mc multifamiliar carabayllo- ed0

8/18/2019 Mc Multifamiliar Carabayllo- Ed0

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MEMORIA DE CÁLCULO

“MULTIFAMILIAR CARABAYLLO”

MARZO 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 Fuerzas3. Criterio de la evaluación estructural.

4. Características de la Estructura- Resumen de dimensiones

- Características de los materiales5. 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 Adoptado7.2. 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 edificación8.1. Introducción de datos al ETABS- Introducción gráfica de las cargas al ETABS- Combinaciones de carga empleadas

9. Conclusiones10. Anexos


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MEMORIA DE CÁLCULOMULTIFAMILIAR CARABAYLLO

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 06 niveles másazotea y presenta un sistema estructural de muros estructurales en el Eje X-X ymuros estructurales en el eje Y-Y. El techo de la estructura está conformado porlosas aligeradas, pero no se comportan como diafragma rígido debido a lasaberturas 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 estructurafrente 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 0.007 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 diseñosismorresistente.

Resumen de Cargas:

-Cargas Muertas (CM):

Peso propio acabado (Techo 1° al 5° nivel) = 100 Kg/m2Peso propio acabado (Techo 6°) = 50 Kg/m2

Peso propio tabiquería (en Techo del 1° al 5° nivel) = 150 Kg/m2Peso propio tabiquería (Techo 6°) = 50 Kg/m2

-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

SectionName Material FromFile Shape Depth WidthTop AreaV25X50 CONC No Rectangular 0.500 0.250 0.125C25X25 CONC No Rectangular 0.250 0.250 0.063V25X20 CONC No Rectangular 0.200 0.250 0.050C25X40 CONC No Rectangular 0.400 0.250 0.100


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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 laaceleración 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 (S1), el parámetro Tp asociado con este tipo desuelo es de 0.4 seg., y el factor de amplificación del suelo se considera S= 1.0.


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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).

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

R x =Ro*Ia*Ip = 6x0.9x0.9 = 4.86R y =Ro*Ia*Ip = 6x0.9x0.9 = 4.86


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Carga Muerta y Carga Viva por niveles

Comparación de Masa entre piso adyacentes (1.56>1.50)

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 g

RDónde:

Z = 0.45 (Zona 4 – Lima)U = 1.00 (categoría C: Edificación Común)S = 1.00 (Tp = 0.40 suelo rígido)R x = 4.86 (Factor para estructuras irregulares muros estructurales en X-X)R y = 4.86 (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

Story Load

Case/Comb Location P

tonf STORY6 D Bottom 158.58STORY5 D Bottom 333.91STORY4 D Bottom 518.73STORY3 D Bottom 703.56STORY2 D Bottom 888.38STORY1 D Bottom 1082.03STORY6 L Bottom 24.82STORY5 L Bottom 61.95STORY4 L Bottom 103.24STORY3 L Bottom 144.54STORY2 L Bottom 185.83STORY1 L Bottom 227.12

i Pi=Di+0.25Li Pi/P(i+1) Pi/P(i-1)6 164.78 N/A N/A5 349.40 N/A 0.644 544.55 1.56 0.743 739.69 1.36 0.792 934.83 1.26 0.821 1138.81 1.22 N/A


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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. 1er Nivel

Figura 3. 2do Nivel


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Figura 4. 3er nivel

Figura 5. 4to nivel


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Figura 6. 5to nivel

Figura 7. 6to 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. Paraefectos 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 3 en la dirección X-X y el 1 en la dirección Y-Y. Entonces para laestructura los periodos fundamentales son:

Tx-x = 0.342 seg. Ty-y = 0.579 seg.


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Forma del modo 3 para dirección X-X, Tx-x=0.342seg

Forma del modo 1 para dirección Y-Y, Ty-y=0.579seg


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ANALISIS MODAL ESPECTRAL (Y-Y)

T ( s ) S a

0.00 2.2708

0.02 2.2708

0.04 2.2708

0.06 2.2708

0.08 2.2708

0.10 2.2708

0.12 2.2708

0.14 2.2708

0.16 2.2708

0.18 2.2708

0.20 2.2708

0.25 2.2708

0.30 2.2708

0.35 2.2708

0.40 2.2708

0.45 2.0185

0.50 1.8167

0.55 1.6515

0.60 1.5139

0.65 1.3974

0.70 1.2976

0.75 1.2111

0.80 1.1354

0.85 1.0686

0.90 1.0093

0.95 0.9561

1.00 0.9083

2.00 0.4542

3.00 0.3028

4.00 0.2271

5.00 0.1817

6.00 0.1514

7.00 0.1298

8.00 0.1135

9.00 0.1009

10.00 0.0908

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

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 es0.007.

Máximo Desplazamiento Relativo de Entrepiso:

DIF xR’ ≤ 0.007 Concreto Armado. (Irregular X-X)hei

DIF xR’ ≤ 0.00 7 Concreto Armado. (Irregular Y-Y) hei

Cuadro de Distorsiones Máximas en ambas direcciones.

