MEMORIA TÉCNICA DEL CÁLCULO ESTRUCTURAL DEL PROYECTO “RESIDENCIA CATTLEYA” DISEÑO ESTRUCTURAL REALIZADO POR: ING. RAMIRO ERAZO HERNÁNDEZ QUITO, FEBRERO 2018 ÍNDICE MEMORIA TÉCNICA DEL CÁLCULO ESTRUCTURAL ..................................................................... 1 1. GENERALIDADES ............................................................................................................................ 1 UTILIDAD.............................................................................................................................................. 1 1. ALCANCE .......................................................................................................................................... 1 2. 3. DESCRIPCIÓN GENERAL ............................................................................................................ 1 CARGAS DE CÁLCULO ................................................................................................................... 2 CARGAS VERTICALES ....................................................................................................................... 2 CARGA GRAVITACIONAL PARA LOS PISOS TIPO....................................................................... 2 CARGAS HORIZONTALES (SÍSMICAS) ........................................................................................... 3 AUTO SEISMIC LOADS ...................................................................................................................... 6 TORSIÓN ACCIDENTAL ..................................................................................................................... 7 INGRESO DE LAS COMBINACIONES DE CARGA AL MODELO ................................................ 7 CÁLCULO DE LAS ENVOLVENTES DE CARGA ............................................................................ 9 4. CÁLCULO ESTRUCTURAL ............................................................................................................. 2 DERIVAS DE PISO ............................................................................................................................... 2 PARTICIPACIÓN MODAL................................................................................................................... 3 DERIVAS MÁXIMAS POR PISO SENTIDO X – SENTIDO Y.......................................................... 4 CHEQUEO DE IRREGULARIDAD TORSIONAL .............................................................................. 5 5. MATERIALES .................................................................................................................................... 5 HORMIGÓN ESTRUCTURAL ............................................................................................................. 6 ACERO DE REFUERZO ....................................................................................................................... 6 6. DISEÑO ESTRUCTURAL ................................................................................................................. 6 SECCIONES ADOPTADAS .................................................................................................................. 7 DISEÑO DE COLUMNAS ........................................................................................................................ 7 DISEÑO DE VIGAS ............................................................................................................................ 10 LOSA .................................................................................................................................................... 12 CARGAS ASIGNADAS ...................................................................................................................... 13 CARGA SISMICA INGRESADA EN LAS 2 DIRECCIONES (SX+, SX-, SY+, SY-) ..................... 14 MODOS DE VIBRACIÓN ................................................................................................................... 