ANLISIS Y DISEO ESTRUCTURALSede del Parlamento UNASUR-ConstruccinDel Componente 1 Edificio Plenarias

MEMORIA DE CLCULO

Datos generales del proyectoEl diseo estructural del proyecto perteneciente al Ministerio de Obras Pblicas, Servicios y Vivienda, corresponde a la Construccin del Componente 1 Edificio Plenarias, predio que consta de un bloque de 4 niveles.

Justificacin de la solucin estructural adoptadaLa estructura fue definida como un sistema de columnas de seccin constante en altura, losas unidireccionales con viguetas Previeri de 35 cm de altura; las vigas presentan una inercia considerable que sirven de apoyo a la losa unidireccional e incrementan la rigidez lateral de los prticos. As mismo se cuentan con ncleos de ascensor conformados por pantallas que reducen los desplazamientos laterales de manera efectiva y coadyuvan a una mayor rigidez a la estructura. La disposicin de vigas de inercia en planta y ncleos de ascensor restringen a la estructura a desplazamientos.La geometra de las columnas, posicin de las mismas y el uso de una sola seccin en el proyecto, coinciden con el criterio de incrementar la rigidez lateral, ante eventuales movimiento telricos que el lugar de emplazamiento del proyecto es propensoPara el clculo y diseo de la estructura se consider un modelo aporticado de niveles de la siguiente manera:

La estructura fue definida como un sistema de columnas circulares de seccin constante en altura, con losas unidireccionales con viguetas Previeri de 35cm, complementos de seccin variable.LOSA UNIDIRECCIONAL CON VIGUETAS PREVIERE

VIGUETA PREVIERECOMPLEMENTOS DE SECCION VARIABLE

La existencia vigas de inercia considerable de apoyo esencialmente a la losa unidireccional a las Viguetas Previeri. Adems de contar con elementos resistentes a fuerzas horizontales como los ncleos de ascensor.

La disposicin de vigas de inercia en planta, ncleos y columnas de seccin importante, restringen a la estructura a desplazamientos laterales menores que sistemas enteros con vigas planas y columnas de seccin variable.

COLUMNAS DE SECCION CIRCULAR

Cimentacin Las fundaciones fueron definidas como cimentaciones aisladas y combinadas, con la conexin entre ellas mediante vigas de arriostre que permite a la estructura trabajar monoliticamente y acomodarse de mejor manera a la topografia del terreno.

VIGAS DE ARRIOSTRE

ZAPATAS COMBINADASA

ZAPATAS AISLADAS

Mtodo de clculoHormign armadoPara la obtencin de las solicitaciones se ha considerado los principios del Anlisis Esttico y Dinmico Modal Espectral y las teoras clsicas de la Resistencia de Materiales y Elasticidad. El mtodo aplicado para el diseo son los Estados Lmites, en el que se pretende limitar que el efecto de las acciones exteriores ponderadas por unos coeficientes, sea inferior a la respuesta de la estructura, minorando las resistencias de los materiales.En los estados lmites ltimos se comprueban los correspondientes a: equilibrio, agotamiento o rotura, adherencia, anclaje.En los estados lmites de utilizacin, se comprueba: deformaciones (flechas).

Definidos los estados de carga segn su origen, se procede a calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de mayoracin y minoracin correspondientes de acuerdo a los coeficientes de seguridad y las hiptesis bsicas definidas en la norma.

La obtencin de los esfuerzos en las diferentes hiptesis simples del sistema estructural, se harn de acuerdo a un clculo lineal de primer orden, es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones, el principio de superposicin de acciones, y un comportamiento lineal y geomtrico de los materiales y la estructura. Para la obtencin de las solicitaciones determinantes en el dimensionado de los elementos de las Losas (vigas, losas, nervios) se obtendrn los diagramas envolventes para cada esfuerzo. Para el dimensionado de los soportes se comprueban para todas las combinaciones definidas.ENVOLVENTE DE MOMENTOS

ENVOLVENTE DE CORTANTE

Clculos por OrdenadorPara la obtencin de las solicitaciones y dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un programa informtico de ordenador denominado SAP2000.Caractersticas de los materiales a utilizarLos materiales a utilizar as como las caractersticas definitorias de los mismos, niveles de control previstos, as como los coeficientes de seguridad, se indican en el siguiente cuadro:Mdulo de elasticidad (Para largo plazo) E21538Mpa

Resistencia caracterstica del acerofyk500Mpa

Resistencia caracterstica del hormignfck21Mpa

Coeficiente de Poisson0.2

Peso por unidad de volumen25KN/m3

Masa por unidad de volumen2500Kg/m3

Coeficientes de Ponderacin y/o Factores de SeguridadLos coeficientes de seguridad son establecidos en la Norma Tcnica de Edificacin E0.60 Concreto Armado (Norma Peruana), instruye referente a los estados lmites ltimos. Coeficiente de seguridad de Mayoracin Carga Permanente

