analsis sismo resistente mod

MUNICIPALIDAD DISTRITAL

DE CHURUBAMBACONSTRUCCION DEL CENTRO EDUCATIVO

MICAELA BASTIDAS CHURUBAMBA - HUANUCO

Proyecto :

Propietario : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHURUBAMBA

Alcalde : MIGUEL AMOS VERGARA RETIS

I INTRODUCCIN

II CARACTERSTICAS DEL EDIFICIO

ANLISIS ESTRUCTURAL DEL MODULO II Y III

El siguiente diseo y anlisis se hace siguiendo las normas ssmicas y de diseo de concreto armado, empleando el espectro segn la

Norma Tcnica de Edificaciones Diseo Sismo resistente E.030 . El Diseo de los elementos se realizara de acuerdo a especiaciones

AS, pero con los factores de mayoracion indicadas en la Norma Tcnica de Edificacin Concreto Armado E.060

El edificio en estudio est destinado a uso educativo, presenta una arquitectura muy simple, la estructuracin es tpico distribucion

simple de sistema mixto.

Para el anlisis y diseo de la superestructura usaremos el Etabs y para la subestructura, el safe, programas del CSI.

la estructura que se plantea esta destinada a uso escolar (Aulas), donde el modulo a analisar es de 02 pisos.

Donde el primer y segundo piso son de uso aulas, los entre piso son de losa aligerada de 20 cm y el techo losa aligerada de 20cm

inclinada con un angulo de 23, muros portantes a cada 2 ejes. no estructurales descansa sobre las vigas secundarias y viga de

borde.

la estructura a analizar ser a considerar en el sentido x-x como Concreto Armado y en el sentido Y-Y de Albailera, sin

irregularidades excesivas que superen el reglamento.

el suelo de fundacion posee problemas de acentamientos diferencial tal como lo indica el estudio de suelos, poe ende se planteo el

uso de vigas de cimentacion para el siguiente modelo

RECONSTRUCCION , MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA Y EQUIPAMIENTO DE LA

INSTITUCION EDUCATIVA MICAELA BASTIDAS LAS PALMERAS

ANALSIS ESTRUCTURAL Pgina 1




1.- Bloque Aulas - Planta

C1: COLUMNA L

C2: COLUMNA T

C3: 23X25

Vvar:: 27x55a30

NIVEL BASE: CIMENTACION

El esquema estructural y las caractersticas geomtricas del Bloque:

NIVEL 3 - Techo inclinado (Aligerado)

NIVEL 1 , Aulas





2.- Bloque Aulas - elevacin

C1: COLUMNA L

C2: COLUMNA T

C3: 23X25

Vvar:: 27x55a30

C1: COLUMNA L

C2: COLUMNA T

C3: 23X25

Vvar:: 27x55a30

Ejes: 11-11, 9-9, 7-7, 5-5

Ejes: 10-10, 8-8, 6-6

El esquema estructural y las caractersticas geomtricas de la elevacin del Bloque, con una elevacin de entre piso de 3.4m

(primer piso) 3.2 (pisos tipicos) (segn la arquitectura).

La cobertura liviana esta compuesta de Tijerales y cobertura de calamina la cuales era representado como carga puntual, para la

simplificacion se considerar las vigas tmpanos inclinadas como vigas horizontales, tal como se muestra:





3.- Bloque Modulo Aulas - 3D

Ejes: A-A y E-E





III CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

1 Propiedades del Concreto 210 kg/cm2 (CONC210)

- Masa por unidad de Volumen (Ton/m2

) :

- Peso por unidad de Volumen (Ton/m2

) :

- Modulo de Elasticidad (E) (Ton/m2

) :

- Modulo de Poisson

- Resistencia a la Compresin (fc) (Ton/m2

) :

- Fluencia del Acero Principal (fy) (Ton/m2

) :

- Fluencia del Acero del estribo (fys) (Ton/m2

) :

2 Propiedades de la Albailera fb=65 kg/cm2 (ALB)

- Masa por unidad de Volumen (Ton/m2

) :

- Peso por unidad de Volumen (Ton/m2

) :

- Modulo de Elasticidad (E) (Ton/m2

) :

- Modulo de Poisson

- Resistencia a la Compresin (fb) (Ton/m2

) :

2.40

2173700

0.20

42000

650

0.25

325000

1.80

0.1835

De acuerdo a las caractersticas del edificio descritas anteriormente es que se modelo los materiales utilizados con las propiedades

siguientes:

