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MEMORIA DESCRIPTIVA

ESTRUCTURAS PROYECTO : SEDE INSTITUCIONAL – CIP LAMABA YEQUE

(AMPLIACION – REFORZAMIENTO) SOLICITANTE : COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU –

CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LAMBAYEQUE PROFESIONAL : Ing. M.Sc. MARIBEL BURGOS NAMUCHE (CI P Nº 59290) FECHA : AGOSTO – 2011

1.0 INTRODUCCION La Memoria Descriptiva tiene por objetivo sustentar brevemente el análisis de la edificación existente del proyecto SEDE INSTITUCIONAL – CIP LAMBAYEQUE, cuyo comportamiento estructural será modificado debido a los cambios en su arquitectura, los cuales corresponden esencialmente a la presencia de la caja de ascensor y escalera, ambos ubicados en la parte posterior del auditorio. El proyecto consiste en una edificación de cinco pisos más una azotea. De acuerdo a la nueva arquitectura, el sistema estructural de la edificación será dual, estará conformado por pórticos y muros de concreto armado, y muros de albañilería confinada. Las losas de entrepiso existentes están conformadas por losas aligeradas de 0.20m, las nuevas losas de entrepiso en la zona de ampliación será de losa colaborante. La Sede Institucional está conformada por dos edificaciones separadas por una junta sísmica, la edificación en mención corresponde a la edificación ubicada en la Calle Manuel María Izaga.

2.0 UBICACIÓN PROVINCIA : CHICLAYO DEPARTAMENTO : LAMBAYEQUE 3.0 MARCO DE REFERENCIA

El proyecto de estructuras se ha efectuado teniendo como antecedentes de diseño lo siguiente: a. Los alcances y definiciones dados a través del proyecto arquitectónico alcanzado por

el solicitante. b. Planos estructurales de la edificación existente alcanzados por el solicitante. c. Lo que establece la Norma de Cargas E-020, Norma Sismorresistente E-030, Norma

de Concreto Armado E-60 y la Norma de Albañilería E-070.

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4.0 DESCRIPCION DEL ANALISIS 4.1 Estructura Existente

De acuerdo a los planos estructurales de la edificación existente alcanzados por el solicitante, los elementos estructurales existentes tienen las siguientes características: - Columnas rectangulares : .30x.85 - Columnas “L” : .30x.85x.25x1.00 - Vigas en dirección X : .30x.90 - Vigas en dirección Y : .25x.60 - Muro portante de albañilería .15m de espesor (eje F’) - Losa aligerada de .20m de espesor De acuerdo a los requerimientos de la nueva arquitectura y del análisis sísmico descrito en las siguientes secciones se han reforzado algunas columnas, se ha añadido nueva columna y placas, así mismo se ha considerado escalera de concreto para ayudar a rigidizar la edificación modificada. Parte del muro de albañilería existente en el eje F’ ha sido necesario reemplazar por placa de concreto (L= 2.80m), de tal forma que las máximas distorsiones sean menores a la distorsión admisible de la albañilería. La ampliación de la losa de entrepiso se ha considerado losa colaborante. 4.2 Cargas de gravedad

Como cargas de gravedad se consideraron las siguientes:

- Peso específico del concreto, γconcreto = 2.40 t/m3 - Peso específico de la albañilería, γalbañilería = 1.80 t/m3 - Peso de losa aligerada = 0.30 t/m2 - Peso de losa colaborante (según diseño) = 0.24 t/m2 - Peso de piso terminado = 0.10 t/m2 - Peso de tabiquería = 0.10 t/m2 - Sobrecarga de entrepiso(2°-4°), S/C = 0.50 t/m2 - Sobrecarga de entrepiso(1° y 5°), S/C = 0.30 t/m2

4.3 Análisis Sísmico

La edificación fue analizada para las solicitaciones sísmicas según los siguientes parámetros sismorresistentes, obtenidos de la Norma E-030 de acuerdo a la ubicación, uso y características del suelo de cimentación:

♦ La edificación se encuentra ubicada en la ciudad de Chiclayo, zona altamente sísmica según la norma E-030, el factor de zona Z es igual a 0.40g.

♦ Teniendo en cuenta el uso de la edificación (salas de conferencias), se ha considerado

un factor de uso U igual a 1.3.

♦ De acuerdo a las características del suelo, el factor de suelo S es igual a 1.4 y el periodo predominante de vibración, Tp(s) igual a 0.9.

♦ El coeficiente de reducción R, para estructuras duales es R = 7.0, teniendo en cuenta

que la edificación es irregular se reduce el valor de R a 0.75R = 5.25.

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Con este criterio y con estos valores se elaboró el espectro inelástico de pseudo-aceleraciones de acuerdo a la norma E-030, para realizar el análisis lineal dinámico, el cual se hizo con el uso del programa de Elementos Finitos ETABS.

gR

ZUCSSa =

Espectro de aceleraciones

A continuación se muestra el modelo tridimensional en el ETABS de la edificación:

Fig. Nº 1 Planta Típica

Nueva Placa de concreto

Nueva Placa de concreto

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Fig. Nº2 Modelo Tridimensional

Los primeros periodos fueron los siguientes:

Modo T (seg)

