8 1.99

6 3/4 2.87

8 1 5.07

10 1 1/4 7.94

12 1 1/2 11.4

Cant de varillas Esp T Esp S

34.99 5.00 4.29

19.56 8.95 7.67

12.48 14.02 12.02

8.66 20.22 17.33

4.90 35.72 30.61

3.13 55.93 47.94

2.18 80.31 68.83

DEL CUADRO ANTERIOR SE DEBERA DE ESCOGER EL ACERO A COLOCAR.

SE COLOCA EL SIGUIENTE ACERO EN EL LADO T:

USAR:

T ø 1/2 @ 15.00 cm

S ø 1/2 @ 15.00 cm

Nota : dado que la relación del lado largo al lado corto no es importante espaciamos

con los valores obtenidos .

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Ing. Roger Mori Rocha CIP N° 49118

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