RESUMEN DE RESULTADOS DEL ANLISIS SSMICO

OFICINA DE PLANIFICACION UNIDAD DE PROYECTOS

UNIVERSITARIA E INFRAESTRUCTURA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

PROYECTO:CENTRO DE IDIOMAS 1era Etapa UNSAAC

PROPIETARIO:UNSAAC

UBICACIN:CIUDAD UNIVERSITARIA DE PERAYOC

MEMORIA DESCRIPTIVA

ESTRUCTURAS

1.0Generalidades

2.0Descripcin del Sistema Estructural

2.1Cimentacin

2.2Prticos y placas

2.3Sistemas de piso

2.4Losas de escaleras

2.5Confinamiento de muros

3.0Diseo Estructural

3.1Solicitaciones de Servicio

3.1.1Cargas de gravedad

3.1.2Cargas de sismo

3.1.3Empuje de tierras

3.2Metrados de Anlisis y Diseo Estructural

4.0Reglamentos y Normas

5.0Relacin de Planos

1.0 GENERALIDADES

El presente documento corresponde a la Memoria Descriptiva del proyecto de estructuras del Centro de Idiomas de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco, el cual consiste en tres Bloques (edificios) convencionales de concreto armado de cinco pisos mas un semistano. Para la presente Etapa se considera la ejecucin de la Cimentacin, estructuras del semistano y primer nivel, dejando los chicotes de acero en columnas y placas.

El propsito de esta Memoria es facilitar una mejor comprensin del proyecto de estructuras del proyecto, particularmente de los planos de estructuras y los correspondientes detalles constructivos a nivel de obra que forman parte del expediente tcnico de esta educacin.

En tal sentido, esta memoria se complementa con los dems documentos tcnicos del expediente tcnico del pabelln, tales como:

a)Planos de Arquitectura

b)Memoria Descriptiva de Arquitectura

c)Especificaciones Tcnicas de Arquitectura

d)Planos de Estructuras a nivel de obra

e)Especificaciones Tcnicas de Estructuras

Es importante sealar que la geometra general del proyecto de esta edificacin tiene que ajustarse estrictamente a lo prescrito por el proyecto de arquitectura.

2.0DESCRIPCIN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL

2.1CIMENTACIN

La cimentacin de cada uno de los tres bloques es independiente y esta compuesta por una platea de cimentacin con una retcula de vigas T invertidas de concreto armado, dispuestas a lo largo de las dos direcciones principales ortogonales en planta del pabelln.

La profundidad de cimentacin es variable de acuerdo a cada Bloque. Es as, que el Bloque I se encuentran a una cota de 1.80 metros; el Bloque II se encuentra a una cota de 1.50 m; y el Bloque III se encuentran a una cota de 1.20 metros, con respecto al nivel de piso terminado del semistano de la construccin, el cual es el mismo para los 03 Bloques.

Debajo de toda la cimentacin existe un solado de concreto simple, fc = 80 Kg/cm2, el cual se colar directamente sobre el suelo de cimentacin.

Todas la cimentacin tiene la misma seccin transversal, cuyas dimensiones caractersticas son las siguientes:

Peralte de Platea de Fundacin: 0.30 metros

Peralte de Viga de Cimentacin: 1.00 metros

Ancho de Viga de Cimentacin: 0.40 metros

Sobre esta Cimentacin se apoyan y empotran todas las columnas y placas de concreto armado de cada uno de los Bloques.

Para los muros de ladrillo (elementos no estructurales verticales), se han dispuesto cimientos corridos de Concreto Ciclpeo y sobrecimientos de Concreto Simple, cuya seccin transversal depende de su ubicacin (sobre Viga de Cimentacin o sobre Losa de Fundacin) y del espesor del muro.

En el permetro del Semistano existen muros de contencin que controlan el empuje del suelo. Cabe resaltar que estos Muros de Contencin se empotran en las Vigas de Cimentacin y no estn conectados al Sistema Aporticado (Placas-Columnas y Vigas); para lo cual se disponen de juntas (tecnopor o similar)) de separacin vertical (espesor = 3 cm) y juntas de separacin horizontal (espesor = 2 cm), protegidas con un tapajunta fijo; que permita durante toda la vida til de la edificacin un libre desplazamiento horizontal y vertical de los muros de contencin.

