Memoria Descriptiva de Estructuras

Municipalidad Provincial de Ilo Gerencia de Inversión Pública

Proyecto: FORTALECIMIENTO DEL SISTEMA PROVINCIAL DE DEFENSA CIVIL, PROVINCIA DE ILO - MOQUEGUA

MEMORIA DE DESCRIPTIVA DE ESTRUCTURAS

PROYECTO : “FORTALECIMIENTO DEL SISTEMA PROVINCIAL

DE DEFENSA CIVIL, PROVINCIA DE ILO - MOQUEGUA”

COMPONENTE: 001 CONSTRUCCION DEL COEP

1. 0 ANTECEDENTES El presente Trabajo se realiza a solicitud de la MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE ILO, el cual

comprende en un primer componente del Expediente Técnico comprende la construcción del

Centro de Operaciones de Emergencia (COE) que consta de lo siguiente:

Edificio de Oficinas: Donde estarán en el primer piso la áreas de Jefatura, Logística y Ayuda

Humanitaria, vigilancia y SS.HH. En el segundo nivel están las oficinas de monitoreo, sala de

reuniones, dormitorios y SS.HH. Consta de dos módulos: el modulo 1 tiene 192.78 m2 de área

construida por nivel y el modulo 2 tiene 105.67 m2 de área construida por nivel.

Auditorio: Consta de una estructura de 4.0 m de altura, la cual tiene una capacidad para 100

personas. Tiene un área construida de 152.54 m2 el cual tiene una claraboya de 3.0X3.0 m y 1 m

de altura piramidal de tubo cuadrado de acero.

Almacén: Es una estructura tipo nave industrial con tijerales de acero y el resto con albañilería

confinada. Tiene un área construida de 296.25 m2

Todas estas estructuras están distribuidas en un terreno de 1,943.49 m2, a continuación se ilustra

el área de distribución del 1er y 2do nivel.



PLANO DISTRIBUCION PRIMER NIVEL

PLANO DISTRIBUCION SEGUNDO NIVEL

2. REGLAMENTACIÓN Y NORMAS DE DISEÑO Las normas utilizadas para el análisis y diseño son las siguientes: - NORMA E - 020 - CARGAS

- NORMA E - 050 - SUELOS Y CIMENTACIÓN

- NORMA E - 060 - CONCRETO ARMADO

- NORMA E - 030 - DISEÑO SISMORESISTENTE

- NORMA E - 070 - ALBAÑILERÍA

- NORMA E _ 090 -ESTRUCTURAS METALICAS

Los estándares utilizados son: - Reglamento ACI-318--02



3.0 ESTRUCTURACION

OFICINAS MODULO 1 Y 2: Como se puede observar los planos siguientes la arquitectura de

las oficinas están divididas en dos módulos separados con una junta de 5 cm de espesor; el

modulo 1 tiene una longitud 19.65m tiene un distribución arquitectónica subdividida en módulos

de 9.75x9.75 m. La estructuración del modulo 1 se hizo para el eje x aporticado y el eje y

albañilería confinada usándose columnas de 40x25 cm y placas distribuidas 80x15 cm en las

esquinas para darle rigidez a la edificación. Para el módulo 2 tiene una longitud 15.85m tiene un

distribución arquitectónica subdividida en módulos de 3.75x6.10 m. La estructuración del modulo

2 se hizo para el eje x aporticado y el eje y albañilería confinada usándose columnas de 40x25

cm y columnas de 25x25 y placas distribuidas 80x15 cm en las esquinas para darle rigidez a la

edificación.

VISTA DE PLANTA MODULO1



VISTA PLANTA MODULO 2

AUDITORIO: Como se observa en la ilustración el auditorio tiene una longitud de 17.30m y

tiene un distribución arquitectónica modulada a cada 5.7 m. La estructuración se ha realizado

en el eje x una estructura de albañilería confinada y en el eje y una estructura mixta aporticada y

confinada, presenta columnas en T de 1.0 m de ala y 0.50 m de alma, columnas en las esquinas

de 30x50 cm y placas en esquinas de sección 0.15x1.0 para darle rigidez a la edificación, en el

techo presenta una abertura de 3.0x3.0 m y para darle iluminación se colocara una claraboya en

la parte del techo.



ALMACEN: Como se observa en la ilustración el almacén tiene una longitud de 26.66m y tiene

un distribución arquitectónica modulada a cada 3.75 m. La estructuración se ha realizado tanto

en el eje x e y una estructura de albañilería confinada, presenta columnas cuadradas de

40x40cm, columnas en las esquinas de 30x50 cm, presenta una cobertura de techo ligero con

tijerales a cada 3.75 m el tijeral es de forma parabólica metálica con tubo redondo.



