C.A.P. INGENIERIA CIVIL - UANCV

MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

PROYECTO: ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA DE ALBAÑILERIA

CONFINADA PARA UN HOSPITAL.

GRUPO: 10- SUCASACA SURCO EDWIN.

- JUSTO HUALLPA ANA MIRIAM.- TORRES QUISPE DYOCELINDA.

- PARI MAMANI YENI AYDE.- BENAVENTE QUISPE GILMER WILLIAMS.

ENERO 2013

CURSO: Albañilería Estructural.TEMA: Obtención de Cálculos, Diseño y Análisis de las Edificaciones.DOCENTE: M. Cs. Ing. José Paredes Vera.

ContenidoI. INTRODUCCION....................................................................................................................2

1.1 ANTECEDENTES............................................................................................................2

1.2 TIPOS DE ESTRUCTURAS...............................................................................................2

1.3 OBJETIVOS....................................................................................................................3

II. DESCRIPCION DEL PROYECTO...............................................................................................3

2.1 UBICACIÓN...................................................................................................................3

2.2 FINALIDAD....................................................................................................................3

2.3 DISTRIBUCION ARQUITECTÓNICA.................................................................................4

III. ESTRUCTURACION............................................................................................................5

3.1 INTRODUCCION............................................................................................................5

3.2 CRITERIOS DE ESTRUCTURACION.................................................................................5

3.3 NORMAS EMPLEADAS..................................................................................................7

3.4 ESPECIFICACIONES – MATERIALES EMPLEADOS...........................................................7

3.5 CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES DE CIMENTACION..................7

IV. PREDIMENSIONAMIENTO.................................................................................................9

4.1 PREDIMENSIONAMIENTO LOSA...................................................................................9

4.2 ESPESOR EFECTIVO DE MURO....................................................................................10

4.3 CIMIENTO CORRIDO...................................................................................................11

4.4 ESFUERZO ADMISIBLE.................................................................................................12

V. ANALISIS SISMICO..............................................................................................................12

VI. ANEXOS..........................................................................................................................15

6.1 TABLA DE DESPLAZAMIENTOS....................................................................................15

6.2 FUNCION DE ACELERACION ESPECTRAL.....................................................................15

...............................................................................................................................................15

6.3 GRAFICO DE DESPLAZAMIENTO EN EL EDIFICIO EN “X” Y EN “Y”.............................16

...............................................................................................................................................16

I. INTRODUCCION.

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I.1 ANTECEDENTES.

Tradicionalmente las edificaciones para vivienda en el Perú han sido de poca altura, uno o dos pisos, empleando como material de construcción el adobe y la quincha y posteriormente el ladrillo. El crecimiento de nuestras ciudades hace necesario obtener un mejor aprovechamiento del terreno, lo que lleva a la conveniencia de emplear edificios altos de departamentos.

Esta necesidad de edificios de departamentos se puede satisfacer empleando construcciones de albañilería de muros portantes o de pórticos de concreto armado. En cuanto a la altura de las edificaciones, se recomiendan cuatro o cinco pisos para la albañilería, y cuatro a veinte pisos, usualmente, para estructuras de concreto armado.La experiencia demuestra que, hasta ahora las edificaciones de albañilería de cuatro o cinco pisos es la más económica. Existe evidencia, en el Perú, de economía del 25% en el costo total de la edificación cuando se usa estructuras de muros portantes en lugar de estructuras aporticadas.

I.2 TIPOS DE ESTRUCTURAS.

I.2.1 Estructuras de Concreto Armado.

Es aquella formada por losas macizas o aligeradas apoyadas en vigas y columnas; en estas también existen muros de cortes o placas que tienen como función principal aumentar la resistencia y rigidez lateral muy necesaria frente a movimiento sísmico.

En estas estructuras de concreto armado podrán existir tabiques de albañilería que no reciben carga vertical y que no trabajaran sísmicamente en la medida que estén separadas de los techos o de las columnas y en el caso que proporcionen rigidez lateral es despreciable en comparación con la que proporcionan los pórticos y los muros de concreto.

Placa (muro de corte, muro de C°A°)

Función: darle mayor rigidez para absorber la fuerza sísmica.

