"MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ 1.00 ANTECEDENTES Con el desarrollo del presente proyecto se busca beneficiar al distrito de San Miguel de Chaccrampa mediante la ejecución del proyecto "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC”. El diseño Arquitectónico y de Ingeniería proyectado busca satisfacer las necesidades de Salud así como el desarrollo de algunas actividades diversas que se den en el distrito de San Miguel de Chaccrampa. EL diseño de los elementos estructurales del proyecto en mención serán analizadas acorde con las normas vigentes de diseño sismorresistente, concreto armado y norma de albañilería, se realizaron los modelos estructurales correspondientes, teniendo como resultado un comportamiento adecuado según lo estipulado en las Normas antes mencionadas. 2.00 RESUMEN El presente Item describe las edificaciones a ser analizadas: - Modulo I: Estructura de un solo nivel el cual consta de ambientes destinados a consultas al que llamaremos modulo I – Consultorios. La infraestructura consta de elementos de vigas, columnas y techo de concreto, el techo es a dos aguas. V-7 1.10 2.00 1.50 V-7 1.10 2.05 1.50 V-14 1.90 1.95 0.60 V-7 1.10 2.55 1.50 V-12 1.10 1.60 1.50 V-7 1.10 2.30 1.50 V-7 1.10 2.00 1.50 10 P-5 2.55 0.90 09 Á REA ESTERIL - C O N TRO L PREN A TA L PL A N IFIC A C IO N FA M IL IA R C O N SULTO RIO D E ESTERIL IZA C IÓ N (PRS 1 ) Á re a 1 3 .6 5 m 2 V-7 1.90 1.20 0.60 V-7 1.10 0.94 1.50 V-7 1.90 1.65 0.60 V-11 1.90 1.30 0.60 V-7 1.10 0.90 1.50 EXPEN D IO EN UPSS (O D N 1 ) (M ED 1 ) Á re a 1 4 .6 0 m 2 V-7 1.10 1.50 1.50 22 D ISPO SIC IÓ N Y (FA RM 1 a ) Á re a 1 7 .0 0 m 2 M ED IC IN A GEN ERA L (C EYE 1 ) Á re a 0 9 .2 0 m 2 Á re a 1 7 .1 5 m 2 V-12 1.10 1.50 1.50 C O N SULTO RIO D E O D O N TO L O GIA 14 GEN ERA L SS.HH. Á re a 1 5 .3 0 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 NPT +0.05 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 P-3 1.20 2.55 Á re a 0 3 .5 0 m 2 NPT +0.05 P-3 2.55 1.20 P-3 1.20 2.55 P-3 2.55 1.20 P-3 2.55 1.20 P-3 1.20 2.55 1.30 V-5 1.30 2.25 03 P-2 1.60 2.55 PA SA D IZO PA SA D IZO Á re a 5 1 .7 5 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. 2.55 1.20 P-3 P-3 1.20 2.55 UPS C A D EN A D E FRIO 06 Á REA D E C Á M A RA S FRÍA S Á re a 1 5 .0 2 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 05 SA L A D E IN M UN IZA C IO N ES (EN F 1 b ) P-3 2.55 1.20 2.55 1.20 P-3 1.10 V 1.50 3.45 2.55 1.60 P-1 C O N SULTO RIO C RED (C REC IM IEN TO Y D ESA RRO LLO ) SA LA D E ESPERA 2 Á re a 1 6 .4 8 m PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 NPT +0.05 TRIA JE Á re a 1 8 .1 5 m 2 Á re a 0 9 .1 2 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. 04 NPT +0.05 CAMARA FRIA C HA LL Á re a 1 2 .8 2 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. (EN F 1 a ) 1.10 V-9 1.50 1.80 1.20 2.55 P-3 01 TÓ PIC O D E URG EN C IA S Y EM ERG EN C IA PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 P-1 1.80 2.55 (EM G 2 ) C Á re a 2 2 .3 0 m 2 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 V-7 1.10 2.00 1.50 V-8 1.10 3.00 1.50 V-4 1.10 2.40 1.50 V-4 0.50 1.70 2.10 V-4 0.50 1.60 2.10 V-4 1.10 1.60 1.50 V-4 1.10 1.45 1.50 V-4 1.10 1.60 1.50 V-17 1.10 3.00 1.50 25 VERED A - Modulo II: Estructura de un solo nivel el cual consta de ambientes destinados a la Residencia del personal, al que llamaremos modulo II – Vivienda. La infraestructura consta de elementos de vigas, columnas y techo de concreto, el techo es a dos aguas, Que son de dos modelos, una para el tipo I-2 y otra para el tipo I-1, a continuación se muestra el planteamiento de cada uno de los dos modelos. 