Memoria De Calculo Estructural

“CREACION DE LOSA DEPORTIVA BARRIO LA BREÑA DEL DISTRITO DE HUACRAPUQUIO - PROVINCIA DE HUANCAYO - DEPARTAMENTO DE JUNIN” CÓDIGO ÚNICO: 2442321

MEMORIA DE CALCULO

PROYECTO: “CREACION DE LOSA DEPORTIVA BARRIO LA BREÑA DEL DISTRITO DE HUACRAPUQUIO - PROVINCIA DE HUANCAYO - DEPARTAMENTO DE JUNIN”

DEPARTAMENTO

: JUNÍN

PROVINCIA

: HUANCAYO

DISTRITO

: HUACRAPUQUIO

LUGAR

: ANEXO LA BREÑA

2019

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE HUACRAPUQUIO

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MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO: “MODULO DE SERVICIOS”

INDICE

1.

GENERALIDADES...................................................................................................3 a.

UBICACIÓN DEL PROYECTO: .......................................................................3

b.

CONDICIONES CLIMÁTICAS .........................................................................3

2.

NORMATIVA VIGENTE .........................................................................................3

3.

CARGAS ESTÁTICAS .............................................................................................4 a.

CARGA VIVA: ....................................................................................................4

b.

CARGA MUERTA: ............................................................................................4

c. CARGAS DINÁMICAS .........................................................................................4 4.

ANÁLISIS Y CÁLCULO ESTRUCTURAL ..............................................................7 5.1. CARGAS ACTUANTES ....................................................................................7 5.2. ESTRUCTURACION DEL SISTEMA ..............................................................8 5.2.1. PREDIMENSIONAMIENTO ......................................................................8 5.2.2. MODELAMIENTO ESTRUCTURAL: .......................................................9 5.2.3. CARGAS ACTUANTES EN LA ESTRUCTURA: .................................. 10 5.2.4. COMBINACIÓN DE CARGAS UTILIZADAS......................................... 10 5.2.5. ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................ 10 5.2.6. DISEÑO DE VIGAS ................................................................................. 13 5.2.7. DISEÑO DE COLUMNAS ....................................................................... 14 5.2.8. DISEÑO DE CIMENTACION .................................................................. 14

5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 17

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1. GENERALIDADES La presente memoria de cálculo tiene por objetivo establecer los parámetros de diseño empleados en el cálculo estructural realizado como complemento del MODULO DE SERVICIOS del proyecto “CREACION DE LOSA DEPORTIVA BARRIO LA BREÑA DEL DISTRITO DE HUACRAPUQUIO - PROVINCIA DE HUANCAYO - DEPARTAMENTO DE JUNIN”. La edificación tiene la siguiente distribución en su primera planta:

Ilustración 1 Dimensiones del Terreno

a.

UBICACIÓN DEL PROYECTO: El proyecto se encuentra ubicado en distrito de Huacrapuquio, provincia de Huancayo, Departamento de Junín.

b.

CONDICIONES CLIMÁTICAS El clima es típico al de la Sierra del Perú. La atmósfera es transparente y con escaza humedad atmosférica. Las lluvias se presentan entre diciembre y marzo (Lluvias de verano). Cuando las lluvias se presentan oportunamente y con regularidad, las actividades agrícolas y pecuarias son productivas. Con estación seca (abrilnoviembre).

2. NORMATIVA VIGENTE Se tomó como referencia el Reglamento Nacional de Edificaciones, según las siguientes normativas:

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

Reglamento Nacional de Estructuras: Norma E.020 Cargas.



Reglamento Nacional de Estructuras: Norma E.030 Diseño Sismo resistente (2014).



Reglamento Nacional de Estructuras: Norma E.050 Suelos y Cimentaciones.



Reglamento Nacional de Estructuras: Norma E.060 Concreto Armado.



Reglamento Nacional de Estructuras: Norma E.090 Estructuras Metálicas.

3. CARGAS ESTÁTICAS Las cargas consideradas en el modelamiento son las siguientes: a.

CARGA VIVA: Se consideraron las siguientes cargas: o Techo inclinado

b.

: carga distribuida de 50 Kg/m2.

CARGA MUERTA: Se consideró el peso del techo de tejas

: carga distribuida de 50 kg/cm2 sobre el

techo. c.

