DISEÑO SISMICO Y DE CONCRETO ARMADO ESTRUCTURA APORTICADA

(1)

ESTRUCTURA APORTICADA

AYACUCHO – PERU

2016

PROYECTO

: Centro de Salud Rocchacc

(2)

1. ESTRUCTURACIÓN

El sistema estructural principal de esta edificación está basado en pórticos de concreto

armado en ambas direcciones, los muros de albañilería son aislados del sistema estructural

principal por medio de columnetas y viguetas de amarre, la junta de separación entre estos

elementos y los pórticos de la estructura será de una pulgada, esta junta deberá ser

rellenada con material adecuado de acuerdo a los detalles de los planos.

El sistema de losas de entrepiso está formado por losas aligeradas en un sentido

dependiendo de las luces que abarcan y las cargas de diseño.

Por la irregularidad en planta de esquina entrante que se tiene en el proyecto se decidió

separar en 02 bloques la estructura principal, comprendidos en los bloques “A” y “B”, esta

separación se realizó mediante una junta de separación la cual tendrá un espesor de

acuerdo al análisis sísmico que se realizó.

Imagen 01. Sistema Estructural

En el siguiente cuadro se detallan el tipo de los elementos estructurales a ser utilizados en

el modelamiento de los bloques.

PABELLÓN

Zapatas

Elemento a flexo

_compresión

Elemento a

_flexión

losas

BLOCK A

Aislada y combinada

Columnas

Vigas

Aligerada

BLOCK B

Aislada y combinada

Columnas

Vigas

Aligerada

(3)

2. NORMAS EMPLEADAS

Normas nacionales (Reglamento Nacional de Edificaciones).

- R.N.E., N.T.E.

E-020 Cargas.

- R.N.E., N.T.E.

E-030 Diseño Sismo resistente.

- R.N.E., N.T.E.

E-050 Suelos y Cimentaciones.

- R.N.E., N.T.E.

E-060 Concreto Armado.

Normas internacionales

- ACI 318S-14

Building Code Requirements for Structural Concrete

- ASCE/SEI 7-10

Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures

- FEMA 356

Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings

- ASCE/SEI 41-13

Seismic Evaluation and Retrofi t of Existing Buildings

3. PREDIMENSIONAMIENTO

El pre dimensionamiento de los elementos estructurales se desarrolló de acuerdo a las

recomendaciones y propuestas por investigadores involucrados en el tema.

PRE DIMENSIONAMIENTO

Ambos extremos continuos

En voladizo

Losas macizas en una dirección

L/28

L/10

Vigas o losas nervadas en una dirección

L/21

L/8

Cuadro 02. Pre dimensionamiento de Vigas PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS (1° - 4° NIVEL)

COL PISO W (t/m2) Ata (m2) n f'c Pg=W*At p Ac (cm2) DIM. INICIAL DIM. FINAL C-1 1° 1.05 _{18.23 0.30 210 19.142 1.10 935.807 0.31 x 0.31 0.25 x 0.40} C-2 1° 1.05 _{21.25 0.25 210 22.313 1.25 1487.500 0.39 x 0.39 0.25 x 0.60} C-1 2° 1.05 _{18.23 0.30 210 19.142 1.10 534.747 0.23 x 0.23 0.25 x 0.40} C-2 2° 1.05 _{21.25 0.25 210 22.313 1.25 850.000 0.29 x 0.29 0.25 x 0.60}

Cuadro 03. Pre dimensionamiento de columnas PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS EN LA DIRECCION x-x

VIGA B b=B/20 Ln h=Ln/11 DIMENSION INICIAL DIMENSION FINAL V-101 5.23 0.262 3.35 0.305 _{0.25 x 0.30} _{0.25 x 0.40} V-102 4.50 0.225 6.22 0.565 _{0.25 x 0.55} _{0.25 x 0.40} V-103 4.43 0.222 6.05 0.550 _{0.25 x 0.55} _{0.25 x 0.40} V-104 4.46 0.223 5.77 0.525 _{0.25 x 0.55} _{0.25 x 0.40} V-105 3.68 0.184 5.61 0.510 _{0.20 x 0.50} _{0.25 x 0.35} V-106 1.13 0.057 5.52 0.502 _{0.20 x 0.50} _{0.25 x 0.35}

Cuadro 04. Pre dimensionamiento de Vigas x-x PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS EN LA DIRECCION y-y