15 SECCIONES ASIGNADAS EN VIGAS ................................................................................................. 16 SECCIONES ASIGNADAS EN COLUMNAS ................................................................................... 19 SOLICITACIONES .............................................................................................................................. 20 CHEQUEO DE DEFLEXIÓN EN VIGA ............................................................................................ 21 ACERO LONGITUDINAL .................................................................................................................. 22 MATERIAL LIST BY STORY ............................................................................................................ 31 7. CIMENTACIONES ........................................................................................................................... 31 CARGAS AXIALES TRANSMITIDAS A LA CIMENTACIÓN ...................................................... 32 EXPORTACIÓN DEL PROGRAMA ETABS A SAFE ...................................................................... 38 PROPIEDADES DEL SUELO ............................................................................................................. 38 SECCIONES DE LOS ELEMENTOS ................................................................................................. 39 GEOMETRÍA ....................................................................................................................................... 39 COMBINACIONES DE CARGA ........................................................................................................ 41 DESPLAZAMIENTOS ........................................................................................................................ 42 PRESIONES DEL SUELO ................................................................................................................... 43 ACERO DE REFUERZO ..................................................................................................................... 48 DEFORMADA ..................................................................................................................................... 51 CHEQUEO DE PUNZONAMIENTO.................................................................................................. 51 8. DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN ........................................................................................ 52 1. GENERALIDADES El proyecto “RESIDENCIA CATTLEYA” que se proyecta construir en el terreno, propiedad del Sr. Terán Edgar Alfredo, ubicado en la Calle El Bosque Chiche, Parroquia: Puembo, del barrio San Pedro de Chiche está constituido de cuatro plantas destinadas a uso residencial. La estructura de la casa tiene el sistema de piso constituido por una losa alivianada en dos direcciones, se apoya en vigas de hormigón que transmiten la carga a las columnas de hormigón. Estas losas entregan la carga gravitacional de servicio a las vigas, que corren en las dos direcciones y que en conjunto con las columnas forman un marco espacial dúctil. UTILIDAD N-10.80 N-7.20 N-3.60 N+0.00 N+3.60 Departamento Uso residencial Departamento Uso Residencial Departamento Uso Residencial Departamento Uso Residencial Departamento Uso Residencial 1. ALCANCE La presente memoria del cálculo estructural comprende una descripción de los criterios técnicos aplicados en la concepción, cálculo y diseño de la estructura de hormigón armado. El análisis numérico abarca dos aspectos: la modelación y análisis estructural realizado mediante computador, y por otra parte el diseño de los diferentes elementos estructurales. 