0.2446

2100

42000





IV CARACTERSTICAS DE LAS SECCIONES

V METRADO DE CARGAS

1.- Metrado de Carga por unidad de rea

a) Primer Nivel

Viga Cim.27x80 cm 27 80 Concreto f'c =210 kg/cm2

Viga27x55a30 cm 27 55a30 Concreto f'c =210 kg/cm2

Del esquema visto en II se tiene las propiedades de las secciones

Muro Portante e= 23 cm 23 Albailera fb =65 kg/cm2

ELEMENTO

Viga27x55 cm 27 55 Concreto f'c =210 kg/cm2

Columna23x35 cm

Columna C2 Concreto f'c =210 kg/cm2

23 35 Concreto f'c =210 kg/cm2

13 30

Columna C1 Concreto f'c =210 kg/cm2

ElementoSeccin (cm)

Material Smbolob h t

Acabados

SS.HH.

Carga Viva

e

Losa Aligerada e= 20 cm 20 Concreto f'c =210 kg/cm2

Viga27x40 cm 27 40 Concreto f'c =210 kg/cm2

Concreto f'c =210 kg/cm2Viga13x30 cm

Las cargas a metrar son solo aquellas que afectaran a la losa tales como: acabados, tabiquera, sobre carga, entre otros.

CARGA

Peso Propio (losa, Viga, Columna) P.P

kg/m

kg/m

Carga Muerta

OBSERVACIONES

250 kg/m

100

pasadizo y corredores 400

Metrado por el software

0.27

0.47

0.27

0.47

0.27

0.27

0.47

0.47





b) Segundo Nivel

ELEMENTO CARGA OBSERVACIONES

Esquema Cargas Muerta-DEAD (tn/m2)

Primer Nivel

Carga Muerta

Acabados 100 kg/m

Peso Propio (losa, Viga, Columna) P.P Metrado por el software

Carga Viva

Techo Inclinado 23 200 kg/m

Primer Nivel

Primer Nivel

Esquema Cargas Muerta-DEAD (tn/m2)

Esquema Cargas viva-LIVE (tn/m2)





2 Metrado de Carga por unidad de longitud

a) Todos los prticos

Parapeto 1.2 0.15 1800 0.32

Esquema Cargas muerta-DEAD (tn/m2)

Ejes: A-A

CARGA MUERTA

muro en ventana alta 1.7 0.15 1800 0.46

muro en ventana normal 1.2 0.15 1800 0.32

Cargas para las vigas alturaespesor o

ancho

Peso

especifico

(Kg/m3)

Carga x metro2

(Kg/m2)

(tn/m)

Esquema Cargas viva-LIVE (tn/m2)

Primer Nivel

las cargas metar son aquellas son los muros que estn directamente apoyado sobre las vigas.





3.- Metrado de Cargas Dinmicas

Carga Muerta

Carga Viva

Carga Viva en techo

Nota : Se considera una excentricidad accidental de 5%

4.- Metrado de Rigidez

Ejes: Viga de Borde

Ejes: E-E

ELEMENTO

0.5

El metrado de cargas ser realizado por el software correspondiente teniendo como consideracin diafragmas rgidos y las

incidencias de cargas muertas y vivas segn reglamento

Metrado por FACTOR

Software 1

Software

Software 0.25

La rigidez ser obtenida por el software a partir de la geometra y dimensiones de los elementos como son las columnas y

placas.





VI TCNICA DE MODELAJE

La tcnica de modelaje utilizada en este diseo es de mayor aceptacin entre los profesionales dedicados al anlisis y diseo

estructural, y permite estudiar los desplazamientos y las fuerzas en cualquier ubicacin y seccin de la estructura.





Tcnica de los Elementos Finitos

Se modelo la cimentacin como flexible y se adjunto al modelo para que permita su exportacin de resultados.

En la interseccin ortogonal de los elementos tipo frame (vigas y columnas), se considero la rigidez que se origina, es por

eso se considero la restriccin tipo End Offsets.

A los nudos contenidos en la losa de un cierto nivel, se les aplic una restriccin tipo diafragma rgido.

Se considero que los elementos utilizados para el anlisis de la estructura, considera su propio peso para el computo de las

fuerzas y masas.

Los estados de carga considerados son el estado de carga muerta, viva, damero formados, sismo en la direccin X y sismo

en la direccin Y.

