INFORME DE VIVIENDA MULTIFAMILIAR

REFORZAMIENTO DE

VIVIENDA MULTIFAMILIAR

PROPIETARIA:

DIRECCIÓN :

SUPERVISOR:

FECHA :

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INFORME DE MODELAMIENTO Y REFORZAMIENTO MEDIANTE PERFILES METALICOS

1. INTRODUCCIÓNEl objetivo de este informe realizar el Modelamiento y Reforzamiento de la

Ubicada ubicado en,

2. CARACTERÍSTICA DE LA ESTRUCTURA

La edificación consta de 3 niveles + Azotea.

PRIMER PISO:

Estacionamiento, Sala, Cocina, Comedor, Patio Lavandería, patio, 03 Dormitorios, Baño, Baño de Visita, Jardín y Escalera de acceso al Segundo Piso.

SEGUNDO PISO:

Sala, Cocina, Comedor, 02 baños, Baño de Visita, 03 Dormitorios, y una escalera que viene del Primer Piso.

TERCER PISO:

Sala, Cocina, Comedor, 02 baños, Baño de Visita, 03 Dormitorios, y una escalera que viene del Segundo Piso.

AZOTEA:

Se llega por escalera que viene del Tercer Piso, Planta libre.

Las losas son aligeradas de 20 cm de espesor. El sistema estructural de la edificación está conformado por un sistema de estructura aporticada, columnas y vigas estructurales.

3. BASES PARA EL MODELAMIENTO

Normas Aplicables

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación E- 020 "Cargas"

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación E- 030 "Diseño Sismo Resistente".

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación E- 050 "Suelos y Cimentaciones".

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación E- 060 “Concreto Armado”.

Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma Técnica de Edificación E- 070 “Albañilería”

4. HIPÓTESIS DE ANÁLISIS

El análisis de la edificación se hizo con el programa ETABS (versión 2013). La edificación fue analizada como modelo tridimensional, suponiendo losas

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infinitamente rígidas frente a acciones en su plano. En el análisis se supuso comportamiento lineal y elástico. Los elementos de concreto armado se representaron con elementos lineales. Los modelos se analizaron considerando solo los elementos estructurales, sin embargo los elementos no estructurales han sido ingresados en el modelo como solicitaciones de carga, debido a que ellos no son importantes en la contribución de la rigidez y resistencia de la edificación.

5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Concreto

- Resistencia a la compresión = 210 Kg/ cm2

- Módulo de elasticidad E=15100×√210 = 2188197889 Kg/cm2

Acero

- Resistencia a la fluencia del acero grado 60 fy = 4200 Kg/cm2

Cargas por peso propio

Son cargas provenientes del peso de los materiales, dispositivos de servicio y otros elementos que forman parte de la edificación y/o se consideran permanentes. El peso de los equipos han sido consideradas como carga distribuida en las losas donde están ubicados.

Peso propio de los elementos de concreto 2400.00 Kg/m3

Peso propio de muros de albañilería 1800.00 Kg/m3

Peso propio losa aligerada de espesor 20 cms 300.00 Kg/m2

Peso propio piso terminado 100.00 Kg/m2

Cargas vivas

Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura que incluyen a los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos móviles estimados en la edificación. Teniendo en cuenta que la edificación es de tipo esencial se considera 50% de la carga viva para el análisis sísmico y el 25 % para las de techo.

Sobrecarga según NTE E.020, para Vivienda 200 Kg /m2

Sobrecarga azotea 150 Kg/ m2

Acciones de Sismo

El análisis sísmico se realizó según la norma vigente, NTE E-030 (2003), con el procedimiento de superposición modal espectral, es decir basado en la utilización de periodos naturales y modos de vibración que podrán determinarse

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por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura. Se trabajó con la combinación cuadrática completa (CQC). Considerando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los siguientes parámetros sísmicos:

Zonificación:

La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada. Las características esenciales de los movimientos sísmicos, la atenuación de estos con la distancia y observación geotécnica obtenida de estudios científicos.

De acuerdo a lo anterior la Norma E.030 de diseño sismo resistente asigna un factor Z a cada una de las 3 zonas del territorio nacional. Este factor representa una aceleración máxima del terreno con una probabilidad del 10% de ser excedida en 50 años.

Parámetros del suelo:

Los perfiles del suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas, el espesor del estrato y la velocidad de propagación de las ondas de corte.