1 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Vestidores y Baños Personal de Enfermería SALA 00 RESIDENCIA NPT +0.05 SS.HH. Vestidores y baños Personal Médico - V-2 1.10 1.80 1.45 V-4 1.10 1.30 1.45 06 VERED A 01 SALA C OM ED OR P-2 0.80 2.55 PISO PORCELANATO, 0.60 X 0.60, ALTO TRANSITO COLOR BLANCO. NPT +0.05 P-1 0.90 2.55 P-1 0.90 2.55 UPS RESID EN C IA Áre a 7.83 m 2 V-1 1.10 2.00 1.45 P-1 0.90 2.55 P-1 0.90 2.55 P-2 0.80 2.55 V-5 1.10 1.20 1.45 Áre a 15.02 m 2 Áre a 15.20 m 2 V-5 1.10 1.20 1.45 SS.HH. NPT +0.05 V-3 1.10 1.40 1.45 V-6 2.00 1.30 0.55 V-5 1.10 1.20 1.45 Vereda perimétrica de protección 2 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Modulo VI: Adicionalmente se tienen estructuras menores como la caseta de Grupo electrógeno, Tanque elevado; Tanque séptico, cuyo cálculo de la Estructura ya no se presenta en el siguiente informe. Área 04.00 m 2 Área 13.00 m Área 06.20 m 2 - P-3 2.55 1.10 00 ALM ACEN AM IEN TO IN TERM ED IO D E RESID UOS SOLID OS 00 2 GRUPO ELECTROGENO PARA ESTACION ELECTRICA 00 - TABLERO GEN ERAL Modulo III: Estructura de un solo nivel el cual consta de ambientes destinados al grupo electrógeno, tablero general, y servicios de almacenamiento de residuos sólidos. - P-2 2.55 1.20 - Grupo Electrogeno de 5Kva PISO DE CEMENTO PULIDO Y BRUÑADO 3.00 CARÁCTERÍSTICAS DE LAS EDIFICACIONES Las características generales con que cuentas estos módulos y las obras de interconexión de niveles son: Sistema Dual - Albañilería confinada en la dirección Corta y Pórticos de Concreto Armado en la Dirección Larga. El techo es una losa a dos aguas con pendiente 36% a ambos lados. El acabado en los pisos son de losetas y cemento pulido en algunos casos La cobertura sobre la losa está conformada por planchas de teja andina. - 3 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ 4.00 DISEÑO Y CALCULO ESTRUCTURAL A. RESEÑA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PROPUESTO La estructuración es la parte de la ingeniería que consiste en crear, formar la estructura de la infraestructura, a partir de un diseño arquitectónico, que es el que primeramente da luces al comportamiento estructural de la futura infraestructura, siendo este refinado y hasta cambiado por el ingeniero estructural, distribuyendo y ordenando las partes del todo, teniendo en consideración que el comportamiento estructural depende de la estructuración. Generalmente la configuración inicial y la distribución es dirigida a satisfacer los requisitos arquitectónicos y se deja de lado la parte sísmica. Se debe concebir la estructura para que resista todas las cargas a las que estará sometida la edificación durante su vida útil. Para este caso son: cargas debido al peso propio, sobrecarga de diseño normativo, carga por efectos de los sismos. Debido a ello se tendrá que realizar una estructuración de la edificación para que resista adecuadamente tanto las cargas estáticas como las sísmicas. Para la concepción estructural, se ha tenido en consideración los siguientes criterios para lograr una estructura sismo-resistente, y estos son: • Simplicidad y Simetría: Estos términos están íntimamente relacionados a la proporcionalidad de la infraestructura, ya que en el diseño sísmico las proporciones de un edificio pueden ser más importante que su altura, así mismo es importante las formas alargadas y esbeltas son inconvenientes. La simetría es deseable por las mismas razones, ya que la asimetría tiende a producir excentricidades entre el centro de masa y el centro de rigidez, y por lo tanto provoca torsión, esta puede deberse a causas no geométricas como variaciones en la distribución de peso en la estructura simétrica, pero la asimetría casi siempre provocará torsión. Es importante señalar la importancia de que la simetría sea considerada en ambas direcciones, lo cual es muy difícil de encontrar por razones arquitectónicas, para nuestro caso se tiene simetría en una de las direcciones. • La Forma de la Estructura: Para la infraestructura en