Story Point Load DispX DispY DriftX DriftY

STORY6 2 SPECDX 0.059200 0.021500 0.003818 0.001178STORY5 2 SPECDX 0.048600 0.018300 0.004109 0.001398STORY4 2 SPECDX 0.037100 0.014400 0.004156 0.001492STORY3 2 SPECDX 0.025500 0.010300 0.003895 0.001474STORY2 2 SPECDX 0.014700 0.006200 0.003181 0.001284STORY1 2 SPECDX 0.005800 0.002600 0.001646 0.000745

Story Point Load DispX DispY DriftX DriftY

STORY6 16 SPECDY 0.0365 0.0904 0.001766 0.003916STORY5 16 SPECDY 0.0317 0.0798 0.002259 0.005310STORY4 16 SPECDY 0.0256 0.0653 0.002542 0.006141

STORY3 16 SPECDY 0.0186 0.0484 0.002574 0.006557STORY2 16 SPECDY 0.0115 0.0302 0.002395 0.006139STORY1 16 SPECDY 0.0048 0.013 0.001367 0.003723


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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*252.60=227.34Tn 153.87 Tn< 227.34Tn… entonces SI es necesario escalarlo.

FACTOR = 227.34/153.87 = 1.478

Dirección y-y: Irregular Vdin>=90%Vest=0.9*252.60=227.34Tn 136.91 Tn< 227.34Tn… entonces SI es necesario escalarlo.FACTOR = 227.34/136.91=1.661

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY6 SX Bottom 0 -57.26 0 524.939 0 -160.342STORY5 SX Bottom 0 -117.87 0 1098.409 0 -490.365STORY4 SX Bottom 0 -169.79 0 1577.303 0 -965.768STORY3 SX Bottom 0 -209.49 0 1943.511 0 -1552.343STORY2 SX Bottom 0 -236.98 0 2197.036 0 -2215.883STORY1 SX Bottom 0 -252.6 0 2341.57 0 -3099.984STORY6 SY Bottom 0 0 -57.26 -395.385 160.341 0STORY5 SY Bottom 0 0 -117.87 -828.417 490.364 0STORY4 SY Bottom 0 0 -169.79 -1190.854 965.765 0STORY3 SY Bottom 0 0 -209.49 -1468.012 1552.337 0STORY2 SY Bottom 0 0 -236.98 -1659.891 2215.875 0STORY1 SY Bottom 0 0 -252.6 -1768.915 3099.974 0

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY6 SPECFX Bottom 0 39.92 6.48 514.732 18.155 111.787STORY5 SPECFX Bottom 0 79.3 12.5 1017.413 52.274 333.172STORY4 SPECFX Bottom 0 109.5 17.03 1391.858 98.67 636.653STORY3 SPECFX Bottom 0 131.34 20.6 1663.156 153.865 996.894

STORY2 SPECFX B ottom 0 146.3 23.33 1844.051 215.796 1394.506STORY1 SPECFX Bottom 0 153.87 24.77 1929.153 298.648 1918.206STORY6 SPECFY Bottom 0 7.25 35.25 232.014 98.688 20.296STORY5 SPECFY Bottom 0 12.53 67.8 456.748 286.967 54.422STORY4 SPECFY Bottom 0 17.17 93.9 634.264 543.949 100.272STORY3 SPECFY Bottom 0 20.87 114.14 770.44 852.458 155.792STORY2 SPECFY B ottom 0 23.41 128.88 868.742 1198.169 218.334STORY1 SPECFY Bottom 0 24.77 136.91 921.2 1659.255 301.674


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Cortantes Dinámicos Escalados

Story Load Loc P VX VY T MX MYSTORY6 SPECFX Bottom 0 59.01 9.58 760.775 26.833 165.221STORY5 SPECFX Bottom 0 117.21 18.48 1503.737 77.262 492.428STORY4 SPECFX B ottom 0 161.85 25.17 2057.166 145.835 940.973STORY3 SPECFX Bottom 0 194.12 30.44 2458.145 227.412 1473.409STORY2 SPECFX Bottom 0 216.23 34.48 2725.508 318.946 2061.081STORY1 SPECFX Bottom 0 227.42 36.61 2851.288 441.402 2835.109STORY6 SPECFY Bottom 0 12.04 58.54 385.375 163.92 33.711STORY5 SPECFY Bottom 0 20.81 112.61 758.658 476.653 90.394STORY4 SPECFY B ottom 0 28.52 155.97 1053.513 903.499 166.552STORY3 SPECFY B ottom 0 34.67 189.59 1279.701 1415.932 258.77STORY2 SPECFY Bottom 0 38.88 214.07 1442.981 1990.159 362.652STORY1 SPECFY Bottom 0 41.15 227.4 1530.113 2756.023 501.08


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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 M UERTA S

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)± SPECFXCOMBO 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

La estructura en estudioSI CUMPLE Y NO REQUIERE REFORZAMIENTO conlos requisitos mínimos de la norma, se explica a continuación las razones.

Por Rigidez: El desplazamiento máximo relativo en el rango inelástico en la estructura

evaluada para un evento sísmico, alcanza un valor de distorsión máximo de0.004156 en la dirección X-X, siendo este valormenor a la deriva máxima permisible por la Norma E.030 - 2016 de 0.007 para estructuras compuestas deconcreto armado, sistema muros estructurales.

El desplazamiento máximo relativo en el rango inelástico en la estructuraevaluada para un evento sísmico, alcanza un valor de distorsión máximo de0.006557 en la dirección Y-Y, siendo este valormenor a la deriva máxima permisible por la Norma E.030 - 2016 de 0.007 para estructuras compuestas deconcreto armado, sistema muros 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 porcortante 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 aceros

mínimos según el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).

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