Todos los elementos estructurales se han desarrollado empleando el método a la rotura de la

Norma Técnica de Concreto Armado E-060-206. También para el diseño estructural se ha

empleado el Código de edificaciones Norteamericano ACI-318-02. Toda la estructura en forma

conjunta soportará todas las cargas de diseño y que a su vez serán transmitidas al terreno, lo

cual garantiza que los desplazamientos horizontales relativos entre niveles y su configuración en

planta cumplen los giros máximos exigidos por la Norma Sismo-Resistente E-030.

Las cargas por efectos de la aceleración de la gravedad y las cargas por efectos sísmicos. El

diseño de los elementos se ha desarrollado empleando el método a la rotura de la Norma

Técnica de Concreto Armado E-060-2006. También para el diseño estructural se ha empleado el

Código de edificaciones Norteamericano ACI-318-02.

Las losas aligeradas de espesor 0.20m, fueron diseñadas considerado toda las evolventes de

sobrecarga hasta encontrar los esfuerzos máximos.

Las escaleras del modulo 1 serán diseñadas como losa maciza con un espesor de 0.15m.

Para una mejor concepción de la estructuración se presenta los siguientes croquis.

MODELO PARA ANALISIS DE OFICINA 1

MMMMMMMM

MODELO PARA ANLISIS DE OFICINA MODULO 1



MODELO PARA ANALISIS DE OFICINA MODULO 2

MODELO PARA ANALISIS DE AUDITORIO



MODELO PARA ANALISIS DEL CLARABOYA DEL AUDITORIO Y BLOQUE 1

MODELO PARA ANALISIS DEL ALMACEN



4.0 CARGAS DE DISEÑO

Las cargas de diseño que han sido consideradas son las siguientes:

a) Carga muerta:

Peso específico del concreto armado = 2400 kg/m3

Peso específico de los tabiques = 1800 kg/m3

Peso específico del acero = 7850 kg/m3

Peso del piso terminado + cielo raso = 100 kg/m2

Peso de la cobertura de ladrillo pastelero = 120 kg/m2

Peso de la cobertura del techo del almacen = 15 kg/m2

b) Carga viva:

Primer piso = 300 kg/m2

Azoteas = 200 kg/m2

Carga viva de montaje = 30 kg/m2

c) Carga sísmica:

Espectro de respuesta de aceleración de diseño según reglamento.

5.0 PARÁMETROS DE ANALISIS SISMICO

El Sistema de Estructuración Sismorresistente tiene una configuración conformada por pórticos

en la dirección de los ejes numéricos o sentidos “Y” y por un sistema dual de pórticos placa de

concreto armado, en la dirección de los ejes alfabéticos o sentido “Y”, paralelo a la anterior.

La norma Sismo-resistente limita los desplazamientos laterales de las estructuras por lo que las

estructuras construidas no deben superar los siguientes desplazamientos máximos relativos.

Para Elementos de Concreto Armado (Dy/hei)< 0,70 %

Para el espectro de respuesta de aceleración, según reglamento (ZUSC/R), se ha utilizado los

parámetros sísmicos siguientes:

Parámetros de Sitio

Coeficiente de aceleración gravitacional:

G = 9,81 m/s2

5.1) Zonificación:



Considerando la ubicación de la Edificación dentro del Mapa de Zonificación Sísmica, según

NTE-030, la ciudad de Moquegua se encuentra ubicada en la Zona 3.

Z =0,40 Factor de Zona

5.2) Condiciones Geotécnicas

Las propiedades mecánicas del suelo, espesor del estrato, velocidad de propagación de ondas

de corte y características ubican a nuestro suelo dentro del perfil S1 (Roca o Suelo muy Rígido)

según el Informe Técnico elaborado la empresa SERGEO E.I.R.L., en base a los Ensayos

realizados por el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil de la

Universidad Nacional Jorge Basadre de Grohmann, para determinar la Capacidad Portante del

Terreno materia del presente Estudio.

S =1,0 Factor de Suelo (Suelo tipo 1 según EMS)

Tp=0,40

Profundidad de desplante Df= 1.50 m.

La Capacidad admisible es: σ= 6.58 kgf/cm2

Para Zapatas Cuadradas Qa=6.58 kg/cm2

Factor de Seguridad F.S.=0

Asentamientos inmediatos esperados Pi=insignificante

El contenido de cloruros o sulfatos es muy bajo

5.3) Factor de Amplificación Sísmica

Corresponde al factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el

suelo.

C = 2,5 (Tp/T) => C=2,5 Factor de Amplificación Sísmica (A. Estático)

Para el Análisis Dinámico:

Para Modulo de Oficinas:

Tx=0.1382 seg. Periodo fundamental Sentido X

Ty=0.1037 seg. Periodo fundamental Sentido Y

Para Auditorio



Para Almacén





5.4) Categoría de la Edificación

De acuerdo a la utilización de la edificación, se utilizará el coeficiente de importancia.