I.2.2 Estructura de Albañilería.

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Es aquella formada por losas macizas o aligeradas apoyadas en muros de ladrillo y/o en vigas pudiendo tener columnas de concreto armado en el caso de usarse albañilería confinada o no tener columnas en el caso de usarse albañilería armada.

En estas estructuras los muros son portantes de cargas de gravedad (verticales) y de cargas sísmicas (horizontales), siendo las columnas elementos de confinamiento de la albañilería.

Debemos diferenciar claramente la albañilería confinada, como tipo de construcción, contra los pórticos de concreto armado rellenos con unidades de albañilería. En el primer caso, se construyen primero los muros de ladrillo y posteriormente se vacían las columnas de amarre, de manera que se desarrolle una buena adherencia entre los dos materiales, mientras que en el segundo caso se construye en primer lugar el pórtico de concreto armado y posteriormente se rellena con unidades de albañilería; lo que no permite que se desarrolle adherencia entre los dos materiales. Esto marca una diferencia importante de comportamiento entre estos dos tipos de construcción.

I.3 OBJETIVOS.

I.3.1 Proporcionar los criterios mínimos de análisis y diseño para edificaciones de albañilería confinada.

I.3.2 Presentar una manera de estructurar y dimensionar un edificio de albañilería confinada de cuatro pisos, utilizando sólo muros de ladrillos en aparejo de soga; destinado a edificios de vivienda. Para el diseño nos basaremos en la Norma E-070.

II. DESCRIPCION DEL PROYECTO.

II.1 UBICACIÓN.

El edificio que tendrá un uso de Hospital se encuentra ubicado en el Distrito de Moho, Provincia Moho, Departamento Puno.

II.2 FINALIDAD.

La finalidad de este trabajo es el análisis y diseño estructural de un edificio de viviendas de cuatro pisos de albañilería confinada.

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II.3 DISTRIBUCION ARQUITECTÓNICA.

El uso que se le dará el edificio es de un HOPSTITAL.

El edificio tiene 6 niveles.

El área techada es de 97.5 m2 por cada nivel.

III. ESTRUCTURACION.

III.1 INTRODUCCION.

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La estructura de edificios de albañilería está compuesto de dos elementos estructurales:

- Los muros de albañilería.- Las losas o techos de concreto armado.

Los muros están distribuidos en las dos direcciones ortogonales principales de la edificación y están unidas entre los entrepisos y losas de concreto armado.En este sistema estructural, las cargas de gravedad son resistidas por los muros quienes además de su peso propio cargan las losas de los techos, por ello se les denomina “portantes”.

Igualmente las fuerzas horizontales que se generan por un sismo son resistidas por un mecanismo de muros de corte conectados por diafragmas indeformables que reparten las fuerzas cortantes de cada entrepiso en proporción a la rigidez lateral de los muros.

Queda entonces claro que los muros son los elementos estructurales principales, tanto por cargas de gravedad como por sismo, la distribución simétrica de ellos en planta así como una densidad adecuada en las dos direcciones será determínate para un buen comportamiento sismo resistente, especialmente para disminuir los efectos producidos por torsión.

Se entiende que mediante la concepción estructural se decide las principales características de la estructura: su forma, la ubicación y distribución de los elementos resistentes, las características de los diafragmas rígidos y el detalle básico. Esta es una etapa creativa que reclama la participación conjunta del arquitecto y del ingeniero, ya que se definirá no solamente la integración de función y resistencia estructural, sino la competencia sísmica básica y también el aspecto económico.

III.2 CRITERIOS DE ESTRUCTURACION.

La primera etapa del diseño de una edificación de albañilería corresponde a la de estructuración, que en este tipo de construcción es totalmente dependen te de la solución arquitectónica, ya que los elementos resistentes son justamente los muros que determinan el uso del espacio interior.Entre los criterios estructurales que permiten obtener edificaciones latamente resistentes al sismo tenemos:Debe existir una suficiente cantidad de muros en cada dirección que asegure esfuerzos y desplazamientos adecuados en cada una de las direcciones de la edificación.