2.2PRTICOS Y PLACAS

El esqueleto estructural principal del edificio que tiene la funcin de resistir las fuerzas verticales y laterales que solicitan la construccin est conformada por un sistema aporticado tridimensional constituido por un sistema dual (conjunto de columnas - placas y vigas de concreto armado). En los 03 Bloques contamos con un total de 18 Placas (16 Tipo) Todas las placas estructurales de concreto armado son de 0.20 metros de espesor.

Con el propsito de incrementar la resistencia y la rigidez de la edificacin frente a solicitaciones ssmicas prescritas por las actuales normas peruanas de diseo sismorresistente, se ha considerado necesario la introduccin de un sistema placas estructurales de concreto armado, dispuestas en las dos direcciones principales ortogonales en planta.

En cuanto a las columnas principales de concreto armado, en el presente proyecto se han considerado 14 tipos de estos elementos, entre columnas rectangulares y circulares. Se cuenta con dos tipos adicionales (C2 y C3) en el sector del Auditorio (5 nivel) debido al cambio de seccin transversal de la columna (de rectangular 0.30 x 0.80, a circular de ( = 0.50).

Adems tambin se consideran 05 tipos de columnas para confinamiento de muros, y 01 tipo de viga de amarre; los cuales se identifican claramente en el correspondiente plano de columnas.

En lo posible, en este proyecto estructural se ha tratado de mantener constantes las secciones transversales de todas las columnas y placas en toda la altura la edificacin; con el objetivo de evitar cambios bruscos de rigidez lateral de las placas y columnas; que puedan generar concentracin de esfuerzos.

En los Bloques I y II, debido a la existencia de vigas intermedias de apoyo para la losa, todos los prticos son portantes de cargas verticales, mientras que en el Bloque III los prticos 13 y 14 son los dos nicos no portantes de cargas verticales.

Por lo expuesto anteriormente y por la importancia que cobran las cargas ssmicas respecto a las cargas de gravedad, todas las vigas, en ambos sentidos y en todos los niveles tienen una seccin transversal de 0.30 m x 0.70 m. Excepcionalmente; en el Bloque I en la viga de techo del eje B (Tramo 01-04) existe una viga pared de 0.30 x 1.65 m, debido al cambio de nivel de la losa de techo del Auditorio; y tambin en el Bloque III debido a la existencia de volados importantes (niveles 4, 5 y techo) contamos con vigas de 0.30 x 1.00 m.

Tambin se ha previsto la existencia de vigas de borde de 0.15 x 0.70 m, en todos los sectores de existencia de volados.

En los sectores de escaleras se han dispuesto vigas intermedias de apoyo de 0.30 x 0.50 m de seccin transversal.

En los sectores de corredores, existen barandas de concreto armado, de espesor de 0.15 m, a modo de parapetos que anclan en las vigas principales correspondientes.

En el techo existe un parapeto perimetral de altura variable (de 0.70 a 1.50 m) de concreto armado y espesor 0.15 m, anclado en las vigas principales correspondientes.

Para aquellos muros de ladrillo que no se encuentran ubicados en los ejes estructurales de la edificacin, se han dispuestos vigas chatas secundarias para evitar la accin directa de cargas concentradas en las losas de piso.

2.3SISTEMAS DE PISO

En el nivel de semistano, el sistema de piso consistir en un falso piso convencional de concreto simple de 0.10 metros de espesor.

El sistema de piso del primer al quinto nivel consistir en losas aligeradas convencionales de concreto armado de 0.225 metros de espesor. Excepcionalmente, en el sector curvo del Bloque II se cuenta con una losa maciza de 0.225 metros de espesor.

El sistema de piso del techo, en su mayor parte consistir en losas aligeradas convencionales de concreto armado de 0.20 metros de espesor. Excepcionalmente, en el sector curvo del Bloque II se cuenta con una losa maciza de 0.20 metros de espesor. En la parte central de los tres Bloques que conforman el Proyecto, se ha planteado un techo metlico con cobertura de policarbonato.

Todos los sistemas de piso de esta edificacin se apoyarn sobre las vigas de concreto armado que estarn dispuestas en todos los ejes estructurales del edificio, segn las dos direcciones ortogonales principales en planta.