Para Modulo de Oficinas

U = 1.50 Factor de Uso (Edificación Categoría “A”)

Para Auditorio

U = 1.30 Factor de Uso (Edificación Categoría “B”)

Para Almacen

U = 1.00 Factor de Uso (Edificación Categoría “C”)

Z= 0.4 U= 1.3 S=1.0 Ts=0.4seg

Y además:

El factor de reducción (R) se ha considerado igual a 7 para el caso del sistema dual (pórtico

placa) para el eje x-x de y de 3 en el eje y-y en la zona de albañilería confinada.

6.0 PARÁMETROS ESTRUCTURALES

Para el acero se ha considerado la resistencia dada por el fabricante, y el concreto de los

elementos estructurales se ha considerado de fć = 210 kg/cm2

Estas características se resumen en:

Acero:

Esfuerzo de Fluencia del Acero Fy = 4200 Kg/cm2

Módulo de Elasticidad del Acero Es = 2,0 x106 Kg/cm2

Albañilería para obras complementarias.

Resistencia de la Albañilería f´m= 35 Kg/cm2

Módulo de Elasticidad de la albañilería Em= 17500 Kg/cm2 (=500 f´m)

Módulo de Corte de la Albañilería Ev = 7000 Kg/cm2 (=0.4 Em)

Concreto

Resistencia Característica del Concreto fć = 210 Kg/cm2

Módulo de Elasticidad del Concreto Ec = 217370.65Kg/cm2 (=15000(fć)0.5 )

Módulo de Corte del Concreto G = 81 195 Kg/cm2 (=Ec / (2(1+v)) )

Módulo de Poisson v = 0,17

Acero estructural

Perfiles y planchas (ASTM A36) fy= 2 500 kg/cm2



Soldadura AWS E70XX

7.0 ESTUDIO ESTRUCTURAL

El Análisis Estructural se ha realizado por métodos elásticos utilizando el Método de las

Rigideces y el de Los Elementos Finitos, desarrollado por procedimientos matriciales, aplicados

en el software ETABS (Version 9.5)

8.0 SOLICITACIONES DE CARGAS SISMICAS

Análisis Sísmico

El Análisis Sísmico se ha efectuado utilizando las solicitaciones sísmicas reducidas, es decir una

fracción de la solicitación sísmica máxima elástica de acuerdo a lo estipulado en la Norma E.030.

Peso de la Edificación

El Peso de (P) se calculó adicionando a la carga permanente un 50% de la sobrecarga o carga

viva, por tratarse de una edificación categoría AyB para las oficinas y auditorio y el 25% de la

sobrecarga o carga viva por tratarse de una edificación de categoría C (ver Norma E-030)

Modelo de Análisis Para la presente Edificación, se ha considerado un modelo de masas concentradas, con un

sistema de pisos que funcionan como diafragmas rígidos, considerando 3 grados de libertad por

diafragma.

Análisis Dinámico

El Análisis Dinámico de la Edificación se realizó por medio de procedimientos de superposición espectral o Aceleración Espectral.

Para cada una de las direcciones analizadas se empleó un espectro inelástico de pseudo

aceleraciones definido por:

gR

ZUSCSa .

La respuesta máxima elástica esperada [r] correspondiente al efecto conjunto de los diferentes

modos de vibración empleados fue determinado por:

m

i

m

ii rr i

r1

2

1

75.025.0

- Calculo de Masas. Es el peso de la estructura en unidades UTM

- Calculo del Espectro de Respuesta

Se utiliza los siguientes espectros de diseño para el análisis sísmico de la estructura en la

dirección principal X-X e Y-Y. Con el cálculo de las masas y el espectro de respuesta de la

estructura se procederá al análisis dinámico de la estructura.



Para el análisis se eligen los primeros 6 modos de vibrar las que aportan más del 99% de la

fuerza sísmica que están en las siguientes tablas.

Los efectos de torsión han sido considerados, tomando en cuenta una excentricidad accidental,

mediante una fracción de 0,05 de la distancia perpendicular a la dirección de análisis; siempre

considerando la condición más desfavorable.

- Calculo de la Cortante Estático

- Periodos de la Estructura

9.0 DESPLAZAMIENTOS

1) Desplazamientos Laterales Permisibles

Conforme a la Norma E.030 el control de los desplazamientos relativos máximos de entrepiso

no será mayor a:

Para Elementos de Albañilería Confinada (Dx/hei)< 0,50 %

Para Elementos de Concreto Armado (Dy/hei)< 0,70 %

Obteniéndose los máximos desplazamientos relativos permisibles, que conforme a la Norma

E.030, son:

Para Elementos de Albañilería Confinada D= 0.5 x h cm.