estudio se tiene una forma adecuada para el análisis estructural, es de forma regular, sus dimensiones son similares. • Rigidez: Muchas son las ventajas que traen al diseñar estructuras rígidas, descongestión de secciones, facilidad constructiva, limitación de daño en la estructura y en elementos no estructurales. Como nuestra estructura es basada en elementos de gran rigideces, no solo limitamos 4 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ su flexibilidad, sino que hacemos que este tenga mayor disipación de energía sísmica. • Elementos no Estructurales: Se debe tener en cuenta en la estructuración la presencia de los elementos no estructurales, especialmente de los muros tabiques, que en ocasiones son los causantes de pérdidas de vidas humanas y pérdidas económicas. Para no tener problemas en la estructuración estos tabiques y otros elementos no estructurales se aíslan de la estructura mediante juntas sísmicas apropiadamente detalladas, cuyo espesor está íntimamente ligado con el máximo desplazamiento relativo de entrepiso; además se les asegura adecuadamente a ellos para evitar su colapso en eventuales sismos. B. CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL Según la Norma Peruana de Estructuras señala que las estructuras deben ser clasificadas como regulares e irregulares con el fin de determinar el procedimiento adecuado de análisis y los valores apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica; en el proyecto se ha considerado como una estructura regular por ser de estructuración simple. El análisis de una estructura ante una excitación sísmica debe tener en cuenta todos los grados de libertad necesarios para representar completamente los posibles modos de deformación y las fuerzas de inercia significativas. Para un Análisis dinámico los grados de libertad se puede reducir a tres dos desplazamientos laterales y un giro alrededor del eje vertical considerando los pisos como diafragmas rígidos. 2 1 3 Fig 01 Grados de libertad Así, para que se pueda asumir que una losa trabaja como diafragma rígido, se debe reunir ciertas condiciones: - Simetría 5 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ - Rigidez torsional Continuidad Robustez 5.00 PRE-DIMENSIONAMIENTO El Predimensionamiento de los elementos estructurales comprende las características geométricas para determinar la robustez de estas, para que puedan cumplir su función prevista con un grado de seguridad razonable y a un costo mínimo en condición de servicio. Se deberán conocer las características físicas (pesos, etc) y mecánicas (áreas, inercias, etc.) de los elementos; las físicas para determinar el peso de la edificación; imprescindible para conocer la respuesta de esta ante las acciones del sismo y las mecánicas requeridas para el análisis estructural. El presente capitulo desarrolla el predimensionamiento de los diferentes elementos estructurales considerando los criterios y recomendaciones que son de uso práctico además esta etapa es una de las más importantes en el proceso de diseño de la edificación ya que de no predimensionar correctamente se repite el ciclo. A. PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS Las losas aligeradas, macizas, unidireccionales, en dos direcciones, nervadas, etc. Constituyen en la estructura de los techos; los cuales en unión con las vigas conforman un diafragma, el mismo que al amarrar a los pórticos que están compuestos por columnas y placas, permita una adecuada distribución de las cargas laterales entre si; también se debe tener en cuenta: Que las viguetas estén en dirección de la menor luz del paño, que las viguetas sean perpendiculares a la dirección de los tabiques y evitar en lo posible el uso de vigas chatas. Tratar de cargar las placas, puesto que están sometidos a grandes cortantes y la carga axial que