El nivel de restriccin en los apoyos que se considero es del tipo empotrado.

Esta tcnica modela los muros en forma espacial mediante una malla de elementos finitos (tipo Shell), mientras que las vigas y

columnas se modelan mediante barras (tipo frame).

En esta tcnica se tomaron en cuenta los siguientes puntos:





VII ANLISIS DINMICO

FACTOR U

COEFICIENTE R

CORREGIDO

S

Se utilizo para el anlisis dos tipos de Espectro debido al modelo estructural planteado:

EDFIFICACIN

ESCENCIAL

Sistemas en el que las cargas verticales y horizontales son

resistidos nicamente por prticos de concreto armado.

8

SIN LMITE

COEFICIENTE R

DESCRIPCIN COEFICIENTE R

3NO

ESTRUCTURAS DE

ALBAILERA

HAY IRREGULARIDAD

CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES ( U )

CATEGORA

FACTORES DE ZONA ( Z )

DEPARTAMENTO PROVINCIA ZONA FACTOR DE ZONA - Z (g)

HUNUCO TODAS LAS PROVINCIAS 2

El mtodo utilizado para el Anlisis Dinmico y especificado en la Norma de Diseo Sismo resistente E-030 es el Anlisis por Combinacin Modal

Espectral, para lo cual las solicitaciones ssmicas fueron representadas mediante un Espectro y las masas estn ubicadas en los centros de gravedad

de cada nivel.

3

8

Edificacin esencial cuya funcin no debera interrumpirse inmediatamente despus que ocurra un

sismo. Como hospitales, centrales de comunicacin, cuarteles de bomberos y polica, subestaciones

elctricas, reservorios de agua. Centros educativos y edificaciones que puedan servir de refugio

despus de un desastre. Tambin se incluyen edificaciones cuyo colapso puede representar un riesgo

adicional, como depsitos de materiales inflamables o txicos.

Tp (S)DESCRIPCIN

EN X-X

DESCRIPCIN

ALB. ARMADA O

CONFINADA

HAY IRREGULARIDAD

A

COEFICIENTE DE REDUCCIN DE ESTRUCTURAS REGULARES ( R )

COEFICIENTE DE REDUCCIN DE ESTRUCTURAS REGULARES ( R )

EN Y-Y

SISTEMA ESTRUCTURAL

Sistema en el cual los muros de albailera resisten cargas

verticales y horizontales. El sistema puede incluir algunos

elementos de concreto armado para resistir estas cargas.

LIMITE DE ALTURA (m)

COEFICIENTE R

CORREGIDO

LIMITE DE ALTURA (m)

Se clasifican como de este ripo los sitios con caractersticas intermedias entre las

indicadas para los perfiles S1 y S3SUELO INTERMEDIO S2

CATEGORA DE LAS EDIFICACIONES ( S )

1.5

SISTEMA ESTRUCTURAL

0.3

DESCRIPCIN

0.6 1.2

8NO

PRTICOS DE CONCRETO

ARMADO

ESTRUCTURAS DE

CONCRETO ARMADO

TIPO





g = 9.81 M/S2

Tp Rxx

ESPECTRO RESPUESTA - DIRECCIN X-X

Sa = ZUCS g

R

Z

0.17

0.17

0.17

0.27

0.23

1.69

0.98

0.16 0.16

0.19

0.24

0.23

0.80

0.82

0.72

C/R Corr.