2. DESCRIPCIÓN GENERAL Los siguientes elementos considerados para la estructuración del proyecto son: Seguridad para cargas verticales y sísmicas. Características del suelo de cimentación obtenido de acuerdo a informe geotécnico. Consideraciones establecidas en la NEC-2015, y el ACI-2014 Por facilidad constructiva y su buen comportamiento frente a las solicitaciones sísmicas y debido a la gran rigidez vertical, se utilizó losas planas de 25 cm sin ábacos ni capiteles, con vigas peraltadas, alivianadas con bloques aligerados de 20 cm y nervios de 10 cm y una loseta de compresión de 5 cm. La estructura se conforma en un sistema tridimensional, constituido por pórticos espaciales en hormigón armado, la modulación en planta de las columnas mantiene concordancia con los planos arquitectónicos. Para la modelación y análisis estructural se utilizó el programa ETABS 2016, se determinaron todas las fuerzas correspondientes a las diferentes combinaciones de cargas gravitacionales y sísmicas que establece el Código Ecuatoriano de la Construcción N.E.C.2015, y se comprobó además con las recomendaciones que se establecen en el American Concrete Institute (ACI). 1 3. CARGAS DE CÁLCULO CARGAS VERTICALES Para el cálculo de las cargas permanentes o muertas que gravitan sobre el sistema de piso, se han considerado los siguientes pesos específicos para los diferentes materiales que las constituyen: Hormigón simple 2.200 Kg/m3 Hormigón armado 2.400 “ Mamposterías 1.100 “ Enlucidos y masillados 20 Kg/m2/cm. de espesor Rellenos de tierra 1.700 Kg/m3 Con esa información los pisos se han calculado y diseñado para las siguientes cargas gravitacionales: CARGA GRAVITACIONAL PARA LOS PISOS TIPO DETERMINACIÓN DE CARGAS DE DISEÑO NV +3,60/ +7,20 PESO PROPIO DE LA LOSA DE ENTREPISO PESO LOSETA DE COMPRESIÓN 1,00 x 1,00 x 0,05 x 2,4 0,12 PESO NERVIOS LONGITUDINALES 3,60 x 0,10 x 0,20 x 2,4 0,17 ALIVIANAMIENTOS 8 x 12 0,096 PESO PROPIO DE LOSA DE ENTREPISO 0,386 CARGA PERMANENTE ENLUCIDO Y MASILLADO 1,00 x 1,00 x 0,04 x 2,2 0,08 RECUBRIMIENTO DE PISO 1,00 x 1,00 x 0,02 x 2,2 0,04 MAMPOSTERÍA 0,18 0,18 CARGA PERMANENTE 0,30 CARGA MUERTA 0,686 CARGA VIVA USO RESIDECIAL 0,20 CARGA REACTIVA 0,736 DETERMINACIÓN DE CARGAS DE DISEÑO NV +7,20 PESO PROPIO DE LA LOSA DE ENTREPISO PESO LOSETA DE COMPRESIÓN 1,00 x 1,00 x 0,05 x 2,4 PESO NERVIOS LONGITUDINALES 3,60 x 0,10 x 0,20 x 2,4 ALIVIANAMIENTOS 8 x 12 PESO PROPIO DE LOSA DE ENTREPISO CARGA PERMANENTE ENLUCIDO Y MASILLADO 1,00 x 1,00 x 0,02 x 2,2 RECUBRIMIENTO DE PISO 1,00 x 1,00 x 0,02 x 2,2 CARGA PERMANENTE CARGA MUERTA CARGA VIVA USO RESIDECIAL CARGA REACTIVA t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 0,12 0,17 0,096 0,386 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 0,04 0,04 0,08 0,466 0,20 0,516 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 t/m2 SE REALIZA UNA COMBINACION DE CARGAS IGUAL AL 100% DE LA CARGA MUERTA MÁS UN 25% DE LA CARGA VIVA. 2 CARGAS HORIZONTALES (SÍSMICAS) Para el cálculo del cortante basal se ha seguido las recomendaciones de la NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN (NEC-SE) 2015 “Requisitos Generales de Diseño: Peligro sísmico, espectros de diseño y requisitos mínimos de cálculo para diseño sismo-resistente” De acuerdo con la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC 2015, el Cortante basal de Diseño se calcula: Donde: Sa (Ta) ØP y ØE I R V W Ta Espectro de diseño en aceleración Coeficiente de configuración en planta y elevación. Coeficiente de importancia. Factor de reducción de resistencia sísmica Cortante basal total de diseño Carga sísmica reactiva Período de vibración Datos para determinar el espectro de diseño Tipo de suelo (Estudio de suelos Ecuasoil) Coeficiente S para suelos tipo D Factor de sitio Fa Factor de sitio Fd Factor de comportamiento no lineal de los suelos Fs Factor de configuración de planta Øp Factor de configuración de elevación Øe Altura máxima de la edificación hn Factor Z para la zona sísmica de Quito Factor de ocupación (importancia de estructura) I Coeficiente de reducción de respuesta estructural R 3 =D =1 = 1.20 = 1.19 = 1.28 = 0.9 = 0.9 = 10.80 m = 0.40 =1 =8 ESPECTRO DE DISEÑO DATOS Z Sierra SUELO Fa Fd Fs To Tc Tl r I R ɸP = ɸE = T 0,000 