En el nivel de techo, en el Bloque I (sector de escaleras) se ha proyectado un Tanque elevado de Concreto Armado que se eleva por encima de la losa aligerada de este nivel. Este tanque se apoyo en las dos placas laterales que suben hasta la base del mismo, y en una viga curva de 0.30 x 0.70 m que da a la fachada.

2.4LOSAS DE ESCALERAS

En esta edificacin se han proyectado dos ncleos de escaleras tipo losa maciza plana. El primer ncleo ubicado en el Bloque II, que corresponde el sistema principal de circulacin vertical del edificio, y el segundo ncleo ubicado en el Bloque I corresponde al sistema secundario de circulacin vertical.

El ncleo de las escaleras est constituido por diez tramos. Todas las losas de las escaleras son slidas de concreto armado de 0.20 metros de espesor.

2.5CONFINAMIENTO DE MUROS

En la estructuracin de la presente edificacin se torn la decisin de aislar todos los muros de ladrillo del esqueleto estructural principal del edificio, con el propsito de que estos elementos no estructurales no interacten desfavorablemente con las columnas, vigas y placas de la construccin en caso de eventuales movimientos ssmicos severos.

No es conveniente que los muros de ladrillo absorban fuerzas verticales y laterales de sismo porque estos elementos son demasiado frgiles y vulnerables, por lo cual se podran agrietar prematuramente, an con sismos de leve intensidad.

Por lo manifestado, los muros de ladrillo se encuentran aislados de la estructura principal de la edificacin mediante dos juntas laterales verticales y una junta horizontal superior de una pulgada de espesor.

Consecuentemente, estos muros no han de contar con el confinamiento y arriostre lateral de la estructura principal de la edificacin, razn por la cual, se hace necesario introducir elementos especiales que aseguren la estabilidad lateral de estos elementos no estructurales.

Para asegurar la estabilidad lateral de los muros de bloqueta, en este proyecto de estructuras se han introducido columnas de concreto armado las mismas que son para el confinamiento de muros. Estas columnas van dispuestas en los extremos y en el centro de los muros de ladrillo y son colados monolticamente con ellos adquiriendo una configuracin dentada en elevacin.

En los sectores donde existe ventana en toda la longitud del muro, se han ubicado las columnas de confinamiento correspondientes, pero adicionalmente se han proyectado vigas de amarre entre las columnas de confinamiento.

3.0DISEO ESTRUCTURAL

3.1SOLICITACIONES DE SERVICIO

3.1.1CARGAS DE GRAVEDAD

Las cargas de gravedad son las generadas por el peso propio de los diferentes elementos estructurales y no estructurales de la edificacin y las generadas por las cargas vivas que actan por la funcin que cumple esta construccin.

Para calcular los pesos propios de los elementos estructurales y no estructurales, se han considerado los siguientes pesos unitarios:

Elementos de concreto simple:2.20 Tn/m3

Elementos de concreto armado:2.40 Tn/m3

Losas aligeradas de 0.225 m: 360 Kg/m2

Losas aligeradas de 0.20 m: 300 Kg/m2

Pisos terminados de 0.05 m: 100 Kg/m2

Tabiques de ladrillo de cabeza: 500 Kg/m2

Tabiques de ladrillo de soga: 300 Kg/m2

Para calcular las cargas vivas que actan en los diferentes elementos estructurales del edificio, se han considerado las siguientes sobrecargas:

a) Bibliotecas

Salas de lectura:300 Kg/m2

Salas de almacenaje: 750 Kg/m2

Corredores y escaleras: 400 Kg/m2

b) Centros de Educacin

Aulas :300 Kg/m2

Talleres: 350 Kg/m2

Auditorios :300 Kg/m2

Laboratorios: 300 Kg/m2

Corredores y escaleras: 400 Kg/m2

c) Oficinas

Salas de archivo:500 Kg/m2

Salas de computacin: 350 Kg/m2

Corredores y escaleras: 400 Kg/m2

3.1.2 CARGAS DE SISMO

Los eventuales movimientos ssmicos del terreno de cimentacin pueden introducir fuerzas dinmicas horizontales y verticales que solicitan los diferentes elementos estructurales de la edificacin, las cuales deben ser calculadas en base a la Norma de Diseo Sismorresistente vigente en nuestro pas.