VIGA B b=B/20 Ln h=Ln/11 DIMENSION INICIAL DIMENSION FINAL V-101 2.89 0.145 5.06 0.460 _{0.25 x 0.45} _{0.25 x 0.35} V-102 5.47 0.274 5.55 0.505 _{0.30 x 0.50} _{0.25 x 0.40} V-103 4.26 0.213 5.55 0.505 _{0.25 x 0.50} _{0.25 x 0.40} V-104 3.49 0.175 5.55 0.505 _{0.25 x 0.50} _{0.25 x 0.40} V-105 1.31 0.066 5.55 0.505 _{0.20 x 0.50} _{0.25 x 0.35}

(4)

4. METRADO DE CARGAS

El metrado de cargas que se presenta a continuación tiene como propósito determinar el

peso sísmico de la estructura con la finalidad de poder hallar el cortante basal estático, el

cual será comparado con el análisis dinámico a fin de verificar si es necesario escalar el

espectro de sísmico para el diseño de los elementos de concreto armado, cabe mencionar

que este escalamiento no afecta en el análisis de la deriva de piso.

Este análisis se realizó por niveles en los cuales se indica las sobrecargas utilizadas en el

modelo y los pesos de las edificación.

METRADO DE CARGAS - POR NIVELES PISO 01

CARGA MUERTA

ELEMENTO ESTRUCTURAL N° VECES LARGO ANCHO ALTO PESO TOTAL (kg)

Losa Aligerada - e=0.20 m

1 Area= 55.165 300 16549.500 1 Area= 49.512 300 14853.510 1 Area= 48.269 300 14480.640 1 Area= 78.927 300 23678.160 1 Area= 50.208 300 15062.400 1 Area= 61.101 300 18330.210 1 Area= 18.944 300 5683.230 Columnas C-01 18 Area= 0.100 4.100 2400 17712.000 C-02 8 Area= 0.188 4.100 2400 14760.000 Vigas V-xx 4 12.300 0.400 0.250 2400 11808.000 V-xx 2 9.650 0.400 0.250 2400 4632.000 V-yy 4 26.750 0.400 0.250 2400 25680.000 V-yy 1 14.950 0.400 0.250 2400 3588.000 Tabiqueria 1 Area= 55.165 100 5516.500 1 Area= 49.512 100 4951.170 1 Area= 48.269 100 4826.880 1 Area= 78.927 100 7892.720 1 Area= 50.208 100 5020.800 1 Area= 61.101 100 6110.070 1 Area= 18.944 100 1894.410 TOTAL CM (tn) 223.030 CARGA VIVA

ELEMENTO ESTRUCTURAL N° VECES LARGO ANCHO ALTO S/C TOTAL (kg)

1 Area= 55.165 300 16549.500 1 Area= 49.512 300 14853.510 1 Area= 48.269 300 14480.640 1 Area= 78.927 300 23678.160 1 Area= 50.208 300 15062.400 1 Area= 61.101 400 24440.280 1 Area= 18.944 400 7577.640 TOTAL CV (tn) 116.642

S/C: Sobrecarga según el RNE, en la norma E020

(5)

PISO 02

CARGA MUERTA

ELEMENTO ESTRUCTURAL N° VECES LARGO ANCHO ALTO PESO TOTAL (kg)

1 Area= 55.165 300 16549.500 1 Area= 49.512 300 14853.510 1 Area= 48.269 300 14480.640 1 Area= 78.927 300 23678.160 1 Area= 50.208 300 15062.400 1 Area= 61.101 300 18330.210 1 Area= 18.944 300 5683.230 Columnas C-01 18 Area= 0.100 4.250 2400 18360.000 C-02 8 Area= 0.188 4.250 2400 15300.000 Vigas V-xx 4 12.300 0.400 0.250 2400 11808.000 V-xx 2 9.650 0.400 0.250 2400 4632.000 V-yy 4 26.750 0.400 0.250 2400 25680.000 V-yy 1 14.950 0.400 0.250 2400 3588.000 Tabiqueria 1 Area= 55.165 100 5516.500 1 Area= 49.512 100 4951.170 1 Area= 48.269 100 4826.880 1 Area= 78.927 100 7892.720 1 Area= 50.208 100 5020.800 1 Area= 61.101 100 6110.070 1 Area= 18.944 100 1894.410 TOTAL CM (tn) 224.218 CARGA VIVA