0,050 0,075 0,100 0,200 0,250 0,300 0,350 0,360 0,515 0,515 0,525 0,600 0,650 0,698 0,750 0,40 2,48 D 1,20 1,19 1,28 0,127 0,698 2,86 1,00 1 8 0,9 0,9 g (Puembo) VI Localización Sa 0,480 0,760 0,900 1,040 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,190 1,108 Sa (reducida) 0,074 0,117 0,139 0,160 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,171 AMPLIFICACIÓN ESPECTRAL n Sierra 2,48 Costa 1,8 Oriente 2,6 seg seg Configuracion en planta Configuracion en elevación Z I II III IV V VI A B C D E Ag 0,15 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 4 TIPO DE SUELO ROCA COMPETENTE ROCA DE RIGIDEZ MEDIA SUELOS MUY DENSOS Y ROCAS BLANDA SUELO RÍGIDO SUELO DE ARCILLA BLANDA r 1 1 1 1,5 1,5 S: coeficiente en función del perfil de suelo, en este caso y de acuerdo con el informe de Mecánica de Suelos (capacidad admisible de carga 37.95 Tn/m2) consideramos que se trata de un perfil de suelo tipo D, para el cual el valor de S=1.19 T.- periodo de vibración, el valor del periodo se puede calcular de una manera aproximada, o mediante un análisis dinámico. En forma aproximada el valor de T se calcula con la siguiente expresión: 𝑇 = 𝐶𝑖 ∗ ℎ𝑛∝ 5 Hn. - es la altura máxima de la edificación medida desde la base de la estructura, la base es el nivel al cual se considera que la acción sísmica actúa sobre la estructura. Hn = 10.80 m. Ct. - coeficiente en función del tipo de estructura, para pórticos resistentes a momento vale 0.055 α = 0.9 T = Periodo de Vibración. Ct = Coeficiente en funcion de los Materiales hn = Altura Máxima de la Edificación medida desde el nivel basal de la estructura T.de Portico= 2 Ct = 0.055 hn = 10.80 m Porticos de Hormigón Altura total de la estructura CALCULOS: T = 0.468 Seg Con los valores indicados entonces T = 0.468 seg. Øp y Øe son coeficientes que dependen de la configuración estructural, y para este caso debido a que existen irregularidades en planta (Øp =0.9), como en altura también existen irregularidades tomamos Øe =0.9 por lo tanto el producto de los dos es 0.81 R= coeficiente de reducción de respuesta, en este caso se trata de una estructura de pórticos especiales sismo resistente con vigas peraltadas, le corresponde un valor de R = 8. El coeficiente sísmico entonces es: Cs= 0.184 W es el valor de la carga reactiva igual al 100% de la carga muerta más el 25% de la carga viva EL ETABS ha calculado este peso automáticamente en base de la información proporcionada W= 729.1 Ton. El cortante basal entonces es: V= 0.184 x 729.1 = 134.15 Ton. AUTO SEISMIC LOADS 6 El programa ETABS está en capacidad de distribuir este cortante a cada uno de los pisos, puesto que el programa tiene los algoritmos necesarios para hacer esta distribución. El corte basal se considera una fuerza sísmica que simula las condiciones y esfuerzos sísmicos que podrían ocurrir bajo movimientos sísmicos del suelo, mediante el establecimiento de fuerzas estáticas equivalentes. El corte basal actuará en dirección normal a uno de los ejes principales distribuidos en la planta de la estructura, considerándose luego la segunda dirección octogonal en proporción a sus rigideces. Para la distribución en altura de las fuerzas sísmicas, el corte basal es la suma de las fuerzas desde el piso superior hasta la base, considerándose como punto de partida el nivel -10.80 hasta el nivel +7.20 de una distribución triangular, para descomponer dicho corte en fuerzas estáticas aplicadas lateralmente a la estructura, ya que cuando vibran en el primer modo fundamental, la forma de la curva de desplazamientos es aproximadamente una línea recta que parte de cero en la base y máxima desviación en la parte alta. TORSIÓN ACCIDENTAL Con el propósito de tomar en cuenta los posibles efectos de torsión accidental, la masa de cada nivel se considera como concentrada en el centro de masas del piso, pero desplazada una distancia del 5 % de la máxima dimensión en ese piso, perpendicular a la dirección de aplicación de las fuerzas laterales, el efecto de este desplazamiento se incluye en la distribución del cortante de piso y en los momentos torsionales. INGRESO DE LAS COMBINACIONES DE CARGA AL MODELO 7 8 CÁLCULO DE LAS ENVOLVENTES DE CARGA La estructura se analizó y calculó para la envolvente de los 1.