CARGAS DINÁMICAS El análisis por Combinación Modal Espectral, según la Norma E.030, tiene las siguientes consideraciones: o Modos de vibración: los periodos naturales y modos de vibración podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura. o Aceleración espectral: Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudo aceleración definido por: 𝑆𝑎 =

𝑍𝑈𝑆𝐶 𝑔 𝑅

Donde: Sa: Aceleración espectral Z:

Factor de Zona

U:

Categoría de la edificación

S:

Condiciones geotécnicas

C:

Amplificación sísmica

R:

Coeficiente de reducción

g:

Aceleración de la gravedad (9.81 m/seg2)

o Criterios de Combinación: Mediante los criterios de combinación que se indican, se podrá obtener la respuesta máxima esperada tanto para las fuerzas internas

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en los elementos componentes de la estructura, como para los elementos globales del edificio como fuerza cortante en la base, cortantes de entrepiso, momentos de volteo, desplazamientos totales y relativos de entrepiso. La respuesta máxima elástica esperada corresponde al conjunto de los diferentes modos de vibración empleados (ri) que podrá determinarse usando la siguiente expresión: 𝑚

𝑚

𝑟 = 0.25 ∑ |𝑟𝑖 | + 0.75√∑ 𝑟𝑖 2 𝑖=1

Alternativamente,

la

respuesta

𝑖=1

máxima

podrá estimarse mediante la

combinación cuadrática completa de los valores calculados para cada modo. En cada dirección se considerarán aquellos modos de vibración cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura, pero deberá tomarse en cuenta por lo menos los tres primeros modos predominantes en la dirección de análisis. o Fuerza Cortante Mínima en la Base: Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% para estructuras regulares, ni menor que el 90% para estructuras irregulares del valor calculado por la expresión: 𝑉=

𝑍𝑈𝑆𝐶 .𝑃 𝑅

𝐶 ≥ 0.125 𝑅 Si fuera necesario incrementar el cortante para cumplir los mínimos señalados, se deberán escalar proporcionalmente todos los otros resultados obtenidos, excepto los desplazamientos. o Efectos de Torsión: La incertidumbre en la localización de los centros de masa en cada nivel, se considerará mediante una excentricidad accidental perpendicular a la dirección del sismo igual a 0.05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la dirección de análisis. En cada caso deberá considerarse el signo más desfavorable. o Desplazamientos: los 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 o del cortante mínimo en la base. El máximo desplazamiento o deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se especifica en la tabla siguiente:

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𝐷𝑖 /ℎ𝑒𝑖 0.007 0.001 0.005 0.010

Material predominante Concreto Armado Acero Albañilería Madera

o El espectro de aceleración sísmica empleado para un sistema estructural de albañilería confiada tanto en dirección X-X como en dirección Y-Y es:

Zona sísmica Perfil de suelo Categoría de la edificación Factor de zona Factor de amplificación del suelo Periodo corto del suelo Periodo largo del suelo Factor de uso o importancia Coeficiente básico de reducción de fuerzas sísmicas Factores de irregularidad en altura Factores de irregularidad en planta Coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas

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tipo tipo tipo Z S Tp TL U Ro Ia Ip R

Z3 S2 C 0.35 1.15 0.60 2.00 1.00 3.00 1.00 1.00 3.00

E.030 - TABLA N°1 E.030 - TABLA N°3 E.030 - TABLA N°4 E.030 - TABLA N°4 E.030 - TABLA N°5 E.030 - TABLA N°7 E.030 - TABLA N°8 E.030 - TABLA N°9 R = Ro . Ia . Ip

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𝐶 = 2.5 𝐶 = 2.5 𝐶 = 2.5

𝑆𝑎 =

𝑍. 𝑈. 𝐶. 𝑆 .𝑔 𝑅

T 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.10 3.20 3.30 3.40 3.50 3.60 3.70 3.80 3.90 4.00

C 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.25 1.15 1.07 1.00 0.94 0.88 0.83 0.79 0.75 0.68 0.62 0.57 0.52 0.48 0.44 0.41 0.38 0.36 0.33 0.31 0.29 0.28 0.26 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19