ELEMENTO ESTRUCTURAL N° VECES LARGO ANCHO ALTO S/C TOTAL (kg)

1 Area= 55.165 100 5516.500 1 Area= 49.512 100 4951.170 1 Area= 48.269 100 4826.880 1 Area= 78.927 100 7892.720 1 Area= 50.208 100 5020.800 1 Area= 61.101 100 6110.070 1 Area= 18.944 100 1894.410 TOTAL CV (tn) 36.213

S/C: Sobrecarga según el RNE, en la norma E020 PESO DEL EDIFICIO

PESO DEL EDIFICIO (tn)

N° PISO CARGA MUERTA (CM) CARGA VIVA (CV) CM+0.5CV+0.25CVT

Piso 02 112.109 18.106 116.636

Piso 01 111.515 58.321 140.676

Peso total (tn) = 257.311

(6)

5. ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA EDIFICACIÓN

MATRIZ DE MASAS

N° PISO PESO (tn) MASA (tn/m/s)

Piso 02 116.636 11.889

Piso 01 140.676 14.340

CALCULO DE LA CORTANTE BASAL EN LA BASE DEL EDIFICIO (V) :

PARAMETROS VALORES DESCRIPCION

Z 0.25 Zona 2 (Apurimac)

U 1.50 Edificacion para centros educativos "A"

S 1.40 Suelo intermedio

R 8.00 Sistema estructural a base de pórticos

3/4R 8.00 Por ser una estructura irregualr

Tp 1.00 Factor que depende "S"

Ht 10.45 Altura total de edificacion en metros

Analisis en la direccion X

Ctx 35.00 Factor Periodo fundamental - Porticos

T 0.30 Periodo fundamental de la Estructura

C (calculado)<2.5 8.37 Coeficiente de amplificacion sismica

C (asumido) 2.50 Coeficiente de amplificacion sismica

Kx 0.16 coeficiente de proporcionalidad

Px (Tn) 257.31 Peso total de la edificacion

Vx (Tn) 42.215 Fuerza cortante en la base de la estructura

Analisis en la direccion Y

Cty 35.00 Factor Periodo fundamental - Porticos

T 0.30 Periodo fundamental de la Estructura

C (calculado)<2.5 8.37 Coeficiente de amplificacion sismica C (asumido) 2.50 Coeficiente de amplificacion sismica

Ky 0.16 coeficiente de proporcionalidad

Py (Tn) 257.31 Peso total de la edificacion

Vy (Tn) 42.215 Fuerza cortante en la base de la estructura

CALCULO DE LA FUERZA LATERAL DE CADA ENTREPISO - DIRECCION X

_PISO _{PESO PISO (Tn)} _H _PiHi _PiHi/ƩPiHi _{Fi (Tn)} _{Vi (Tn)}

2 116.64 2.70 314.92 0.44 18.756 18.76

1 140.68 2.80 393.89 0.56 23.459 42.22

257.31 708.81 42.215

CALCULO DE LA FUERZA LATERAL DE CADA ENTREPISO - DIRECCION Y

PISO PESO PISO (Tn) H PiHi PiHi/ƩPiHi Fi (Tn) Vi (Tn)

2 116.64 2.70 314.92 0.44 18.756 18.76

1 140.68 2.80 393.89 0.56 23.459 42.22

257.31 708.81 42.215

DISTRIBUCIÓN DE FUERZAS EN AMBAS DIRECCIONES

18.76 tn (2° nivel)

(7)

6. ESPECTRO DE DISEÑO

El espectro de aceleraciones se elaboró de acuerdo a las recomendaciones presentadas en

la norma técnica E030 del NRE.

Los parámetros de ubicación (Z), uso (U), tipo de suelo (S), periodo del suelo (Tp), fueron

obtenidos de las tablas que se ubican en la norma mencionada anteriormente y es a partir

de ellos que se traza el espectro de aceleraciones del modelo sísmico de esta estructura.

ESPECTRO DE SISMO SEGÚN EL PROYECTO DE LA NORMA E.030-2014 _{Zonificación, Según E.030-2014 (2.1)}

Zona : 2 Z = 0.25 g

_{Parámetros de Sitio, Según E.030-2014 (2.4)}

Perfil Tipo : S3 S = 1.4

TP = 1

TL = 1.6 Categoría del Edificio, Según E.030-2014 (3.1)

Categoría : Común C U = 1.5

_{Coeficiente Básico de Reducción de Fuerzas Sísmicas, Según E.030-2014 (3.4)}

Categoría : Concreto Armado: pórticos

R0 = 8 _{Restricciones de Irregularidad, Según E.030-2014 (3.7)}

Restriccion: No se permiten irregularidades extremas _{Factores de Irregularidad, Según E.030-2014 (3.6)}

Tomar en consideración el punto 5 sobre restricciones.