- U1 = 1.4D 2.- U2 = 1.2D + 1.6L 3.- U3 = 0.9D + SX 4.- U4 = 0.9D – SX 5.- U5 = 0.9D + SY 6.- U6 = 0.9D – SY 7.- U7 = 1.2D + SX 8.- U8 = 1.2D – SX 9.- U9 = 1.2D + SY 10.- U10= 1.2D – SY 11.- U11= 1.2D +0.5L+ SX 12.- U12= 1.2D +0.5L- SX 13.- U13= 1.2D +0.5L+ SY 14.- U14= 1.2D +0.5L- SY Name U1 U2 U2 U3 U3 U5 U5 U6 U6 U7 U7 U8 U8 U9 U9 U10 U10 U4 U4 U11 U11 U11 U12 U12 U12 U13 U13 U13 U14 U14 U14 TABLE: Load Combinations Load Case/Combo Scale Factor Type Dead Dead Live Dead Sx Dead Sy Dead Sy Dead Sx Dead Sx Dead Sy Dead Sy Dead Sx Dead Sx Live Dead Sx Live Dead Sy Live Dead Sy Live 1,4 1,2 1,6 0,9 1 0,9 1 0,9 -1 1,2 1 1,2 -1 1,2 1 1,2 -1 0,9 -1 1,2 1 0,5 1,2 -1 0,5 1,2 1 0,5 1,2 -1 0,5 Auto Linear Add Linear Add No No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No 9 U3 U3 U5 U5 U6 U6 U7 U7 U8 U8 siguientes U9 U9 U10 U10 U4 U4 U11 U11 U11 U12 U12 U12 U13 U13 U13 U14 U14 U14 Dead Sx Dead Sy Dead Sy Dead Sx Dead Sx estados Dead Sy Dead Sy Dead Sx Dead Sx Live Dead Sx Live Dead Sy Live Dead Sy Live de 0,9 1 0,9 1 0,9 -1 1,2 1 1,2 -1 carga: 1,2 1 1,2 -1 0,9 -1 1,2 1 0,5 1,2 -1 0,5 1,2 1 0,5 1,2 -1 0,5 Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No Linear Add No 4. CÁLCULO ESTRUCTURAL La estructura se ha calculado utilizando para ello el programa especializado de cálculo ETABS, que modela la estructura como un marco espacial compuesto por columnas y diafragmas horizontales de piso (losas). Se analizó las combinaciones de cargas básicas y se diseñó cada elemento para las condiciones más desfavorables. DERIVAS DE PISO Las máximas derivas de piso calculadas son: ∆X = 0.001108 Deriva en “X” ∆𝑀 = 0.75 ∗ 8 ∗ 0.000893 = 0.005358 → 𝑂𝐾 2 ∆Y = 0.001671 Deriva en “Y” ∆𝑀 = 0.75 ∗ 8 ∗ 0.001671 = 0.0100 → 𝑂𝐾 Por lo tanto, estos valores no superaron el valor máximo establecido en la tabla 7 del (NEC-15) que es de ∆M=0.020 PARTICIPACIÓN MODAL Case Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Period sec 0.343 0.252 0.231 0.112 0.101 0.088 0.068 0.065 0.049 0.046 0.03 0.027 UX UY 0.0012 0.2721 0.1406 0.0429 0.1516 0.0231 0.001 0.1398 0.013 0.1129 0.0083 0.00004694 0.0172 0.0356 0.0636 0.0161 0.0115 0.0278 0.2847 0.0071 0.1805 0.0000361 0.121 0.0007 UZ TABLE: Modal Participating Mass Ratios Sum UX Sum UY Sum UZ RX 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0012 0.1418 0.2933 0.2943 0.3073 0.3155 0.3328 0.3964 0.4079 0.6926 0.873 0.994 0.2721 0.315 0.3381 0.4779 0.5908 0.5908 0.6265 0.6425 0.6703 0.6774 0.6774 0.6781 RY 0 0.5878 0.0024 0 0.0528 0.3209 0 0.0263 0.3412 0 0.0004 0.0005 0 0.0277 0.0023 0 0.0048 0.00000392 0 0.0066 0.0064 0 0.0038 0.0051 0 0.0529 0.0199 0 0.0027 0.061 0 0.00001099 0.0191 0 0.0009 0.2103 RZ 0.1476 0.0385 0.0548 0.014 0.2485 0.0133 0.0028 0.0002 0.1335 0.0111 0.0002 0.0077 Sum RX 0.5878 0.6406 0.6669 0.6673 0.695 0.6998 0.7064 0.7102 0.7631 0.7659 0.7659 0.7668 Sum RY 0.0024 0.3233 0.6645 0.665 0.6673 0.6673 0.6737 0.6788 0.6987 0.7597 0.7788 0.9891 Sum RZ 0.1476 0.1861 0.2409 0.2549 0.5034 0.5167 0.5194 0.5196 0.6531 0.6642 0.6644 0.6721 El programa define automáticamente para cada modo de vibración el correspondiente período, el mismo que será utilizado para la determinación de la fuerza sísmica (corte Basal) del espectro de diseño determinado según el código NEC-2015, para la región donde se ubican las estructuras analizadas. 