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Un criterio aproximado que ayuda a establecer las dimensiones adecuadas de estos muros en la etapa de anteproyecto arquitectónico y predimensionamiento estructural es el siguiente:

Am>N (Para edificios)Ap 150

Am >N (Para viviendas de uno o dos pisos)Ap 165

Donde:Am = Area de muros en cada dirección m2.Ap = Area de la edificación por piso m2.N = Número de pisos de la edificación.

Se debe evitar efectos torsionales excesivos, procurando que en planta los muros resistentes tengan en lo posible una disposición simétrica en ambas direcciones.En construcciones de ladrillo que por razones arquitectónicas exista una eficiencia de muros resistentes en una dirección es recomendable que las escaleras de concreto armado se ubiquen en el sentido que se tenga la densidad más favorable.Para que un muro se considere confinado, será necesario que la albañilería este enmarcada en sus cuatro bordes por elementos de concreto armado.

MurosLa estructura está compuesta en sus 2 direcciones principalmente por muros de albañilería confinada.

AlféizaresLos alféizares de ventanas serán aislados de la estructura principal por juntas de separación (brunas).

III.3 NORMAS EMPLEADAS

Se sigue las disposiciones de los Reglamentos y Normas Nacionales e Internacionales descritos a continuación.-Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú)

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- Normas Técnicas de Edificación (N.T.E.):- NTE E.020 “CARGAS”- NTE E.030 “DISEÑO SISMORRESISTENTE”-NTE E.070 “ALBAÑILERIA”-NTE E.050 “SUELOS Y CIMENTACIONES”

Se entiende que todos los Reglamentos y Normas están en vigencia y/o son de la última edición.

III.4 ESPECIFICACIONES –MATERIALES EMPLEADOS.

CONCRETO:-Resistencia (f´c): 210 Kg/cm2 (todo) -Modulo de Elasticidad (E) : 217,000 Kg/cm2 (f´c = 210 Kg/cm2) -Modulo de Poisson (u) : 0.20 -Peso Específico (γC) : 2300 Kg/m3 (concreto simple); 2400 Kg/m3 (concreto armado)

ACERO CORRUGADO (ASTM A-615):-Resistencia a la fluencia (fy) : 4,200 Kg/cm2 (Gº 60): “E”: 2’100,000 Kg/cm2 ALBAÑILERIA:-Resistencia (f´m): 70 Kg/cm2 -Modulo de Elasticidad (E) :32,500 Kg/cm2 (E = 500*f’m) -Modulo de Poisson (u) : 0.25-Peso Específico (γC) : 1800 Kg/m3

RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS (R):-Columnas, Vigas 4.00 cm-Losas aligeradada 2.50 cm

III.5 CARACTERISTICAS DEL TERRENO Y CONSIDERACIONES DE CIMENTACION

-Nivel freático: no encontrado- CIMIENTO corrido(para laterales ancho B= 1.40 m y centrales B=1.10 m)-Capacidad portante (σ´T):2.5 Kg/cm2 -Altura de Desplante:1.00cm

ESTRUCTURACION.

MODELO3D ETABS.(Ver en anexos el video de animación)

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IV. PREDIMENSIONAMIENTO.

Se presenta la denominación de los muros.

IV.1PREDIMENSIONAMIENTO LOSA.

H>L/25H = 20cm

IV.2ESPESOR EFECTIVO DE MURO.

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1. CUADRO DE DIMENSIONES DE ALFEIZARES

Tipo B H Cantidad

V-01 1.5 1.5 4

V-02 0.75 2.5 2

V-03 1.4 1.5 3

V-04 3.85 1.5 2

V-05 1.3 1.5 3

2. CUADRO DE PUERTAS.

Tipo B H CantidadP-01 2.6 0.8 6P-02 2.6 1.2 1

3. DENOMINACION Y LONGITUDES DE LOS MUROS EN CADA DIRECCION

Muro Direccion "x" Muro Direccion "y"t = 0.24 m t = 0.24 m

X1 5.25 Y1 8.50X2 3.83 Y2 3.40X3 5.25 Y3 3.80X4 1.85 Y4 0.70X5 3.60 Y5 3.80X6 3.60 Y6 2.80X7 1.85 Y7 3.70X8 3.70 Y8 1.70X9 3.70 Y9 3.60