soporten favorece en su resistencia ultima en caso de sismo. De acuerdo a esto predimensionamos las losas aligeradas, tomando en cuenta que no va a calculase deflexiones provenientes de un dimensionamiento esbelto de losas, El Reglamento Nacional de Construcciones para no chequear deflexiones, el cual indica que en losas aligeradas conformadas por viguetas de 10 cm de ancho, bloques de ladrillo de 30 cm de ancho y losa superior de 5 cm, considera el siguiente criterio práctico: h Dónde: L 25 h : Peralte de la losa. 6 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ L : Luz libre más el espesor del aligerado, sin que este sobrepase la distancia entre ejes B. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Al predimensionar un elemento estructural se debe tomar en cuenta aspectos importantes como el económico y el arquitectónico, así podemos mencionar que el dimensionando secciones de menor altura la cuantía de acero es mayor, igualmente si dimensionamos las vigas desde un aspecto económico cambiando las secciones de acuerdo a una necesidad estructural se perdería la vista arquitectónica del conjunto, así pues se debe armonizas las secciones de tal manera que nos muestre la estructura equilibrada en estos aspectos. Para determinar el peralte de estos elementos se cuenta con un criterio práctico y efectivo, el cual considera para vigas principales un peralte (h) del orden de 1/10mo. a 1/12vo. de la longitud de la viga entre ejes de apoyo y de 1/8vo para depósitos y para el ancho respectivo se considera del 50 a 60% del peralte hallado o 1/20vo del ancho tributario que tiene la viga. Las vigas secundarias pueden tener un peralte mucho menor que ya no reciben carga importante, sin embargo, si se tiene en cuenta lo importante que resultan los esfuerzos de sismo no deben reducirse mucho dicho peralte puesto que se originaría pérdida de rigidez lateral. Para este caso consideraremos un peralte de 1/14 avo de la luz entre ejes, disponiéndose de un ancho igual que el caso de vigas principales. C. PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS. En esta etapa el predimensionamiento de columnas es muy importante, de no realizarla correctamente el error se consigue en la etapa de diseño, además son elementos sometidos a carga axial y momento flector las cuales tienen que ser dimensionadas considerando los dos efectos simultáneamente, tratando de evaluar cual de los dos es el que gobierna el dimensionamiento. Para nuestro caso por ser una estructura con sistema mixto de pórticos y muros de corte en las dos direcciones, la rigidez lateral y la resistencia horizontal van a estar principalmente controladas por los muros de corte, los momentos debido a sismo en las columnas se reducen significativamente por lo que es posible usar la siguiente regla de las función de las cargas de servicio para el área de concreto requerida. Ácolumna Dónde: analizado P ( Servicio ) ( * f ' c) P : Es el peso del área tributaria acumulada en el nivel 7 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ y además tiene el valor de: = 0.45 en columnas centrales. = 0.35 en columnas exteriores. D. PREDIMENSIONAMIENTO DE PLACAS. En forma práctica es difícil poder fijar un predimensionamiento para muros de corte (placas), ya que su función principal es absorber las fuerzas de sismo mientras más abundantes e importantes sean, tomarán un mayor porcentaje del cortante sísmico total, aliviando más a los pórticos. Esto significa que podría prescindirse de las placas si se desea, que los pórticos tomen el 100% del sismo, sin embargo, el considerar edificaciones solamente con pórticos hace que se obtengan deformaciones laterales muy importantes, lo cual no es conveniente por lo que es ideal combinar placas y pórticos de acuerdo con las posibilidades arquitectónicas, con lo cual se