3 DERIVAS MÁXIMAS POR PISO SENTIDO X – SENTIDO Y Story Story5 Story5 Story5 Story5 Story5 Story5 Story4 Story4 Story4 Story4 Story4 Story4 Story3 Story3 Story3 Story3 Story3 Story3 Story3 Story3 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 TABLE: Story Drifts Load Case/Combo Direction Drift Label Sx 1 Sx 2 Sx 3 Sy 1 Sy 2 Sy 3 Sx 1 Sx 2 Sx 3 Sy 1 Sy 2 Sy 3 Sx 1 Sx 2 Sx 2 Sx 3 Sx 3 Sy 1 Sy 2 Sy 3 Sx 1 Sx 1 Sx 2 Sx 2 Sx 3 Sx 3 Sy 1 Sy 1 Sy 2 Sy 2 Sy 3 Sy 3 Sx 1 Sx 1 Sx 2 Sx 2 Sx 3 Sx 3 Sy 1 Sy 1 Sy 2 Sy 2 Sy 3 Sy 3 X X X Y Y Y X X X Y Y Y X X Y X Y Y Y Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y 0.000893 0.000818 0.000968 0.00164 0.001815 0.001465 0.000726 0.000668 0.000784 0.001671 0.001799 0.001543 0.000052 0.000054 0.00001 0.000055 0.000012 0.000182 0.000164 0.0002 0.000008 0.000005 0.000011 0.000004 0.00001 0.000013 0.000074 0.00015 0.000067 0.000135 0.000081 0.000166 0.000006 0.000003 0.000007 0.000004 0.000006 0.000002 0.000003 0.000007 0.000002 0.000006 0.000004 0.000008 X m 16.6 16.6 16.6 25.94 25.94 25.94 16.6 16.6 16.6 24.38 24.38 24.38 19.38 19.38 1.8 24.38 1.8 1.8 1.8 1.8 16.6 1.8 13.55 12.55 16.6 1.8 13.55 1.8 13.55 1.8 13.55 1.8 3.7 1.8 3.7 1.8 3.7 1.8 3.7 1.8 12.55 12.55 3.7 1.8 10 10 10 38 38 38 10 10 10 27 27 27 4 26 19 12 19 19 19 19 10 19 24 14 10 19 24 19 24 19 24 19 22 19 22 19 22 19 22 19 9 14 22 19 4 Y m 0 0 0 0.025 0.025 0.025 0 0 0 9.725 9.725 9.725 5.225 9.725 3.975 0.025 3.975 3.975 3.975 3.975 0 3.975 9.7306 2.775 0 3.975 9.7306 3.975 9.7306 3.975 9.7306 3.975 9.725 3.975 9.725 3.975 9.725 3.975 9.725 3.975 0 2.775 9.725 3.975 Z m 18 18 18 18 18 18 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 ∆m max en ∆m max en Y X 0.54% 0.49% 0.58% 0.98% 1.09% 0.88% 0.44% 0.40% 0.47% 1.00% 1.08% 0.93% 0.03% 0.03% 0.01% 0.03% 0.01% 0.11% 0.10% 0.12% 0.00% 0.00% 0.01% 0.00% 0.01% 0.01% 0.04% 0.09% 0.04% 0.08% 0.05% 0.10% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% CHEQUEO DE IRREGULARIDAD TORSIONAL Story Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 TABLE: Story Max/Avg Displacements Load Case/Combo Direction Maximum Average m m Sx 1 X 0.006012 0.005498 Sx 1 X 0.002798 0.002601 Sx 1 X 0.000184 0.000182 Sx 1 X 0.000029 0.000027 Sx 1 X 0.000023 0.000019 Sx 2 X 0.005518 0.005452 Sx 2 X 0.002592 0.002582 Sx 2 X 0.000196 0.000182 Sx 2 X 0.000038 0.00031 Sx 2 X 0.000025 0.000022 Sx 3 X 0.006506 0.005544 Sx 3 X 0.003023 0.00262 Sx 3 X 0.000199 0.000182 Sx 3 X 0.000036 0.000033 Sx 3 X 0.000014 0.000013 Sy 1 Y 0.011832 0.010255 Sy 1 Y 0.006173 0.005509 Sy 1 Y 0.001221 0.001009 Sy 1 Y 0.000566 0.000527 Sy 1 Y 0.000024 0.000022 Sy 2 Y 0.012811 0.010439 Sy 2 Y 0.006632 0.005464 Sy 2 Y 0.001096 0.001027 Sy 2 Y 0.000506 0.000429 Sy 2 Y 0.000021 0.00002 Sy 3 Y 0.010853 0.01007 Sy 3 Y 0.005715 0.005555 Sy 3 Y 0.001346 0.001152 Sy 3 Y 0.000626 0.000529 Sy 3 Y 0.000029 0.000024 Ratio 1.093 1.076 1.011 1.074 1.211 1.012 1.004 1.077 0.123 1.136 1.174 1.154 1.093 1.091 1.077 1.154 1.121 1.210 1.074 1.091 1.227 1.214 1.067 1.179 1.050 1.078 1.029 1.168 1.183 1.208 5. MATERIALES Los hormigones que conforman las zapatas, columnas, vigas, losas y en general todo el núcleo estructural están especificados con una resistencia a la compresión a los 28 días de: Name Type A615Gr60 Rebar F'C240 Concrete TABLE: Material Properties - Summary E ν Unit Weight Design Strengths tonf/m² tonf/m³ 20389019.16 0.3 7.849 Fy=42184.18 tonf/m², Fu=63276.27 tonf/m² 2091411.01 0.2 2.4028 Fc=2400 tonf/m² 𝐸 = 13500 ∗ √𝑓′𝑐 𝑡𝑜𝑛/𝑚 5 HORMIGÓN ESTRUCTURAL Para todos los elementos estructurales se ha especificado un valor de f’c= 240 Kg/cm2. ACERO DE REFUERZO Acero de refuerzo en varillas con un valor de Fy= 4.200 Kg/cm2, solo se deberá usar acero de refuerzo de dureza natural, y el valor especificado de Fy no podrá ser sustituido con otro por ningún motivo. Para las mallas electro soldada el valor especificado de Fy= 5.000 K/cm2. 6. DISEÑO ESTRUCTURAL Para el diseño estructural de los diferentes elementos estructurales se han utilizado los módulos de diseño del ETABS, y otros programas desarrollados por esta oficina de consultoría. Los códigos de diseño empleados en la presente memoria se mencionan a continuación: NEC SE HM 2015 Norma Ecuatoriana de la Construcción. NEC SE DS 2015 Norma Ecuatoriana de la Construcción. ACI -318 08 American Concrete Institute. 