Irregularidad en Altura, Ia : 01 Regular

Ia = 1

Irregularidad en Planta, Ip : 04 Esquinas Entrantes

Ip = 1

Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas, Según E.030-2014 (3.8)

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Espectro de Sismo de Diseño(Sa/g) C T (s) Sa/g 2.500 0.000 0.164 2.500 0.020 0.164 2.500 0.040 0.164 2.500 0.060 0.164 2.500 0.080 0.164 2.500 0.100 0.164 2.500 0.120 0.164 2.500 0.140 0.164 2.500 0.160 0.164 2.500 0.180 0.164 2.500 0.200 0.164 2.500 0.250 0.164 2.500 0.300 0.164 2.500 0.350 0.164 2.500 0.400 0.164 2.500 0.450 0.164 2.500 0.500 0.164 2.500 0.550 0.164 2.500 0.600 0.164 2.500 0.650 0.164 2.500 0.700 0.164 2.500 0.750 0.164 2.500 0.800 0.164 2.500 0.850 0.164 2.500 0.900 0.164 2.500 0.950 0.164 2.500 1.000 0.164 2.273 1.100 0.149 2.083 1.200 0.137 1.923 1.300 0.126 1.786 1.400 0.117 1.667 1.500 0.109 1.563 1.600 0.103 1.384 1.700 0.091 1.235 1.800 0.081 1.108 1.900 0.073 1.000 2.000 0.066 0.826 2.200 0.054 0.694 2.400 0.046 0.592 2.600 0.039 0.510 2.800 0.033 0.444 3.000 0.029 0.250 4.000 0.016 0.160 5.000 0.011 0.111 6.000 0.007 0.082 7.000 0.005 0.063 8.000 0.004 0.049 9.000 0.003 0.040 10.000 0.003

(9)

Espectros de Velocidades y Desplazamientos Sa (m/s2) Sv (m/s) Sd (m) 1.60945 0.00000 0.00000 1.60945 0.00512 0.00002 1.60945 0.01025 0.00007 1.60945 0.01537 0.00015 1.60945 0.02049 0.00026 1.60945 0.02562 0.00041 1.60945 0.03074 0.00059 1.60945 0.03586 0.00080 1.60945 0.04098 0.00104 1.60945 0.04611 0.00132 1.60945 0.05123 0.00163 1.60945 0.06404 0.00255 1.60945 0.07685 0.00367 1.60945 0.08965 0.00499 1.60945 0.10246 0.00652 1.60945 0.11527 0.00826 1.60945 0.12808 0.01019 1.60945 0.14088 0.01233 1.60945 0.15369 0.01468 1.60945 0.16650 0.01722 1.60945 0.17931 0.01998 1.60945 0.19211 0.02293 1.60945 0.20492 0.02609 1.60945 0.21773 0.02945 1.60945 0.23054 0.03302 1.60945 0.24334 0.03679 1.60945 0.25615 0.04077 1.46314 0.25615 0.04484 1.34121 0.25615 0.04892 1.23804 0.25615 0.05300 1.14961 0.25615 0.05708 1.07297 0.25615 0.06115 1.00591 0.25615 0.06523 0.89105 0.24108 0.06523 0.79479 0.22769 0.06523 0.71333 0.21571 0.06523 0.64378 0.20492 0.06523 0.53205 0.18629 0.06523 0.44707 0.17077 0.06523 0.38094 0.15763 0.06523 0.32846 0.14637 0.06523 0.28613 0.13661 0.06523 0.16095 0.10246 0.06523 0.10301 0.08197 0.06523 0.07153 0.06831 0.06523 0.05255 0.05855 0.06523 0.04024 0.05123 0.06523 0.03179 0.04554 0.06523 0.02575 0.04098 0.06523

(10)

7. CORTANTE BASAL ESTÁTICO

El cortante basal estático es calculado con la finalidad de poder compáralo con el cortante

dinámico y ver de esta forma si nuestro espectro de aceleraciones debe ser escalado. El

valor de este cortante se calculó de dos formas, la primera es de forma manual como se ve

en la parte 4 de esta memoria de cálculo, la segunda se obtuvo por el programa ETABS.

