D. CONCEPTUALIZACION
7.2. MEMORIA DESCRIPTIVA INGENIERIA
Se indicarán criterios y recomendaciones prácticas para el dimensionamiento de los elementos estructurales que comprende las características geométricas para determinar la robustez de estos para que puedan cumplir su función prevista con un grado de seguridad razonable y a un costo mínimo en condiciones de servicio y teniendo en cuenta las condiciones sísmicas del país.
A. SISTEMA ESTRUCTURAL
a. Estudio de suelos: El sistema de cimentación se hace de acuerdo a un
estudio de suelos. Es éste el que determina la calidad del suelo, si se necesita mejoramiento del mismo, profundidad de cimentación, existencia de napa freática, etc. A lo largo del centro Poblado el Fiscal existen diversas condiciones de suelo, desde gravosos, calichosos y sin napa Freática.
Por experiencias similares se consiguió estudio de suelos de una edificación del sector, se supondrá un suelo areno gravoso con bolonería estableciéndose una capacidad portante para zapatas de alrededor de 2 Kg/cm2.
No habría necesidad de mejorar el suelo, pero por la altura de la edificación se hace necesario losas de cimentación y de conexión de columnas mediante vigas de cimentación para que puedan trabajar en conjunto.
El sistema a emplearse será el aporticado, el cual permitirá flexibilidad en el diseño de los interiores del edificio y estructuralmente dará al edificio la ductilidad necesaria para las cargas de sismo.
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En cuanto al sistema estructural este será:
La forma es rectangular
Se ha separado mediante una junta en dos bloques que trabajarán de
manera independiente
Se tiene núcleos rígidos ubicados cerca de la parte central de cada bloque
lo que mejorará el comportamiento de las estructuras respecto a la torsión.
En cuanto al lobby con doble altura, se ha colocado una viga a nivel
intermedio o a fin de reducir la esbeltez de las columnas.
b. Cimentación: El sistema de losa de cimentación con columnas conectadas a vigas de cimentación es perfectamente adecuada para la edificación planteada.
Esto porque el terreno posee buena capacidad portante pudiéndose optimizar mediante la interconexión de vigas. Asimismo se considera el mismo tipo de cimentación, mas el muro de contención propio de la diferencia de niveles.
c. Columnas y muros: El edificio tiene dos barras en planta de forma rectangular. Su morfología es bastante simétrica. a fin de mejorar su comportamiento.
Los muros no tendrán función estructural, serán tabiques confinados y aislados de los pórticos.
Respecto a las cargas de viento, en El Fiscal los vientos oscilan alrededor de 15 Km/h y en épocas de ventisca (julio o agosto) pueden llegar excepcionalmente hasta los 20 Km/h, por lo cual, dada la altura del edificio y el planteamiento de columnas y placas, el viento es un factor no es determinante en el diseño.
En las circulaciones verticales se cuenta con escaleras abiertas de concreto conformada por placas de concreto armado de 20cm de ancho.
d. Vigas y techos: Las vigas de los pórticos suelen ser peraltadas en función a su longitud a fin de mantener una rigidez acorde a la de las columnas y poder
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soportar las diversas cargas las cuales son sometidas. Se empleará losas armadas, las cuales actuarán como diafragmas rígidos.
B. RESPUESTA DE LOS EDIFICIOS A LA ACCIÓN SÍSMICA
La ductilidad es una propiedad muy importante en una estructura que debe resistir efectos sísmicos, ya que elimina la posibilidad de una falla súbita de tipo frágil y, además, se pone en juego una fuente adicional de amortiguamiento.
Evidencias del comportamiento no lineal, y del daño, son agrietamientos, desprendimientos, pandeos locales y deformaciones residuales de la estructura.
La descripción más simple que se puede dar al comportamiento no lineal de una estructura es mediante la relación que priva entre la fuerza cortante en la base y el desplazamiento en la punta del edificio.
C. MÉTODOS GENERALES DE ANÁLISIS
Las fuerzas sísmicas y los desplazamientos laterales son parámetros que condiciona en gran medida el proyecto de edificaciones en nuestro país. Los cambios más importantes influirán en la evaluación y control de desplazamientos laterales. El diseño sísmico de nuestro proyecto seguirá la prescripción del la Norma E.030 Diseño Sismo resistente del Reglamento Nacional de Estructuras que contempla el Análisis Estático y el Análisis Dinámico de la estructura.