6 SECCIONES ADOPTADAS DISEÑO DE COLUMNAS Secciones adoptadas 7 8 9 DISEÑO DE VIGAS Secciones adoptadas 10 11 LOSA 12 CARGAS ASIGNADAS Se han ingresado las cargas vivas y permanentes según la ocupación en (tabla: Cargas de cálculo) Story Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Story5 Story4 Story3 Story2 Story1 Label F1 F1 F1 F4 F22 F1 F1 F1 F4 F22 TABLE: Shell Loads - Uniform Unique Name Load Pattern Direction 2 16 29 37 45 2 16 29 37 45 Dead Dead Dead Dead Dead Live Live Live Live Live Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Gravity Tabla Cargas asignadas en la estructura 13 Load tonf/m² 0.2 0.35 0.35 0.35 0.35 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 Gráfica de carga muerta asignada a la estructura Gráfica de carga viva asignada a la estructura CARGA SISMICA INGRESADA EN LAS 2 DIRECCIONES (SX+, SX-, SY+, SY-) 14 MODOS DE VIBRACIÓN 15 Case Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal TABLE: Modal Periods and Frequencies Mode Period Frequency Circular Frequency sec cyc/sec rad/sec 1 0.343 2.914 18.3117 2 0.252 3.964 24.9038 3 0.231 4.337 27.2513 4 0.112 8.915 56.0177 5 0.101 9.854 61.9131 6 0.088 11.421 71.7593 7 0.068 14.681 92.2424 8 0.065 15.448 97.0609 9 0.049 20.296 127.5245 10 0.046 21.579 135.5868 11 0.03 32.963 207.1145 12 0.027 37.341 234.6232 Eigenvalue rad²/sec² 335.3169 620.2003 742.6315 3137.9839 3833.2288 5149.3951 8508.6544 9420.8256 16262.4883 18383.7725 42896.4216 55048.045 El primero y el segundo modos de vibrar son de traslación, lo que indica que la estructura está bien configurada y el tercer modo de vibrar es de rotación, los valores de los periodos de traslación indican que la estructura tiene similar rigidez en las dos direcciones ortogonales. SECCIONES ASIGNADAS EN VIGAS 16 17 18 SECCIONES ASIGNADAS EN COLUMNAS Esquema general de sección de columnas. 19 SOLICITACIONES 20 CHEQUEO DE DEFLEXIÓN EN VIGA Cheque analítico para la viga con mayor deflexión observada 𝐿 180 6.86 ∆𝑚á𝑥 = 180 ∆𝑚á𝑥 = ∆𝑚á𝑥 = 0.0381 𝑚 ∆𝑚á𝑥 = 3.81 𝑐𝑚 La deflexión calculada analíticamente es > a la deflexión calculada en el programa ∆𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 > ∆𝑝𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 3.81𝑐𝑚 > 0.1882𝑐𝑚 OK Por lo tanto, la viga analizada a flexión está dentro de la tolerancia calculada. 21 ACERO LONGITUDINAL NOTA: Se aclara que el programa presenta una armadura calculada es decir calcula la armadura en base a las solicitaciones que se presenten en la misma, el mismo no comprueba que la armadura sea menor a la cuantía mínima ni mayor a la cuantía máxima. Para el cálculo de la armadura mínima se utiliza la expresión: 𝜌= 0.85 𝑓´𝑐 2 𝑀𝑢 (1 − √1 − ) 𝑓𝑦 0.85 ∗ 0.9 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 2 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 22 23 24 25 PÓRTICO EJE 1 PÓRTICO EJE 2 2’ 26 PÓRTICO EJE 4-4’ PÓRTICO EJE 5 27 PÓRTICO EJE A PÓRTICO EJE B-B”’ PÓRTICO EJE C-C’ 28 PÓRTICO EJE D PÓRTICO EJE E PÓRTICO EJE F 29 CHEQUEO CONECCIÓN VIGA COLUMNA 30 MATERIAL LIST BY STORY 7. CIMENTACIONES Las casas fueron modeladas y procesadas mediante el programa de computadora basado en los elementos finitos (ETABS) y en base de los resultados y valores de las reacciones a nivel de los apoyos inferiores, se procedió al diseño de la cimentación. Para el diseño de la cimentación se utilizó un programa basado en la teoría de elementos finitos (SAFE) el mismo que toma los valores determinados por el ETABS y en base a estos, se procede a dimensionar los elementos estructurales de soporte del edificio chequeando la demanda sobre el suelo y su posterior diseño estructural. 31 CARGAS AXIALES TRANSMITIDAS A LA CIMENTACIÓN Nv: -10.8 32 33 Nv: -7.20 34 35 Nv: -3.60 36 37 EXPORTACIÓN DEL PROGRAMA ETABS A SAFE PROPIEDADES DEL SUELO Según el estudio de suelos se tiene un suelo tipo D con una capacidad admisible de 14 t/m2, este valor es ingresado al software en la siguiente figura. 