Para Elementos de Concreto Armado D=0.7 x h cm.

Del Análisis Estructural realizado, obtenemos los siguientes desplazamientos:

Comparando la Verificación con el Proyecto Estructural y con la Norma E.030: 2) Desplazamientos Laterales

10.0 HIPOTESIS DE CARGA PARA LA VERIFICACION DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

Los esfuerzos últimos en los elementos de concreto armado se han calculado en base a las

combinaciones de carga siguientes:

1. U=1,4D +1,7Li

2. U=1,25D +1,25Li +1,00S

3. U=1,25D +1,25Li _1,00S

4. U=0,90D + 1,00S

5. U=0,90D _ 1,00S

En donde:

D= carga permanente o muerta



Li= carga viva i-ésima

S = carga por efectos sísmicos

11.0 VERIFICACION DEL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

El cálculo del diseño de los elementos estructurales de concreto armado, ha sido realizada para

los elementos más esforzados y más representativos (columnas, vigas, placas, losas, etc.),

habiéndose realizado por el método de resistencia última, en concordancia con la Norma Técnica

E.060, las Normas ACI-318, la Norma Técnica E.070 para la verificación del diseño de la

albañilería y de sus elementos de confinamiento.

11.1 Cimentación

El tipo de cimentación corresponde a zapatas aisladas de concreto armado y zapatas

combinadas por ser estructuras de diversos tipos y separados por juntas sísmicas.

11.2 Placas y Columnas

Para el diseño de las columnas y placas se ha tenido en cuenta lo siguiente:

En el sentido X e Y; debido a la configuración estructural, conformada por pórticos, el

comportamiento de las cumplen una función de columnas estructurales, comportándose

adecuadamente bajo esfuerzos de flexo compresión.

Los mayores esfuerzos se presentan en las placas, las mismas que absorben una

mayor parte de los esfuerzos debido al Cortante Sísmico, aliviando los esfuerzos de las

columnas en este Sentido. A pesar de ello, se ha elaborado sus respectivos Diagramas

de Interacción para las columnas.

11.3 Vigas

Para el diseño de las vigas se tiene en cuenta los diagramas de esfuerzos de

momentos, diagrama de esfuerzos de cortantes y si es que lo tuviera el diagrama de

esfuerzos de torsión, todos representados con las envolventes según a todas las

hipótesis de cargas.

11.4 Losas Aligeradas Para el diseño de las losas aligerada de un solo sentido se ha obtenido según a los

diagrama de esfuerzos de momentos de la envolvente de la primera hipótesis porque

solo se considera como un diagrama rígido que transmite sus esfuerzos a las vigas.

Se ha verificado los esfuerzos de corte en las secciones transversales para el caso de

las losas aligeradas y para los módulos 1 y 2 se considera una losa de h=0.20 m y para

el auditorio una losa de h=0.25 esfuerzos.



11.5 Escaleras

Para el diseño de las escalera se tomado en cuenta una sobre carga de 500 kg/m2

según el RNE.

11.6 Estructuras Metálicas

La cobertura principal, es del techo ligero del almacén del COEP. La cobertura estará

conformada por una estructura metálica ligera apoyada en columnas de concreto.

Las estructuras se diseñaron para resistir todas las cargas a las que se encontrarán

sometidas en su vida útil como son: cargas por efectos de gravedad, carga viva y

cargas por efectos del viento. El diseño de los elementos estructurales de acero se

diseñó de acuerdo al Reglamento del AISC (Método LRFD93).

La armadura principal en voladizo se plantea en base a secciones tubulares, a fin de

obtener una estructura liviana de máximo rendimiento de sus elementos. Cuyas

secciones fueron variadas de acuerdo a los resultados de cómo se comportarían ante

las cargas a que estaría sometida en su vida útil.

Estructura de Acero

Las cargas de diseño empleadas son debido al peso propio, a la carga viva y la carga

por efectos del viento. Dichas cargas son como se detalla a continuación:

Carga muerta:

Peso específico del acero = 7850 kgs/m3

Plancha Opaca 1.10x2.44mx2mm = 3.77 kgs/m2

Carga viva

De Montaje Cobertura = 30 kg/m2

Carga sísmica:

Por tratarse de una estructura liviana no corresponde el análisis sísmico, más si tener

en cuenta la carga de viento.

Carga de Viento

Velocidad de Diseño (según mapa eólico): V = 50 km/h

El análisis empleado en este trabajo está basado en el método de rigideces por

procedimientos matriciales en donde se ha modelado los perfiles por elementos

reticulares.

El análisis respectivo se ha realizado mediante el programa de computadora ETABS

V9.5.



Modelo general de la Cercha

Modelo general para el análisis de los tijerales

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