Forma manual:

Cortante Basal XX = 42.22 tn

Cortante Basal YY = 42.22 tn

2 116.64 2.70 314.92 0.44 18.756 18.76

1 140.68 2.80 393.89 0.56 23.459 42.22

257.31 708.81 42.215

Corte basal - Dirección XX

2 116.64 2.70 314.92 0.44 18.756 18.76

1 140.68 2.80 393.89 0.56 23.459 42.22

257.31 708.81 42.215

Corte basal - Dirección YY

Programa ETABS:

Cortante Basal XX= 41.09 tn

Cortante Basal YY= 41.09 tn

(11)

Corte basal - Dirección YY

TABLA RESUMEN DE CORTE BASAL – MÉTODO ESTÁTICO

8. ANÁLISIS MODAL ESPECTRAL

Este análisis se desarrolló de con un modelo matemático de forma tridimensional, del cual

se obtuvo las rigideces de cada uno de los pórticos con la finalidad de realizar una

condensación estática y poder obtener una rigidez del sistema en coordenadas del piso.

Para este modelo se consideró 3 grados de libertad por piso (diafragma rígido), 2 grados

traslacionales (X e Y) y un grado rotacional (Alrededor de Z). El espectro de aceleraciones es

(12)

el que se mostró anteriormente, y para las combinaciones modales se usó la CQC

(Combinación cuadrática completa).

PERIODOS DE VIBRACIÓN Y FACTORES DE PARTICIPACIÓN MODAL

De la figura anterior podemos ver que en el modo N° 5 obtenemos un acumulativo de la

participación de la masa modal mayor a 90% el cual es recomendado en la norma, por lo

cual con 12 modos es más que suficiente para muestro análisis.

9. CORTANTE DINÁMICO

Este valor se obtiene de la CQC realizada a todos los modos, del cual:

(13)

CORTANTE DINÁMICO DIRECCIÓN YY

TABLA RESUMEN DEL CORTANTE DINÁMICO

Factor de escala

Cortante basal = 41.090 tn

80% del Cortante basal = 32.872 tn (80% para estructuras regulares)

Cortante dinámico x = 36.08 tn

Cortante dinámico y = 33.51 tn

(14)

10.DERIVAS DE ENTRE PISO

Las derivas de entrepiso se calcularon teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

-

El primer piso de la edificación se modelo como un diafragma rígido, puesto que las

condiciones de este piso permiten la modelación como tal.

-

El segundo nivel de la edificación presenta un techo inclinado a dos aguas, el cual no

cumple las condiciones para el modelamiento como un diafragma rígido según las

recomendaciones del ASCE/SEI 7-10, en su capítulo 12.3 “DIAPHRAGM FLEXIBILITY,

CONFIGURATION IRREGULARITIES, AND REDUNDANCY”.

-

EN tal sentido los cálculos de las derivas se calcularon teniendo en cuenta lo

mencionado anteriormente.

SISMO ESTÁTICO

CONTROL DE LA DERIVA DE PISO (Positivo) R= 8.0

PISO DESPL. ELAST. (m) DESPL. INELAST. (m) DERIVA DE PISO X-X VERIFICACION

2 0.006624 0.052992 0.004244 CUMPLE

1 0.003255 0.026040 0.006351 CUMPLE

PISO DESPL. ELAST. (m) DESPL. INELAST. (m) DERIVA DE PISO Y-Y VERIFICACION

2 0.006243 0.049944 0.004060 CUMPLE

1 0.003020 0.024160 0.005893 CUMPLE

DERIVAS MÁXIMAS – SISMO ESTÁTICO XX - YY

SISMO DINÁMICO

CONTROL DE LA DERIVA DE PISO R= 8.0

PISO DESPL. ELAST. (m) DESPL. INELAST. (m) DERIVA DE PISO X-X VERIFICACION

2 0.006820 0.054560 0.004038 CUMPLE

1 0.003615 0.028920 0.006999 CUMPLE

PISO DESPL. ELAST. (m) DESPL. INELAST. (m) DERIVA DE PISO Y-Y VERIFICACION

2 0.006142 0.049136 0.003933 CUMPLE

(15)

DERIVAS MÁXIMAS – SISMO DINÁMICO XX - YY

11.CONTROL DE ESTABILIDAD DE PISO

SISMO ESTÁTICO

CONTROL DE ESTABILIDAD DE PISO

DIREC. P V C

X 257.31 42.22 0.16

Y 257.31 42.22 0.16

Direc. x

PISO PESO (tn) PESO ACUM (tn) CORTE (tn) DERIVA ALT. (m) Ɵ VERIFIC.