Masa Participante

Ux

Masa Participante

Uy 1 0.332 4.766 67.749

2 0.303 74.448 2.923

3 0.194 1.794 10.907

4 0.174 0.002 0.266

Los modos con una mayor participación de masa fueron el modo 1 en la dirección Y-Y y el modo 2 en la dirección X-X. Entonces para la estructura los periodos fundamentales son: T x-x = 0.332 s. T y-y = 0.303 s. Los máximos desplazamientos encontrados durante el análisis sísmico corresponden a la dirección Y, se calcularon de acuerdo a lo indicado en el art.16.4 de la norma E-030, y son los siguientes: Piso Desplazamientos (cm) Distorsiones (%) Quinto 6.50 0.38 Cuarto 5.30 0.42 Tercer 4.00 0.43 Segundo 2.70 0.44 Primer 1.40 0.42 De acuerdo a lo indicado en la norma E-30 en art. 15.1, las distorsiones máximas son menores o iguales al 0.50% para estructuras de albañilería confinada. De acuerdo a lo indicado en el art.18.2.c, se debe verificar que la cortante en la base obtenida del análisis dinámico para cada una de las direcciones consideradas en el análisis sea mayor o igual al 0.90Vestático para estructuras irregulares. De esta forma se tiene que para el análisis dinámico se obtuvieron las siguientes cortantes para el sismo de diseño: Vxd = 370 t Vyd = 340 t

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Del análisis estático se obtuvieron las siguientes cortantes: Peso edificio (CM + 0.50CV) = 1405 t Factor de zona, Z = 0.4 Factor de uso, U = 1.3 Factor de suelo, S = 1.4 Factor amplificación sísmica, C = 2.5 Coeficiente de reducción,0.75R = 5.25 El cortante estático es igual a: Vest = 487 t 0.9*Vxe = 439 t > Vxd = 370 t No Cumple! 0.9*Vye = 439 t > Vyd = 340 t No Cumple! Por lo tanto, para verificar la resistencia de los elementos estructurales es necesario incrementar las cortantes y momentos de los obtenidos del análisis dinámico por un factor de 1.32 para los elementos en la dirección (X-X) y por un factor de 1.29 para los elementos en la dirección (Y-Y). Las respuestas máximas obtenidas del análisis dinámico tanto para los desplazamientos como para las fuerzas cortantes en la base y demás fuerzas internas en los elementos componentes de la estructura corresponden al efecto conjunto de los diferentes modos de vibración empleados, y se determinaron usando la siguiente expresión de combinación modal.

∑∑==

+=m

ii

m

ii rrr

1

2

1

75.025.0

4.4 Cálculo de la junta de separación sísmica

Con el máximo desplazamiento absoluto en el quinto piso se calculó la junta de separación sísmica necesaria de acuerdo al artículo 15.2: - En la dirección X: Sx = 2/3*9.03 = 3.80 cm - En la dirección Y: Sx = 2/3*6.50 = 4.30 cm Las separaciones en ambas direcciones no debe ser menor a s/2 = (3 + 0.004(h - 500))/2 = 3.50cm; donde, h = 15.00 m. Por lo tanto, la separación sísmica en la dirección Y-Y debe ser mayor o igual a 2” (5.00cm) y en la dirección X-X debe ser mayor o igual a 1 1/2” (3.81cm) 4.5 Combinación de cargas

De acuerdo a la norma de concreto armado E-060, se usaron las siguientes combinaciones:

U1 = 1.4CM + 1.7CV U2 = 1.25CM + 1.25CV ± Sismo U3 = 0.9CM ± Sismo

4.4 Características de los materiales Concreto: f’c = 210 kg/cm2 Ec = 15000* f’c^0.5 = 217370 kg/cm2 Acero: fy = 4200 kg/cm2

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5.0 VERIFICACION DE CIMENTACION

- De acuerdo a la información obtenida por los planos de cimentación, la cimentación existente está conformado por zapatas combinadas (h = 0.50m) y vigas de cimentación (0.40x1.00). Asimismo, los planos indican que la profundidad de la cimentación existente es de 1.50m y que la resistencia del suelo a considerar debe ser de 0.75kg/cm2.

- A través del programa de Elementos Finitos (SAFE), se verificó la distribución de la

presión del suelo en toda la cimentación nueva en conjunto con la cimentación existente. Para dicho análisis se tomaron las cargas muertas que bajan por las columnas, y de acuerdo a la capacidad portante del suelo indicado se considero un módulo de balasto promedio igual a 1750 t/m3 para modelar el suelo, según la referencia Tesis de Maestría “Interacción Suelo-Estructuras: Semiespacio de Winkler”, Universidad Politénica de Cataluña, España (Autor: Nelson Morrison)

- El peralte de la nueva cimentación es de 0.60m. - A continuación se mostrará la distribución de presiones para la losa de cimentación:

Se observa que debido a las cargas actuales, la máxima presión del suelo sobre la cimentación es de 15.00 t/m2. Debido que este valor es mayor al asumido en los planos de la cimentación existente, se recomienda un Estudio de Suelos para verificar la resistencia actual del suelo.

6.0 COMENTARIOS FINALES De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis sísmico se tiene los siguientes comentarios:

- La ampliación de algunas columnas y la introducción de nuevos elementos como columnas y placas garantizan el buen comportamiento de la edificación ante un sismo de diseño.

7.00 t/m2

9.80 t/m2

15.00 t/m2

12.00 t/m2

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- Ha sido necesario reemplazar parte del muro de albañilería por placa de concreto para poder alcanzar una distorsión menor al límite para estructuras de albañilería. La ampliación de las columnas del resto de ejes no era suficiente.

- Cualquier cambio del diseño de las estructuras sin previa consulta queda a responsabilidad del ejecutor del proyecto.

- Los resultados del análisis y diseño se concretan en tres planos estructurales detallados de

la siguiente manera: E-01 Amplificación de cimentación - Detalles de nuevas placas y columnas E-02 Losa colaborante 1°, 2°, 3° y 4° Nivel E-03 Losa colaborante 5° Nivel – Detalles de vigas y escalera

Ing. M.Sc. Maribel Burgos Namuche CIP 59290