38 SECCIONES DE LOS ELEMENTOS ZAPATA AISLADA e=40 cm GEOMETRÍA Nv: -10.8 39 Nv: -7.20 Nv: -3.60 40 COMBINACIONES DE CARGA Comb 1 = D+L Comb 2 = D+L+SX Comb 3 = D+L+SY 41 DESPLAZAMIENTOS Nv: -10.8 Nv: -7.20 42 Nv: -3.60 PRESIONES DEL SUELO La capacidad admisible del suelo sugerido por el estudio de suelos es qa=37.95 T/m, a continuación, se presenta comprueba que las presiones no sean mayores a las admisibles. Nv: -10.8 Comb 1=D+L 43 Comb 2=D+L+SX Comb 3=D+L+SY 44 Nv: -7.20 Comb 1=D+L Comb 2=D+L+SX 45 Comb 3=D+L+SY Nv: -3.60 Comb 1=D+L 46 Comb 2=D+L+SX Comb 3=D+L+SY 47 ACERO DE REFUERZO Nv: -10.8 Sentido X Sentido Y 48 Nv: -7.20 Sentido X Sentido Y 49 Nv: -3.60 Sentido X Sentido Y 50 DEFORMADA CHEQUEO DE PUNZONAMIENTO 51 8. DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN CATTLEYA PROYECTO: Ubicación: Propietario: Sr.Terán edgar PUEMBO Barrio: Fecha: San Pedro de Chiche 21-mar-17 DISEÑO MURO DE CONTENCIÓN Muro de contención en voladizo Propiedades del suelo: f= 27 w= 2,0Ton/m3 f= 0,44 Cah= 0,38 Cph= 2,66 h'=s/w Sobrecarga 3,6 Sobre carga(S): Viva(L): Muerta(D): S= h'= h= h= 5,0 m Pantalla (Cuerpo) P P= 100 240 340 0,17 4,7 kg/m2 kg/m2 kg/m2 m m 1 C ah wh( h 2h' ) 2 P= 8,713468 Ton y= Nivel de terreno Y Y= h 2 3hh' 3h 2h' 1,61 m 1,05 1,4 0,35 Talón Losa de fondo (Tacón) 3,88 0 0,75 Puntal 1,55 L Cah w(h h' ) CALCULO ESTRUCTURAL Especificaciones P= Y= Mu= 8,71 Ton 1,61 m f'c= fy= Wc= 23,85 Ton-m rmax= 0,016 r= 0,008 Mu = Fbd^2 F= b: d= d'= emin.= e.= d= 308 Ton/m2 0,9 1,0 m 0,293 m 0,32 m 0,61 m 0,80 m 0,48 m Seleccionado Resistencia a cortante: apartir de d de la base: h= 0,48 m 4,52 m 52 240 kg/cm2 4200 kg/cm2 2,4 Ton/m3 FVc = F0.53 P= Vu= F= f ' cbd = 8,25 Ton 14,02 Ton 0,85 31,34 Ton FVc > Vu Cumple Investigación de la estabilidad: pesos componentes w1: 4,65 X 0,80 w2: 1,55 X 0,35 w3: 0,80 X 0,25 w4: 0,00 X 1,05 w5: 4,65 X 0,75 Total W Ton 8,93 1,30 0,48 0,00 6,98 17,69 2,4 2,4 2,4 2,0 2,0 X X X X X X m Mr Ton-m 8,93 1,01 0,48 0,00 8,20 18,61 1 0,775 1 0 1,175 Presión total de suelo sobre todo el plano: P= Y= Momento de volcamiento Mo= Distancia resultante a= Tercio medio de la base L/3= Presiones de contacto Para Rv= q1= q2= 10,0 Ton 1,720 m 17,24 Ton-m 0,08 m 0,52 m Fuera del tercio medio 17,7 Ton/m 152,21 Ton/m2 0,00 Ton/m3 Rv Presión de contacto R a q 3a q1 152,21 q 2 0,00 1 2 1,55 L/3 a 0,52 0,08 Factor de seguridad contra volcamiento: 53 1,08 Es amplio L(m) 0,00 0,52 0,08 -0,28 0,00 0,4 0,78 0,80 1,18 1,55 q(Ton/m2) 152,21 101,47 144,60 179,70 152,21 112,93 76,10 73,65 36,82 0,00 SEGURIDAD CONTRA DESLIZAMIENTO f= Cah= Cph= f= f=tan(f)= 27 0,38 2,66 0,44 0,51 Coeficiente de fricción entre concreto y suelo Friccion en el puntal= 0,00 Ton Friccion en el talón y tacón 12,56 Ton Presión de tierra pasiva= 2,94 Ton 15,49 Ton Factor de seguridad contra el deslizamiento: 15,49 10,0 1,55 Aceptable CALCULO DEL REFUERZO En el cuerpo: f'c= 210 kg/cm2 F= 0,9 fy= 4200 kg/cm2 b: 1,0 m Wc= 2,4 Ton/m3 d= 0,48 m d'= 0,32 m Mu = 115,011394 e= 0,80 m Fbd^2 Mu= 23,85Ton-m rmin= 0,0033 r= 0,0028 As= 13,60cm2/m As= 15,84cm2/m Varilla seleccionada: 12,7 Refuerzo vertical en el muro: As= 12 Varillas/m 1,29 cm2 15,48 Usar varillas 12,7 espaciadas Colocar 1 ɸ 12mm a. 0.15m 8,333333 cms Refuerzo cara opuesta r= As= Varilla seleccionada: Refuerzo vertical en el muro: 0,0028 13,5973136 cm2/m 12,7 As= 1,29 cm2 12 Varillas/m Usar varillas 12,7 espaciadas Colocar 1 ɸ 12mm a. 0.15m 54 8,333333 cms Refuerzo horizontal r= 0,002 As= Varilla seleccionada: 9,6 cm2/m 9,5 As= Refuerzo vertical en el muro: 0,71 cm2 15 Varillas/m Usar varillas 9,5 espaciadas Colocar 1 ɸ 10mm a. 0.15m 6,666667 cms Losa del puntal: F= b: d= d'= e= Mu= f'c= fy= Wc= 0,9 1,0 m 0,28 m 0,07 m 0,35 m 0,0 Ton-m Mu = 0,0 Fbd^2 r= 0,0000 rmin= 0,0033 As= 0,00 cm2/m As= 9,24 cm2/m Varilla seleccionada: 12,7 Refuerzo vertical en el muro: As= 1,29 cm2 8 Varillas/m Usar varillas 12,7 espaciadas Colocar 1 ɸ 12mm a. 0.15m Cortante actuante d= 0,28 m L= -0,28 m Vu= 210 kg/cm2 4200 kg/cm2 2,4 Ton/m3 -79,00 Ton Resistencia a cortante del concreto F= FVc= 0,85 18,28 Ton Cumple ING. RAMIRO ERAZO HERNÁNDEZ L.P. 17-520 55 12,5 cms