Coeficiente de seguridad Mayoracin Carga Viva

Hormign armadoHormigonesELEMENTOS DE HORMIGN ARMADO

Toda la obraCimentacinColumnas Vigas/Losas Otros

Resistencia Caracterstica a los 28 das: fck (N/mm2)21 a 2521 a 2521 a 2521 a 25

Tipo de cementoIP30

Cantidad mxima/mnima de cemento (kg/m3)350

Tamao mximo del rido (mm)20202020

Tipo de ambiente (agresividad)I

Consistencia del hormignPlsticaBlandaBlandaBlanda

Asiento Cono de Abrams (cm)3 a 56 a 96 a 96 a 9

Sistema de compactacinVibrado

Nivel de Control PrevistoNormal

Resistencia de clculo del hormign: fcd (N/mm2)

Mdulo de elasticidad E (N/mm2)21500215002150021500

Acero en barras

Toda la obraCimentacinColumnasVigas/LosasOtros

DesignacinAH 500 N

Lmite Elstico fyk (Mpa)500

Nivel de Control PrevistoNormal

Mdulo de elasticidad del acero Es (N/mm2)200 000

Resistencia de diseoLas estructuras y los elementos estructurales debern disearse para obtener en todas sus secciones resistencias de diseo (Rn) por lo menos iguales a las resistencias requeridas (Ru), calculadas para las cargas y fuerzas amplificadas en las combinaciones que se estipulan en la Norma.En todas las secciones de los elementos estructurales deber cumplirse:Rn RuLas estructuras y los elementos estructurales debern cumplir adems con todos los dems requisitos de esta Norma, para garantizar un comportamiento adecuado bajo cargas de servicio.Las resistencias de diseo (Rn) proporcionada por un elemento, sus conexiones con otros elementos, as como sus secciones transversales, en trminos de flexin, carga axial, cortante y torsin, deben tomarse como la resistencia nominal calculada de acuerdo con los requisitos y suposiciones de la Norma, multiplicada por los factores de reduccin de resistencia especificados a continuacin:

Toda la obraCimentacinColumnasVigas/LosasOtros

A. Tipo de solicitacinflexin

B. Factor de reduccin de resistencia ()0.90

Ensayos a realizarHormign Armado. De acuerdo a los niveles de control previstos, se realizaran los ensayos pertinentes de los materiales, acero y hormign segn se indica en la Norma Tcnica de Edificacin E0.60 Concreto Armado (Norma Peruana).La medida de los materiales en la obra deber realizarse por medios que garanticen la obtencin de las proporciones especificadas.El concreto premezclado debe mezclarse y entregarse de acuerdo con los requisitos de Standard Specification for Ready-Mixed Concrete (ASTM C 94M) o Standard Specification of Concrete Made by Volumetric Batching and Continuous Mixing (ASTM C 685M). Control de calidad del hormignLa dosificacin de los materiales para el concreto debe establecerse para permitir que: Se logre la trabajabilidad y consistencia que permitan colocar fcilmente el concreto dentro del encofrado y alrededor del refuerzo bajo las condiciones de colocacin que vayan a emplearse, sin segregacin ni exudacin excesiva. Se logre resistencia a las condiciones especiales de exposicin a las que pueda estar sometido el concreto. Se cumpla con los requisitos de los ensayos de resistencia.Cuando se empleen materiales diferentes para distintas partes de una misma obra, debe evaluarse cada una de las combinaciones de ellos.

Tipo de consistenciaAsentamiento (cm)Tolerancia (cm)

Seca0 - 20

Plstica3 - 51

Blanda6 - 91

Fluida10 - 152

Control de calidad de los ridosLos agregados para concreto deben cumplir con las Normas NTP correspondientes.Los agregados que no cumplan con los requisitos indicados en las NTP, podrn ser utilizados siempre que se demuestre, a travs de ensayos y por experiencias de obra, que producen concretos con la resistencia y durabilidad requeridas.El tamao mximo nominal del agregado grueso no debe ser superior a ninguna de: 1/5 de la menor separacin entre los lados del encofrado. 1/3 de la altura de la losa, de ser el caso. 3/4 del espaciamiento mnimo libre entre las barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones individuales, paquetes de tendones o ductos.Estas limitaciones se pueden omitir si se demuestra que la trabajabilidad y los mtodos de compactacin son tales que el concreto se puede colocar sin la formacin de vacos o cangrejeras.