1.3162 Sa 3.2904 3.2904 3.2904 3.2904 3.2904 3.2904 3.2904 2.8204 2.4678 2.1936 1.9743 1.7948 1.6452 1.5187 1.4102 1.3162 1.2339 1.1613 1.0968 1.0391 0.9871 0.8954 0.8158 0.7464 0.6855 0.6318 0.5841 0.5416 0.5036 0.4695 0.4387 0.4109 0.3856 0.3626 0.3416 0.3223 0.3047 0.2884 0.2734 0.2596 0.2468

4. ANÁLISIS Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 5.1.

CARGAS ACTUANTES El análisis estructural se realiza según los criterios contemplados en la norma E.060 Concreto Armado, Norma E.070 Albañilería y en la Norma E.020 Cargas, del Reglamento Nacional de Estructuras y contempla un análisis con cargas estáticas (carga muerta y carga viva) y cargas dinámicas (cargas por sismo). La carga última ha

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sido hallada mediante las siguientes fórmulas recomendadas en la norma E.060 es la siguiente: U = 1.4 CM + 1.7 CV U = 1.25 (CM + CV) ± CS U = 0.9 (CM) ± CS Donde: U:

Carga Última

CM: Carga Muerta CV: Carga Viva CS: Carga por Sismo.

5.2.

ESTRUCTURACION DEL SISTEMA

5.2.1.

PREDIMENSIONAMIENTO El modelamiento estructural del módulo de servicios del proyecto “CREACION DE LOSA DEPORTIVA BARRIO LA BREÑA DEL DISTRITO DE HUACRAPUQUIO - PROVINCIA DE HUANCAYO - DEPARTAMENTO DE JUNIN” de Albañilería confinada

se

realizó en

el

programa ETABS v2016

de acuerdo

al

dimensionamiento pre establecido por los planos de arquitectura.  PRE DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS: o

Por tratarse de un sistema de muros confinados las dimensiones de las vigas se plantearon de 25x25m en ambas direcciones.

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

PRE DIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS: o

Las columnas serán de 0.25 x 0.25 m de acuerdo al planteamiento arquitectónico.

5.2.2.

MODELAMIENTO ESTRUCTURAL:

Ilustración 2 Modelamiento estructural de módulo de servicios

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5.2.3.

CARGAS ACTUANTES EN LA ESTRUCTURA: CARGA ESTATICAS: 

CARGA MUERTA (D)

= Peso propio de la estructura = Peso de cobertura de teja andina: 50 kg/m2



CARGA VIVA



CARGAS DINAMICAS:



CARGA DE SISMO EN DIRECCION X-X (E)



CARGA DE SISMO EN DIRECCION Y-Y (E)

5.2.4.

(L)

= 50 kg/m2 en Techo

COMBINACIÓN DE CARGAS UTILIZADAS o

U = 1.4 CM + 1.7 CV

o

U = 1.25 (CM + CV) ± CS

o

U = 0.9 (CM) ± CS

Dónde: o

CM= La carga permanente de la estructura: peso propio, la carga transmitida de la cobertura de teja andina.

o

CV= Para cobertura de teja andina

o

Carga de sismo: la carga de sismo actuara en las dos direcciones X-X, Y-Y.

: CV = 50kg/m2

definido anteriormente como espectro de sismo para un sistema de albañilería confinada. 5.2.5. 

ANALISIS DE RESULTADOS DEFORMACIÓN SISMO X-X, SISMO Y-Y

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

CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS TABLE Story - drift DIRECCION X-X

Story 1° NIVEL

Load Case/Combo

DERIVA_XX Max

Direction

X

Drift

0.002341

Drif max E030

0.005

CONDICIÓN

Cumple

TABLE Story - drift DIRECCION Y-Y Story 1° NIVEL

Load Case/Combo

DERIVA_YY Max

Direction

Y

Drift

0.000178

Drif max E030

0.005

DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE DIRECCIÓN X-X, Y-Y

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CONDICIÓN

Cumple

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DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR DIRECCIÓN X-X, Y-Y



CALCULO DE ACERO EN COLUMNAS

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

5.2.6.

CALCULO DE ACERO EN VIGAS

DISEÑO DE VIGAS Para el cálculo de acero en las vigas se considerará una cuantía mínima de ρ = 0.0030.