Para efectos de la aplicación de la norma E-030 de diseño sismo resistente se considera que el perfil de suelo donde se encuentra ubicada la estructura es de tipo (S1) Suelos Rigidos, donde el periodo predominante Tp asociado con este tipo de suelo se considera Tp=0.4 seg y el factor de amplificación del suelo se considera S=1.0

Factor de amplificación sísmica

De acuerdo a las características de sitio, se define al factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión:

C= 2.5 (Tp/T); C<=2.5

Categoría de las edificaciones

Cada estructura debe ser calificada de acuerdo a la categoría de uso de las edificaciones comunes. En este caso se considera tipo C, por lo tanto su factor de importancia es igual U=1.0 que se tomará para este análisis.

Sistemas estructurales

Los sistemas estructurales se clasifican según los materiales usados y el sistema de estructuración sismo resistente predominante en cada dirección. De acuerdo a la clasificación de la estructura se elige un factor de reducción de la fuerza sísmica R.

Aceleración espectral

Para poder calcular la aceleración espectral para cada una de las direcciones analizadas se utiliza un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por:

Sa=ZUCSR

∗g

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Parámetros para el Análisis Sísmico

Factor de zona (zona 3) Z = 0.4

Factor de uso e importancia (categoría C) U = 1.0

Factor de suelo (S1) S = 1.0

Período para definir espectro de seudo aceleración Tp = 0.4 s

Reducción de la respuestaRX-X = 6

RY-Y = 6

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Espectro Inelástico de Pseudo Aceleraciones

PÓRTICOS

Seudo Aceleraciones Espectrales en ambas direcciones. NTE E-030, 2003.

Combinaciones de Carga

Las combinaciones de carga para la evaluación son las estipuladas en el reglamento Nacional de Edificación:

1) 1.4D+1.7L

2) 1.25D+1.25L±1.00Sx

3) 1.25D+1.25L±1.00Sy

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4) 0.9D ± 1.00Sx

5) 0.9D ± 1.00Sy

Dónde:

D : Carga muerta

L : Carga viva

Sx,Sy : Sismo en las direcciones X e Y respectivamente.

La resistencia nominal del concreto considerada para el análisis ha sido de

210 kg/m2 para las columnas, vigas, y losas.

6. RESULTADOS DEL ANÁLISIS

MODELO MATEMÁTICO

Modelo 3D, para el análisis.

Estimación de Masas

Las masas se evaluaron según lo especificado en la norma de Diseño Sismo Resistente E-030 y en la norma de Cargas E-020. Se incluyeron las masas de las losas, vigas, columnas y tabiquería, acabados de piso y techo y 50% de la sobrecarga máxima. En la tabla siguiente se indican las masas en cada nivel, la posición del centro de masas y del centro de rigidez (basándose en la distribución de fuerzas en altura resultante del análisis modal).

Nivel Masa Centro de masas  (t s2/m) XM (m) YM (m)

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Story3 4.75 3.8895 8.39Story2 12.13 3.8623 8.53Story1 12.56 4.0055 8.35

Modos de vibración

El programa de computo utilizado (ETABS) determina las rigideces y calcula las frecuencias naturales y los modos de vibración de las estructuras.

La Norma E-030 señala que se deberá considerar aquellos modos de vibración cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura.

MODAL PARTICIPATING MASS RATIOS

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ1 0.750 0.679 0.002 - 0.679 0.002 02 0.703 0.008 0.887 - 0.687 0.889 03 0.686 0.185 0.015 - 0.872 0.903 04 0.230 0.071 0.003 - 0.943 0.907 05 0.223 0.005 0.078 - 0.949 0.984 06 0.210 0.028 0.001 - 0.977 0.985 07 0.150 0.000 0.015 - 0.977 1.000 08 0.139 0.017 0.000 - 0.994 1.000 09 0.132 0.006 0.000 - 1.000 1.000 0

MODOS DE VIBRACION DEL BLOQUE 1: MODO 1 AL MODO 3

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MODOS DE VIBRACION DEL BLOQUE 1: MODO 4 AL MODO 6

MODOS DE VIBRACIÓN DEL BLOQUE 1: MODO 7 AL MODO 9

Fuerzas Globales Para el Bloque 1

Empleando las expresiones de la norma E030 para el análisis sísmico con fuerzas estáticas equivalentes, se tiene:

Modulo Z U C S R V=ZUCS/R P (t) P *V (t)X-X 0.4 1 2.5 1 6 0.167 288.705 38.49

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Y-Y 0.4 1 2.5 1 6 0.167 288.705 38.49

Los cortantes en la base obtenidos del análisis dinámico resultan mayores que 90% de los correspondientes cortantes estáticos.