Los agregados fino y grueso debern ser manejados como materiales independientes. Cada una de ellos deber ser procesado, transportado, manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la prdida de finos seamnima, que mantengan su uniformidad, que no se produzca contaminacin por sustancias extraas y que no se presente rotura o segregacin importante en ellos. Control de calidad del aguaEl agua empleada en la preparacin y curado del concreto deber ser, de preferencia, potable.Se podrn utilizar aguas no potables slo si: Estn limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, cidos, lcalis, sales, materia orgnica y otras sustancias que puedan ser dainas al concreto, acero de refuerzo o elementos embebidos. La seleccin de las proporciones de la mezcla de concreto se basa en ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente elegida. Los cubos de mortero para ensayos, hechos con agua no potable, deben tener resistencias a los 7 y 28 das, de por lo menos 90% de la resistencia de muestras similares hechas con agua potable. La comparacin de los ensayos de resistencia debe hacerse en morteros idnticos, excepto por el agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la NTP 334.051. Control de calidad del acero corrugadoEl refuerzo debe ser corrugado.El refuerzo que va a ser soldado as como el procedimiento de soldadura, el cual deber ser compatible con los requisitos de soldabilidad del acero que se emplear, debern estar indicados en los planos y especificaciones del proyecto, as como la ubicacin y tipo de los empalmes soldados y otras soldaduras requeridas en las barras de refuerzo. La soldadura de barras de refuerzo debe realizarse de acuerdo con Structural Welding Code Reinforcing Steel, ANSI/AWS D1.4 de la American Welding Society. Las normas ASTM para barras de refuerzo, excepto la ASTM A 706M, deben ser complementadas con un informe de las propiedades necesarias del material para cumplir con los requisitos de ANSI/AWS D1.4.Los ganchos de los estribos y grapas suplementarias para elementos con responsabilidad ssmica se definen:

Lmites de deformacinLmites de deformacin de la estructura. El clculo de deformaciones es un clculo de estados lmites de utilizacin con las cargas de servicio.Hormign armado. Para el clculo de las flechas en los elementos vigas y losas, se tendrn en cuenta tanto las deformaciones instantneas como las diferidas, calculndose las inercias equivalentes de acuerdo a lo indicado en la norma.Para el clculo de las flechas se ha tenido en cuenta tanto el proceso constructivo, como las condiciones ambientales, edad de puesta en carga, de acuerdo a unas condiciones habituales de la prctica constructiva en la edificacin convencional. Por tanto, a partir de estos supuestos se estiman los coeficientes de fluencia pertinentes para la determinacin de la flecha activa, suma de las flechas instantneas ms las diferidas producidas con posterioridad a la construccin de las tabiqueras.Los peraltes o espesores mnimos para no verificar deflexiones, que se sealan a continuacin pueden utilizarse como referencia en elementos armados en una direccin (aligerados, losas macizas y vigas) que no soporten o estn ligados a elementos no estructurales susceptibles de daarse por deflexiones excesivas del elemento estructural. Estos lmites pueden obviarse si el clculo de las deflexiones demuestra que es posible utilizar un espesor menor sin provocar efectos adversos.

En los elementos verticales de hormign armado se establecen los siguientes lmites: h = 0.007 H(m) (desplazamiento en Columnas).ACCIONES ADOPTADAS EN EL CLCULOEl modelo para el anlisis considera una distribucin espacial de masas y rigidez que son adecuadas para calcular los aspectos ms significativos del comportamiento dinmico de la estructura.Para el clculo de las solicitaciones, se asumieron cargas correspondientes a la carga muerta de la estructura, carga viva y de granizo sobre la cubierta. Correspondiente al Anlisis Dinmico Modal Espectral, se ha asumido una aceleracin estimada de 0.12g (10% de la aceleracin de la gravedad).

El anlisis dinmico de las edificaciones podr realizarse mediante procedimientos de combinacin espectral.Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utiliz un espectro inelstico de pseudo-aceleraciones definido de la siguiente manera:

Este espectro se obtuvo considerado los siguientes parmetros:Factor de zona (10% de la gravedad)Z0.07

Tipo de usoU1.3

Amplificacin ssmicaC2.5

Tipo de sueloS1.2

Coeficiente de reduccin ssmicaR8

A partir de los cuales se comprueba que el cortante basal para cada una de las direcciones consideradas en el anlisis, no es menor que el 80 % del cortante basal esttico para estructuras regulares, ni menor que el 90 % para estructuras irregulares (segn la Norma Tcnica Peruana E0.30 Diseo Sismo Resistente).

La importancia de considerar el efecto ssmico sobre la estructura es la de proporcionar seguridad, confort y habitabilidad, sin dejar de lado que la importancia de la inversin realizada en la construccin del edificio.Acciones Gravitacionales Cargas superficiales Peso propio de la losaSe ha dispuesto el siguiente tipo de Losa Unidireccional con Viguetas PREVIERI:Losa Unidireccional con Viguetas PREVIERI. La geometra bsica a utilizar en cada nivel, as como su peso propio ser:

Losas Unidireccional Viguetas PrevieriEspesor

Especificado en planos

35 cm

El peso propio de losa reticular se obtiene del producto de su volumen por metro cuadrado y el peso especfico 25 KN/m3.

carga permanente:PlantaZonaCarga en KN/m2

Planta todos los nivelesPblica4.0

RampasPblica2.0

Sobrecarga de usoPlantaZonaCarga en KN/m2

Planta todos los nivelesPblica4.0

RampasPblica5.0

MODELO ESTRUCTURAL BLOQUE COMPONENTE 1

MODELO ESFUERZOS AXIALES

MOMENTO LOSAS CARGA ESTATICA