Parámetros sísmicos utilizados
Los parámetros sísmicos a considerar son: Z = 0.4 Factor de Zona (Zona 3)
U = 1.0 Factor de Uso (Edificación de Categoría C) S = 1.2 Factor de Suelo (Suelos Intermedios)
Rx = Ry = 8 Factor de Reducción de Fuerza Sísmica (Para el sentido X-X y Y-Y)
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Se deben considerar varios aspectos dentro de los cuales el de seguridad, arquitectura, economía y la congestión del acero. Por la experiencia se han planteado algunos criterios que dependen del área tributaria de la columna, de la sobrecarga y de su ubicación si es central, de lado o esquinera. En el caso de ser columna esquinera en el último nivel se tendrá grandes esfuerzos por la transferencia de momento por flexión de las vigas. Sin embargo, las columnas centrales siempre estarán sometidas a un momento flector bajo debido a que existe continuidad y los momentos en vigas se contrarrestan y transfieren una flexión muy baja a las columnas, así se tiene
Área requerida para columna central:
Área de columna (c) =
Área requerida para columna de extremo:
Área de columna (e)=
Donde :
P = Es la carga resultante de la carga muerta (CM) + carga viva (CV)
acumulada de acuerdo al área tributaria en cada nivel.
Es importante indicar también que las secciones de las columnas pueden variar de acuerdo con las solicitaciones sísmicas y los desplazamientos mínimos que indica la norma E.060.
Ac P
0.45 fc
Por lo que asumimos una sección indicada en el plano de estructuras por requerimientos de rigidez lateral.
E. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS
Se está considerando aspectos importantes como los de seguridad, arquitectura, economía y congestión del acero.
Por la experiencia se han planteado algunos criterios que dependen de la luz de la viga y de la sobrecarga:
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Peralte de viga:
Departamentos y oficinas.
Garajes y tiendas. L : Luz libre
Peralte mínimo de la viga para no verificar deflexiones:
Aplicando estos criterios encontramos las siguientes dimensiones:
Según la Norma E.060 las vigas que deban resistir fuerzas de sismo deberán cumplir:
- La relación ancho a peralte de las vigas no deberá ser menor que 0.3. - El peralte efectivo (d ) deberá ser menor o igual que un cuarto de la luz
libre (L)
- El ancho de viga no será menor que 25 cm, ni mayor que el ancho de la columna (medida en un plano perpendicular al eje de la viga) más tres cuartos del peralte de la viga a cada lado. Sin embargo, debido a requerimientos de rigidez lateral se concluye que es conveniente robustecer más las dimensiones de vigas, quedando las dimensiones finales de: b=30 cm, h=80 cm
F. DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTRUCTURA
En relación a los diseños de cimentación, es necesario otorgar una eficiente atención debido a los diferentes problemas que surgen en razón a la interrelación de la estructura con las variadas características de los
Ancho de viga :
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suelos. Tratándose de una cimentación para un diseño antisísmico, se analizará las fuerzas laterales debido a los movimientos telúricos y la fuerza axial alterada que proviene de la estructura superior, en forma simultánea.
a. Cargas a utilizar
De acuerdo con el pre dimensionamiento de los elementos estructurales y de las cargas de diseños se tiene en consideración: Para el cálculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarán como cargas aplicadas a la cimentación las Cargas de Servicio que se utilizan para el diseño estructural de las columnas del nivel más bajo de la edificación.
Para el cálculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares: se deberá considerar la máxima carga vertical que actúe (Carga Muerta más Carga Viva más Sismo) utiliza para el diseño de las columnas del nivel más bajo de la cimentación. Las Cargas de diseño deberán ser por lo menos, igual, al mayor valor resultado de las siguientes expresiones: Cargas a la rotura 1.40PCM + 1.70PCV Pu = 1.25(PCM + PCV ± PSISMO) 0.90PCM ± 1.25PSISMO Cargas de servicio PCM + PCV Ps = (PCM + PCV ± PSISMO) * 0.75
Se consideran para este fin las cargas sin factorizar o amplificar para obtener los esfuerzos en la base de columnas, más el peso propio de la cimentación debe verificarse lo siguiente:
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Donde:
BL
Pa
a Carga admisible de la zapata en estudio.a
= Es el esfuerzo admisible del suelo.
f D
= Profundidad de Cimentación.
La presión última para el diseño de la zapata teniendo en
cuenta las cargas últimas (Pu) es:
u = Pu/A, siendo: A = BL