Desplazamientos y Distorsiones

La Norma de Diseño Sismorresistente NTE.030 establece que para sistemas estructurales en donde la fuerza sísmica es resistida básicamente por pórticos de concreto armado la distorsión máxima permitida es del orden de 7/1000

Los desplazamientos y distorsiones en las estructuras han sido obtenidas a través del análisis dinámico realizado con el programa ETABS computers&Structures Versión 2013.

Desplazamiento del CM (m)

Story Load UX UY RZ

Story3 Sx 0.0063 -0.0001 -0.0002Story3 Sy 0.0001 0.0203 0.0002Story2 Sx 0.0053 -0.0001 0.0000Story2 Sy 0.0001 0.0154 0.0001Story1 Sx 0.0034 0.0000 0.0001Story1 Sy 0.0000 0.0064 0.0000

Máximas Distorsiones

Story Load DriftX DriftY LoadDriftX*0.75R

DriftY*0.75R

Story3 SX 0.0015 0.0000 SX 0.0065 0.0000Story3 SX 0.0000 0.0003 SX 0.0000 0.0011Story3 SY 0.0003 0.0000 SY 0.0011 0.0000Story3 SY 0.0000 0.0016 SY 0.0000 0.0070Story2 SX 0.0015 0.0000 SX 0.0065 0.0000Story2 SX 0.0000 0.0001 SX 0.0000 0.0002Story2 SY 0.0004 0.0000 SY 0.0016 0.0000Story2 SY 0.0000 0.0013 SY 0.0000 0.0056Story1 SX 0.0014 0.0000 SX 0.0063 0.0000Story1 SX 0.0000 0.0001 SX 0.0000 0.0004Story1 SY 0.0003 0.0000 SY 0.0014 0.0000Story1 SY 0.0000 0.0010 SY 0.0000 0.0045

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En las tablas siguientes se indica los desplazamientos y distorsiones de cada nivel. Estos valores fueron determinados multiplicando los resultados obtenidos en el programa de análisis por 0.75 R, conforme se especifica en la norma vigente E030.

7. REFORZAMIENTO CON PLACAS

Podemos observar que los desplazamientos iniciales son demasiados grandes ante la acción de un sismo llegando hasta desplazarse hasta 15cm, los cual solucionaremos con placas en lugares estratégicos véase en la vista en planta.

Las placas serán de 15 cm en lugares estratégicos junto a los patios.

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En la imagen nos indica el lugar de las placas, véase la posición de color rojo.

8. REFORZAMIENTO CON PERFILES METALICOS

Podemos observar que la edificación cumple todos los requisitos de las normas del RNE, así que tendremos que analizar la cantidad de acero que necesitan los elementos estructurales y determinar el reforzamiento mediante perfiles metálicos.

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Vista en Planta de la losa del 1er Piso con los elementos necesitan refuerzo de acero mediante perfiles metálicos.

Vista en Planta de la losa del 2do Piso con los elementos necesitan refuerzo de acero mediante perfiles metálicos.

Procederemos a hacer el análisis de refuerzo con perfiles metálicos en las zonas críticas.

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Este perfil de 25x25 cm será el refuerzo para las columnas encerradas imágenes atrás, tanto en el primer piso como en el segundo.

Este perfil de 40x20 cm será el refuerzo para la viga chata en el primer piso.

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Este perfil de 25x15 cm para el resto de vigas encerradas en las imágenes anteriores.

9. CONCLUSIONES

1. Las dimensiones de los elementos estructurales se realizaron siguiendo los criterios de la norma, y fueron demostrados que ante una acción sísmica la edificación es segura.

2. La distorsión máxima relativa en el rango inelástico evaluada para un evento sísmico alcanza un valor de 0.007 para estructuras consideradas en este análisis siendo el valor máximo permisible de 0.007 con lo cual se concluye que los desplazamientos de la estructura son menores que los máximos considerados por la norma E.030, por lo tanto son adecuados con lo cual se garantiza que la estructura se comportará adecuadamente para un evento sísmico indicado por la norma.

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