Para calcular las fuerzas horizontales de sismo que pueden actuar sobre el edificio, se han tomado en cuenta los siguientes criterios:

a)El Centro de Idiomas de la UNSAAC se encuentra ubicado en la zona 2 del mapa de zonificacin ssmica del Per, la cual corresponde a una actividad ssmica moderada e intermedia. Para esta localizacin corresponde un Factor de Zona: Z = 0.30.

b)El Centro de Idiomas de la UNSAAC corresponde a una edificacin esencial que debe servir de refugio en caso de un desastre ssmico. Estas edificaciones son de categora A y tienen un Factor de Uso e Importancia: U= 1.50.

e)La edificacin se encuentra cimentada sobre un suelo flexible de baja calidad, clasificada como tipo S3, de acuerdo con las normas de diseo sismorresistente. De esta forma, el Factor de Suelo es S = 1.40 y el perodo predominante de vibracin del suelo es Tp = 0.90 seg.

d)El factor de reduccin por ductilidad para estructuras regulares duales conformadas por una combinacin de prticos y placas de concreto armado, es R = 7.0 .

En cualquier caso se debe considerar que los prticos del edificio deben ser diseados para tomar como mnimo el 25% de la fuerza total de sismo en cada una de las dos direcciones principales en planta de la construccin.

e)El perodo natural de vibracin del edificio correspondiente al primer modo se puede estimar aproximadamente mediante la frmula : hn/Ct, propuesta por la Norma de Diseo Sismorresistente para edificaciones de concreto armado, donde hn representa la altura total de la edificacin, expresada en metros, y Ct es un coeficiente que en este caso se encuentra entre 45 y 60. En el presente proyecto se ha considerado Ct=50, con lo cual, el perodo fundamental de vibracin de la construccin resulta igual a 0.40 seg.

El coeficiente ssmico de respuesta elstica en la base de la estructura, correspondiente a la ordenada espectral prescrita por la norma de diseo sismorresistente es igual a:

C = 2.50 (Tp/T) = 2.50 (0.90 / 0.40 ) = 5.63 , pero C ( 2.50

Por tanto: C = 2.50

Se cumple que C/R es mayor que 0.10 .

Para el clculo de las fuerzas verticales de sismo se tom en cuenta que la edificacin se encuentra ubicada en la zona 2 del mapa de zonificacin ssmica del Per. Para esta zona, las fuerzas verticales de sismo que actan en las columnas y placas del edificio se toman como el 30% de las cargas verticales de gravedad que reciben estos elementos.

3.1.3 EMPUJE DE TIERRAS

De acuerdo con el Estudio de Mecnica de Suelos de la cimentacin del edificio se ha determinado que el coeficiente de empuje activo Ka = 0.66., que corresponde a un ngulo de friccin interna de ( = 12.

Para rellenos compactados de tierra es necesario tener en cuenta que los empujes de tierra pueden ser mayores que estos valores que sealan el estudio de mecnica de suelos.

3.2METODOS DE ANALISIS Y DISEO ESTRUCTURAL

Para el anlisis estructural y el calculo de los elementos mecnicos que actan en los diferentes elementos resistentes de concreto armado, este edificio se ha modelado como un sistema de prticos planos conectados por diafragmas rgidos en sus planos dispuestos horizontalmente en cada uno de los pisos de la construccin.

Para calcular el peso total de la edificacin en el anlisis ssmico, se ha considerado el peso propio de los elementos estructurales y no estructurales, con un 50% de las cargas vivas prescritas por la Norma Tcnica de Cargas del Reglamento Nacional de Construcciones.

Los sistemas aporticados planos del edificio se han modelado como estructuras reticulares conformadas por barras compuestas por columnas, muros de rigidez y vigas de concreto armado cuyas conexiones se consideran como juntas rgidas.

Los muros de rigidez o placas de Concreto Armado fueron modelados como columnas anchas. Estas columnas anchas se modelan como barras verticales con brazos rgidos en sus extremos.

Para el anlisis de los prticos sujetos a la accin de las cargas verticales de gravedad se han considerado diferentes combinaciones de cargas permanentes v vivas que permitan calcular los momentos flexionantes mximos y mnimos en los diferentes nudos de estas estructuras.