1.42 2.14

1.86

1.06 1.59

1.19

1.16

0.90

0.60 8.00

0.96

0.24

0.62

0.64

0.66

0.97 1.47 0.18

1.80 0.23

U

0.68

0.31

1.59

0.30 1.50

S

1.32 1.99 0.25

CSaT

0.00

0.60

1.20

1.66 2.50 0.31

1.66 2.50

1.53 2.31

C/R

0.171.00

0.18

0.17

1.64 0.21

0.20

1.00

0.84

0.76

0.78

1.03 1.55

0.70 1.37 2.06

0.87 1.32

0.74

0.26

1.27 1.92

0.21

0.31

0.31

0.30

0.29

0.28

0.27

0.26

0.25

0.21

1.02 0.85 1.29

0.21

0.20

1.74 0.22

1.12

2.40 0.30

0.23

0.22

0.19

0.29

1.47 2.22 0.28

1.51 0.19

1.09

0.190.88

0.86

1.23

0.170.90

1.43

0.92 1.39

1.35

0.18

0.94

0.92

0.94 0.18

1.12 0.76 1.15 0.14 0.14

1.14 0.74 1.12 0.14 0.14

1.10 0.78 1.17 0.15 0.15

1.04 0.83 1.26 0.16 0.16

1.06 0.81 1.23 0.15 0.15

1.08 0.79 1.20 0.15 0.15

1.16 0.73 1.10 0.14 0.14

1.18 0.71 1.07 0.13 0.13

1.20 0.70 1.05 0.13 0.13

1.22 0.68 1.03 0.13 0.13

1.24 0.67 1.01 0.13 0.13

1.26 0.65 0.99 0.12 0.12

1.28 0.64 0.97 0.12 0.12

1.30 0.63 0.95 0.12 0.12

1.32 0.62 0.93 0.12 0.12

1.34 0.61 0.92 0.11 0.11

1.36 0.60 0.90 0.11 0.11

1.38 0.58 0.88 0.11 0.11

1.40 0.57 0.87 0.11 0.11

1.42 0.56 0.85 0.11 0.11

0.53 0.78 0.10 0.10

4.48 0.53 0.77 0.10 0.10

3.48

1.44 0.55 0.84 0.10 0.10

1.46 0.54 0.82 0.10 0.10

1.48 0.54 0.81 0.10 0.10

2.48 0.53 0.80 0.10 0.10

5.48 0.53 0.76 0.09 0.10

8.48 0.53 0.72 0.09 0.10

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

T (s

er)

Si (

m/s

2)





g = 9.81 M/S2

ESPECTRO RESPUESTA - DIRECCIN Y-Y

Z U S Tp Ryy Sa = ZUCS g R0.30 1.50 1.20 0.60 3.00

T Sa C C/R C/R Corr.

0.00 4.41 2.50 0.83 0.83

0.60 4.41 2.50 0.83 0.83

0.62 4.24 2.40 0.80 0.80

0.64 4.07 2.31 0.77 0.77

0.66 3.92 2.22 0.74 0.74

0.68 3.78 2.14 0.71 0.71

0.70 3.64 2.06 0.69 0.69

0.72 3.51 1.99 0.66 0.66

0.74 3.40 1.92 0.64 0.64

0.76 3.29 1.86 0.62 0.62

0.78 3.18 1.80 0.60 0.60

0.80 3.08 1.74 0.58 0.58

0.82 2.99 1.69 0.56 0.56

0.84 2.90 1.64 0.55 0.55

0.86 2.81 1.59 0.53 0.53

0.88 2.74 1.55 0.52 0.52

0.90 2.66 1.51 0.50 0.50

0.92 2.59 1.47 0.49 0.49

0.94 2.52 1.43 0.48 0.48

0.96 2.45 1.39 0.46 0.46

0.98 2.39 1.35 0.45 0.45

1.00 2.33 1.32 0.44 0.44

1.02 2.27 1.29 0.43 0.43

1.04 2.22 1.26 0.42 0.42

1.06 2.17 1.23 0.41 0.41

1.08 2.12 1.20 0.40 0.40

1.10 2.07 1.17 0.39 0.39

1.12 2.02 1.15 0.38 0.38

1.14 1.98 1.12 0.37 0.37

1.16 1.94 1.10 0.37 0.37

1.18 1.90 1.07 0.36 0.36

1.20 1.86 1.05 0.35 0.35

1.22 1.82 1.03 0.34 0.34

1.24 1.78 1.01 0.34 0.34

1.26 1.75 0.99 0.33 0.33

1.28 1.71 0.97 0.32 0.32

1.30 1.68 0.95 0.32 0.32

1.32 1.65 0.93 0.31 0.31

1.34 1.62 0.92 0.31 0.31

1.36 1.59 0.90 0.30 0.30

1.38 1.56 0.88 0.29 0.29

1.44 1.48 0.84 0.28 0.28

1.46 1.45 0.82 0.27

1.40 1.53 0.87 0.29 0.29

1.42 1.50 0.85 0.28 0.28

0.27

1.60 1.30 0.73 0.24 0.24

1.50 1.40 0.80 0.27 0.27

0.76 0.25 0.25

1.58

1.48 1.43 0.81 0.27 0.27

1.38 0.78 0.26 0.26

1.54 1.36 0.77

1.52

0.26 0.26

1.62 1.28 0.72 0.24 0.24

1.56 1.34

1.32 0.75 0.25 0.25

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

T (s

er)