X10 2.40 Y10 8.30X11 2.60 Y11 1.70

Y12 3.60Y13 2.60

Total 37.63

Total 48.20

Entonces el area de muros en la Direccion X es: 9.0312 m2

Entonces el area de muros en la Direccion Y es: 11.568 m2

4. VERIFICACION DE LA DENSIDAD DE MUROS

Entonces:A. muros = 20.60 m2A. planta = 97.5 m2

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Z = 0.3U= 1.5S= 1.2N= 6

Eje X = 0.0926 > 0.058

Eje Y = 0.1186 > 0.058

IV.3CIMIENTO CORRIDO.

IV.4ESFUERZO ADMISIBLE.

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Sabemos que:

Datos:f´m = 70h = 2.80t = 0.20

Entonces:

Fa = 11.76 0.4

V. ANALISIS SISMICO.

Calculo del Peso del Edificio

Losas 1er, 2do 3er, 4to y 5to Nivel

Peso Propio de Losa = 300 kg/m2Piso Terminado = 100 kg/m2Sobrecarga = 100 kg/m2

Total = 500 kg/m2

Entonces 97.5*500 = 48750 kgen los 5 niveles = 243750

Losa 6to Nivel

Peso Propio de Losa = 300 kg/m2Piso Terminado = 100 kg/m2Sobrecarga = 25 kg/m2

Total = 425 kg/m2

Entonces 97.5*425 = 41437.5 kg

Muros 1er, 2do, 3er, 4to y 5to Nivel

1800*2.8*0.24*(37.63+48.20) 103819.968 kg

En los 5 niveles = 519099.84 kg

Muros 6to Nivel

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1800*1.4*0.24*(37.63+48.20) 51909.984 kg

Resumen peso edificación:

Losas = 285187.5 kgMuros = 571009.824 kg

Total = 856.197324 Tn

Calculo de la Cortante Basal

El cortante basal es igual :

R= 3Z = 0.3U = 1.5S= 1.2

Entonces C = 2.5

Entonces el cortante basal resulta:

V = 0.45 P

V = 385.289 Tn

Distribucion de la Cortante Basal por Piso

Nivel W (Tn) h (m) Wh Wh/Total Fi (Tn) Qi6to 93.350 16.5 1540.275 0.0708 27.2715 27.2715to 245.920 15 3688.8 0.1695 65.3123 92.5844to 398.490 12 4781.88 0.2197 84.6659 177.250

3ero 551.06 9 4959.54 0.2279 87.8115 265.0612do 703.63 6 4221.78 0.1940 74.7490 339.8101ero 856.2 3 2568.6 0.1180 45.4785 385.289Total 21760.875

EXCENTRICIDADES ACCIDENTALES.

Deacuerdo a lla norma E.030, la excentricidad (Ea) se calcula mediante la expresion:

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Ea = 0.05 B

"B" es la dimensión de la planta transversal a la direccion en analisis

Para sismo en la dirección X-X: Ea = 0.05*12.5= 0.625 m

Para sismo en la dirección Y-Y: Ea = 0.05*9 = 0.45 m

VI. ANEXOS.

Se muestra algunos resultados obtenidos con el ETABS.

VI.1TABLA DE DESPLAZAMIENTOS.

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D I S P L A C E M E N T S A N D D R I F T S AT P O I N T O B J E C T 3

STORY DISP-X DISP-Y DRIFT-X DRIFT-YSTORY6 0.002397 -0.003240 0.000233 0.000246 STORY5 0.001744 -0.002551 0.000201 0.000260 STORY4 0.001180 -0.001825 0.000172 0.000235 STORY3 0.000700 -0.001168 0.000133 0.000190 STORY2 0.000327 -0.000636 0.000083 0.000131 STORY1 0.000094 -0.000270 0.000034 0.000097

VI.2FUNCION DE ACELERACION ESPECTRAL.

VI.3GRAFICO DE DESPLAZAMIENTO EN EL EDIFICIO EN “X” Y EN “Y”.

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