Para el anlisis de los prticos sujetos a la accin de las fuerzas laterales de sismo se ha considerado que estos sistemas estructurales se encuentran conectados por sistemas horizontales de piso que se comportan como diafragmas rgidos en sus correspondientes planos. De esta forma, cada uno de los prticos estar sujeto a 1a combinacin de dos fuerzas laterales de sismo en cada piso: una primera fuerza como resultado de la traslacin de los sistemas horizontales de piso y una segunda fuerza como resultado de la rotacin en sus planos de estos mismos diafragmas horizontales. La rotacin de los diafragmas horizontales en sus propios planos se conoce como Torsin Ssmica Vertical.

Para el clculo de las fuerzas interiores mximas en los diferentes elementos resistentes de la estructura del edificio se aplicaron mtodos elsticos lineales, sustentarlos en los siguientes principios fundamentales de la esttica y la de materiales:

a)Se cumplen las condiciones de equilibrio esttico o dinmico.

b)Se cumple el principio de compatibilidad de deformaciones. En el caso de vigas, este principio se reemplaza por la clsica hiptesis de Navier - Bernoulli que establece que las secciones planas antes de las deformaciones, se mantienen planas despus de que ocurren las mismas.

c)Se cumplen las leyes constitutivas de cada material estructural del edificio, las cuales establecen una relacin unvoca entre los esfuerzos y deformaciones de cada uno de ellos.

d)Se cumple el principio de superposicin.

Para el diseo de los diferentes elementos de concreto armado se ha aplicado el Mtodo de Resistencia Ultima, conocido tambin como Diseo a la Rotura. En este diseo se han considerado los siguientes factores de carga y factores de reduccin prescritos por la Norma Tcnica de Edificacin E-060 del Reglamento Nacional de Construccin:

FACTORES DE CARGA

U = 1.5 CM + 1.8 CV

U = 1.25 (CM ( CV ( CS)

U = 0.9 CM ( 1.25 CS

Donde:

CM = efecto de la carga permanente

CV = efecto de la carga viva

CS = efecto de la carga ssmica

FACTORES DE REDUCCIN

Para flexin sin carga axial: 0.90

Para flexin con carga axial de traccin: 0.90

Para flexin con carga axial de compresin: 0.70

Para cortante con o sin torsin: 0.85

Para aplastamiento del concreto: 0.70

4.0REGLAMENTOS Y NORMAS

Como se ha referido anteriormente, para el diseo de los diferentes elementos resistentes de concreto armado de la edificacin se han aplicado los requisitos mnimos de seguridad prescritos por el Reglamento Nacional de construccin vigente y de sus Normas Tcnicas pertinentes para el presente caso, y que son las siguientes:

a) Norma de Cargas E.020

b) Norma de Suelos y Cimentaciones E.050

c) Norma de Diseo Sismorresistente E.030

d) Norma de Concreto Armado E.060

4.0RELACION DE PLANOS

E-01:PLANTA DE CIMENTACIN Y CORTE DE VIGAS

E-02:DETALLES DE MUROS DE CONTENCIN Y CIMIENTOS

E-03:CUADRO DE COLUMNAS

E-04:ARMADO DE PLACAS P1 P8

E-05:ARMADO DE PLACAS P9 P16

E-06:ELEVACIN DE COLUMNAS Y PLACA TIPICA

E-07:ELEVACIN DE PLACAS SINGULARES

E-08:LOSA DE TECHO DE SEMISOTANO

E-09:LOSA DE TECHO DE PRIMER NIVEL

E-10:LOSA DE TECHO DE SEGUNDO NIVEL

E-11:LOSA DE TECHO DE TERCER NIVEL

E-12:LOSA DE TECHO DE CUARTO NIVEL

E-13:LOSA DE TECHO DE QUINTO NIVEL

E-14(E-18:VIGAS BLOQUE I

E-19(E-21:VIGAS BLOQUE II

E-22(E-26:VIGAS BLOQUE III

E-27:DETALLE ESCALERA PRINCIPAL

E-28:DETALLE ESCALERA SECUNDARIA

E-29:TANQUE ELEVADO Y CISTERNA

E-30:DETALLES CERCO Y GARITA DE CONTROL

Cusco, Febrero del 2004