Sa (

m/s

2)





VIII COMBINACIN DE CARGAS

01.- 1.4*DEAD+1.7*LIVE+1.7*LIVE UP DONDE:

02.- 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP)SISMOXX DEAD : CARGA MUERTA

03.- 1.25*(DEAD+LIVE+LIVE UP)SISMOYY LIVE : SOBRE CARGA

04.- 0.9*DEADSISMOSXX LIVE UP : SOBRECARGA EN EL TECHO

05.- 0.9*DEADSISMOSYY SISMOXX : SISMO EN DIRECCIN X-X

SISMOYY : SISMO EN DIRECCIN Y-Y

XI RESULTADOS DEL ANLISIS DINMICO

1.- Periodo de la Estructura

5 0.053284

0.4654

Mode

3 0.109382

4 0.09858

Period

1

6 0.053023

2 0.118749

La combinacin de cargas se sealizara segn la norma tcnica de edificaciones, a la cual se le incluir la envolvente de cargas

para obtener el caso mas desfavorable de momentos para el diseo de los respectivos elementos estructurales





2.- Diagrama de Momento Fector (tn-m)

Los resultados obtenidos por efecto de las cargas estticas y dinmicas se obtendrn los siguientes momentos para la

envolvente de cargas.

Eje 11-11, 9-9, 7-7, 5-5

Eje 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6 y 7-7





Eje

A-A

y E

-E

VIG

A D

E B

OR

DE





3.- VERIFICACIN DE DESPLAZAMIENTOS

Distorsin Admisible en "X" =

Distorsin Admisible en "Y" =

0.000352

Y XX

DESPLAZAMIENTO ADMISIBLES5.136 0.3375 2.136 0.1125

CONCLUSIONES

DESPLAZA. CON

ETABSDESPLAZ.*R*.75 DESPLAZ. RELATIVO

Rx= 8

3RY=

DESPLAZAMIENTO EN Y-Y

0.5 0.1

X(cm) Y(cm)cm Y

0.005

ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

ESTRUCTURAS DE ALBAILERA

0.007

DISTORSIN

0.225 0.000511

NIVELALTURA

440 DESPLAZAMIENTO ADMISIBLES

Y X

3

DESPLAZAMIENTO EN X-X

0.856 0.15TECHO

3 0.225 0.0070PISO 1

320 0.0070





X DISEO ESTRUCTURAL

XI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Diseo se realizara segn el reglament de ACI-318-05 y la envolventes de cargas del tem VIII, siguiendo los parmetros del

reglamento nacional de Edificaciones, Tal como se muestra en los calculos de diseo.

El periodo del anlisis de la estructura en el Bloque en ambas direcciones cumple con lo dispuesto en la norma Sismo

resistente E-030.

Los desplazamientos de comprobacin en ambas direcciones cumplen con las limitaciones impuestas en la norma Sismo

resistente E-030, llegando en el sentido x-x a no superar a 0.007 para estructuras de concreto armado y en el sentido y-y a

no superar a 0.003 para estructuras de albaileria.

El diseo estructural se esta adjuntado en los anexos correspondientes con su respectivo clculo y restricciones

Se utilizar para los siguientes dimetros una longitud de anclaje con gancho estndar en traccin:

Se utilizar para los siguientes dimetros una longitud de empalme en traccin:

Se evitara hacer traslapes en zonas de esfuerzos crticos y no se traslapara mas del 50% del refuerzo

La tcnica utilizada para el anlisis de Prticos, proporciona resultados afinados respecto a las formas clsicas de anlisis,

pero con resultados que se encuentran del lado de la seguridad

Es uso obligatorio todos y cada una de las normas de estructuras del reglamento nacional de edificaciones para cualquier

verificacin o comprobacin

Se utilizar un concreto cuya resistencia no menor a 210 kg/cm2.

3/8 ldg=20.00cm

1/2 ldg=28.00cm

5/8 ldg=35.00cm

3/4 ldg=42.00cm

3/8 le=40.00cm

1/2 le=60.00cm

5/8 le=75.00cm

3/4 le=90.00cm

Se utilizar un varillas corrugadas de resistencia no menor a 4200 kg/cm2.

Los aceros obtenidos en presente diseo empleado el respectivo software ser convertido en dimetros de varilla tal como

se muestran en los planos estructurales.


analsis sismo resistente mod

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