DISEÑO DE VIGA PRINCIPAL 25 x 25 Ac = 25cm x 25cm = 625 cm2 As = Ac x ρ = 625 cm2 x 0.0030 = 1.875 cm2 Considerar 2 φ 1/2’’ tanto superior como inferior Considerar 1 φ 1/2’’ como acero negativo en los nudos y 1 φ 1/2’’ como acero positivo en la parte media.



DISEÑO DE VIGAS SEGUNDARIAS Ac = 25cm x 25cm = 625 cm2 As = Ac x ρ = 625cm2 x 0.0030 = 1.875 cm2 Considerar 2 φ 1/2’’ tanto superior como inferior

La distribución de los estribos en esta columna será con φ3/8”: [email protected] m, [email protected] m, [email protected] m Rsto @ 0.20 m

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5.2.7.

DISEÑO DE COLUMNAS Para el cálculo de acero en las columnas se considerará una cuantía mínima de ρ

= 0.01. 

DISEÑO DE COLUMNA 25 cm X 25 cm Ac = 25cm x 25cm = 625 cm2 As = Ac x ρ = 625cm2 x 0.01 = 6.25 cm2 De acuerdo a las áreas de acero obtenidas en el programa ETABS, el área de acero requerido en las columnas son iguales a 6.25 cm2. Considerar 4 φ 5/8’’ como acero vertical La distribucion de los estribos en esta columna será con φ3/8”: [email protected] m, [email protected] m, [email protected] m Rsto @ 0.20 m

5.2.8.

DISEÑO DE CIMENTACION Para el diseño de zapatas se tomará en cuenta la transferencia de carga viva y carga muerta de las columnas hacia las zapatas.



CAPACIDAD PORTANTE DEL TERRENO De acuerdo al estudio de mecánica de suelos se tiene: o

Angulo de fricción

: 18.1°

o

Cohesión

: 1.2 ton/m2

o

Densidad Natural

: 1.35 Ton/m3

o

Factor de seguridad : 3

o

Tipo de Falla : General

Para una profundidad aproximada de 0.90 m se tiene una capacidad portante de 0.90 kg/cm2

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

MODELAMIENTO EN PROGRAMA SAFE 2016



VERIFICACIÓN DE PRESIÓN ADMISIBLE DEL SUELO De acuerdo a las características del terreno se considera una capacidad portante admisible de 0.90 kg/cm2.

Las presiones aplicadas en el terreno son menores a 0.90 kg/cm2, por lo tanto, el dimensionamiento de las zapatas es correcto.

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

VERIFICACION POR PUNZONAMIENTO Las ratios obtenidas en la verificación por punzonamiento son menores a 1, por lo tanto, el dimensionamiento de las zapatas es correcto.



DISEÑO DE ZAPATAS

El refuerzo de las zapatas será calculado para ambas direcciones (Longitudinal y Transversal)

Refuerzo de acero requerido en Zapatas en dirección X-X e Y-Y El acero requerido es menor a la cuantía mínima, por lo que se colocara acero mínimo. Acero requerido con cuantía mínima:

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h

Amín

Distribución

60

9.45

1/2@15

60

9.45

5/8@20

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

El análisis estructural ha sido realizado mediante los programas especializados ETABS v2016 para el modelamiento, estructuración y análisis de la edificación, verificándose previamente los desplazamientos laterales, verticales, cuantías y fluencia de los elementos.



La estructura está propuesta según la siguiente configuración:



El diseño de la estructura contempló el siguiente procedimiento: o

En base a la forma del terreno pre dimensionaron los elementos.

o

Se modeló en el programa ETABS v2016, aplicándose cargas vivas, muertas y sísmicas y de presiones laterales del terreno según las combinaciones de carga mostradas.

o

Se verificó los desplazamientos y deflexiones de vigas; asimismo en el cálculo del refuerzo se verificó la cuantía máxima y mínima.

o

En cuando al análisis estructural y sísmico, el cual nos permite adicionar elementos que aporten rigidez al sistema (muros) y permitan la verificación o modificación de los elementos resistentes.

o

Se realizaron las modificaciones según lo requerido reiniciando el análisis hasta no tener modificaciones.



Según el análisis y cálculo realizado, se elaboraron los planos de estructuras correspondientes.

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