2 116.64 116.64 18.76 0.004244 6.35 0.0042 CUMPLE

1 140.68 257.31 42.22 0.006351 4.10 0.0052 CUMPLE

Direc. y

2 116.64 116.64 18.76 0.004060 6.35 0.0040 CUMPLE

1 140.68 257.31 42.22 0.005893 4.10 0.0048 CUMPLE

SISMO DINÁMICO

CONTROL DE ESTABILIDAD DE PISO

DIREC. P (tn) V (tn) C

X 257.31 36.08 0.14

Y 257.31 33.51 0.13

Direc x

2 116.64 116.64 18.76 0.004038 6.35 0.0040 CUMPLE

1 140.68 257.31 36.08 0.006999 4.10 0.0067 CUMPLE

Direc y

2 116.64 116.64 18.76 0.003933 6.35 0.0039 CUMPLE

(16)

12.DISEÑO DE CONCRETO ARMADO – PÓRTICOS

Nos basaremos en el Concrete Frame Design Manual, para explicar el diseño de columnas,

vigas y viguetas. El Etabs viene implementado con el módulo acorde con el ACI 318-2014, se

harán comentarios con la norma ACI 318-2014 y la Norma Técnica de Concreto Armado

E060.

La NTE E-060 tiene las siguientes combinaciones:

U 1 = 1.4 (DEAD + CM) + 1.7 (LIVE + LIVEUP )

(10.2.1)

U 2 = 1.25 (DEAD + CM + LIVE + LIVEUP ) ± EQXXDIS

(10.2.1)

U 3 = 1.25 (DEAD + CM + LIVE + LIVEUP ) ± EQYYDIS

(10.2.1)

U 4 = 0.9 (DEAD + CM) ± EQXXDIS

(10.2.1)

U 5 = 0.9 (DEAD + CM) ± EQYYDIS

(10.2.1)

Para el modelamiento de las vigas que no cuentan con una sección rectangular, en este

caso las vigas que corresponde al techo a dos aguas se tuvieron que realizar una

modificación de sus propiedades para su modelamiento como vigas rectangulares, están

modificaciones se describen en el siguiente cuadro.

VIGA VIG-01 REC 0.25x0.30 REAL % a Modificar A Cross Section (Axial) Area 750.000 687.500 0.917 AS2 Shear Area in 2 Direction 625.000 582.347 0.932 AS3 Shear Area in 3 Direction 625.000 590.065 0.944

J Torsion Constant 77515.405 68778.000 0.887

I22 Moment for Inertia About 2 Axis 39062.500 34180.000 0.875 I33 Moment for Inertia About 3 Axis 56250.000 44042.000 0.783

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

REFUERZO POR CORTE

(22)

(23)

(24)

(25)

13.DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN DEL EDIFICIO

Calcularemos el módulo de la sub rasante en las zapatas de la edificación, según las

recomendaciones del FEMA 356 y del ASCE/SEI 41-13 para su posterior modelamiento en el

SAFE.

Calculamos el Módulo de Corte inicial, según las recomendaciones del FEMA 356:

𝐺𝑜 =

𝛾𝑉𝑠

2

𝑔

Donde “γ” es el peso específico del suelo en libras por pie cubico, “Vs ” es la velocidad de la

onda de corte en bajas deformaciones en pies sobre segundos, y “g” es la aceleración de la

gravedad en pies sobre segundos al cuadrado. Las unidades del módulo de corte se

expresan en libras sobre pie cuadrado.

La velocidad de onda, la elegimos del apartado 1.6.1.4.1., del reporte FEMA 356.

Clase A: Roca dura con velocidad de onda de corte, vs>5000 ft/s (152400 cm/s)

Clase B: Roca con velocidad onda corte, 2500 ft/s (76200 cm/s)<vs 5000 ft/s (152400 cm/s)

Clase C: Suelos densos, rocas sueltas, 1200 ft/s (36576 cm/s)<vs 2500 ft/s (76200 cm/s)

Clase D: Suelos Rígidos, 600 ft/s (18288 cm/s)<vs 2500 ft/s (76200 cm/s)

Clase E: Cualquier perfil con más de 10 pies (3 metros) de arcilla definido como un suelo

con un índice plástico IP>20, o contenido de agua w>40%, vs 600 ft/s (18288 cm/s)

Clase F: Suelos que requieren especial evaluación (ver el documento FEMA 356)

La clasificación del suelo estará en el tipo “E”, con una velocidad de onda de corte igual a

600 ft/s (18288 cm/s).

𝐺𝑜 =

𝛾𝑉𝑠

2

𝑔

=

(0.0018)(18288)

2

981 = 613.67 𝑘𝑔 𝑐𝑚

⁄

2

El módulo de corte efectivo del suelo se calculará con la relación existente entre el módulo

de corte efectivo y el módulo de corte inicial, que se especifica en la tabla 4-7 del FEMA

357. El valor de SXS, es el valor de la aceleración que corresponde al primer modo de

vibración para un espectro elástico; según el cálculo para las fuerzas equivalentes estáticas

equivalentes el valor de la aceleración es de 0.16g, pero trabajando con el espectro elástico

debemos de multiplicarlos por el valor del factor de reducción sísmica:

𝑆

𝑥𝑠

= 0.16 𝑥 8 = 1.28

(26)

El valor de G/Go se interpolará para un valor de Sxs/2.5 de 0.512, G/Go = 0.036. El valor del

módulo de corte efectivo “G” será igual a 3341.10 Kg/cm2 (47.90 Klb/pul2).

𝐺 = 𝐺𝑜 𝑥 0.036 = 613.67 𝑥 0.036 = 22.09 𝑘𝑔 𝑐𝑚

⁄

2

OBTENCIÓN DEL MÓDULO DE SUBRASANTE Según Modelo Desacoplado de Winkler

Módulo de Corte (G) = 22.09 Kg/cm2

Módulo de Poisson = 0.30

Rigidez Traslacional Ksv = 0.21 Kg/cm3

Rigidez Traslacional Ksv = 205.12 Tn/m3

(27)

DISEÑO DEL ACERO EN LAS ZAPATAS

DISEÑO DEL ACERO EN SENTIDO XX

(28)

(29)

15.DISEÑO DE LAS LOSAS ALIGERADAS

LOSA ALIGERADA DEL PRIMER NIVEL

Cortante V11 – Momento M11

(30)

Cortante V12 – Momento M12

(31)

De la imagen anterior podemos apreciar el número de varillas que se necesita en la losa en

las sección es del volado y en la parte central del edificio. La distribución de acero final se

procedió de la siguiente manera:

Acero-Ø3/8" N° Varillas Ancho vigueta Ancho tributario N° Viguetas N° Varillas Final Área (cm2)

Negativo 16 0.4 3.5 9 2 1.42

Positivo 9 0.4 3.5 9 1 0.71

De esta manera se procedió a calcular todos los tramos del aligerado, en forma de resumen

se presenta una memoria de calcula obtenida del SAFE.

ACI 318-08 Concrete Strip Design Geometric Properties

Combination = COMB1 Strip Label = CSA13 Length = 15.37 m

Distance to Top Rebar Center = 0.024525 m Distance to Bot Rebar Center = 0.024525 m

Material Properties

Concrete Comp. Strength = 2100 Tonf/m2 Concrete Modulus = 2173707 Tonf/m2 Longitudinal Rebar Yield = 40788.65 Tonf/m2

(32)

LOSA ALIGERADA DEL SEGUNDO NIVEL

(33)

La vigueta se modelo de forma rectangular puesto que para las cargas impuestas, en estas

viguetas de la losas hacen que no se comporten como una viga “T”, en nuestro modelo de

la vigueta al momento de designar la sección se realizó una modificación a las propiedades

de la masa y del peso específico, el cual se redujo a un 75% del total de la vigueta

rectangular, este procedimiento se realizó para no duplicar el peso de la losa. Del análisis

de esta losa tenemos los siguientes resultados:

De la imagen anterior podemos apreciar el área de acero que se necesita en la losa, en las

secciones del volado y en la parte central del edificio. La distribución de acero final se

procedió de la siguiente manera:

Acero-Ø3/8" Área (cm2) Ancho vigueta Ancho tributario N° Viguetas N° Varillas Final Área (cm2)

Negativo 0.603 0.4 0.4 1 1 0.71

Positivo 0.517 0.4 0.4 1 1 0.71