puede obtener un balance adecuado en la distribución de los esfuerzos y se controla la flexibilidad de la edificación. Según la Norma Técnica de Edificación E-060 los muros de corte pueden tener un mínimo de 10 cm. de espesor y en el caso de muros de corte coincidentes con exteriores de sótano, el espesor mínimo será de 20 cm. E. PREDIMENSIONAMIENTO DE ESCALERAS. Las escaleras en la edificación se comportan como losas macizas en una dirección por lo cual tenemos. h L 25 . F. ESTRUCTURACION FINAL La estructuración final cumple con todos los requisitos de continuidad, ductilidad, rigidez lateral, así mismo los elementos estructurales cumplen satisfactoriamente las secciones propuestas para su posterior análisis estructural, en el proceso de análisis se ha ido mejorando el modelo a analizar. Del predimensionamiento inicial ha variado en algunas secciones de las columnas y vigas. 8 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ MODELAMIENTO EN ETABS MODULO I. Fig 02 Modulo I – 3D Arriba; ejes transversales(y-y), abajo ejes longitudinales (x-x) 9 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ MODULO II Fig 07 Modulo II – 3D 10 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 08 Modulo II –Ejes Transversales 11 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 09 Modulo II –Longitudinales MODULO III Fig 10 Modulo III – 3D 12 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 11 Vista Transversal y Longitudinal Modulo III 6.00 MEMORIA DE CALCULO A. BASES LEGALES Para estructuras de Concreto Armado, el desarrollo del presente trabajo se basa en las siguientes normas y reglamentos: Normas Peruanas de Estructuras: Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020 Norma Técnica de Edificación de Concreto Armado E.060 Norma Técnica de Suelos y Cimentación E.050 Norma Técnica de Diseño Sismorresistente E.030 Norma Técnica de Albañilería E.070 Norma de construcciones en concreto estructural ACI 318-05. B. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Concreto Resistencia a la compresión Módulo de elasticidad = 210Kg/ cm2 𝐄 = 𝟏𝟓𝟎𝟎𝟎 × √𝟐𝟏𝟎= 217370Kg/cm2 Acero Resistencia a la fluencia del acero grado 60 fy= 4200 Kg/cm2 Albañilería Ladrillos King Kong de arcilla (muro de cabeza) Resistencia a la compresión Resistencia al corte Módulo de elasticidad Módulo de corte f’m= 35 Kg/cm2 V’m=5.1 Kg/cm2 Em=500f’m= 17500 kg/cm2 Gm=0.40 Em = 7000 kg/cm2 13 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Módulo de Poisson 0.25 Terreno Capacidad portante del terreno : - P.S. P.S. P.S. P.S. Chaccrampa Iglesia Pata San Juan de Pampas Santiago de Yanacullo qadm= 0.60 Kg/cm2. qadm=1.41 Kg/cm2 qadm=1.01 Kg/cm2 qadm=0.90 Kg/cm2 C. CARGAS DE DISEÑO El análisis de los elementos estructurales se ha realizado con las siguientes cargas de diseño: - - - - Carga Permanente o Muerta (D), que incluye el peso propio de la estructura, así como el peso de los elementos auxiliares (correas, riostras, etc) y el material de cobertura. Carga Viva (L), que considera las cargas vivas de techo, básicamente incluye la posible acumulación de nieve, y además las cargas de montaje o proceso constructivo. Carga de Viento (W), calculada de acuerdo con lo estipulado en la Norma Técnica de Edificación de Cargas, en el numeral 5 Cargas Debidas al Viento, la misma que fue aplicada a los elementos estructurales de la cobertura. Carga de Sismo (Q), que consiste en establecer las fuerzas horizontales que actuaran en la edificación, de acuerdo a los parámetros establecidos en las Normas Peruanas de Estructuras – Norma E-30. D. COMBINACIONES DE CARGA: Para Estructuras de Concreto Armado la norma E-060 nos da no solo las combinaciones necesarias sino también los factores de amplificación (resistencia requerida por cargas últimas) estas son: 1.40 CM + 1.70 CV 1.25 CM + 1.25 CV ± CS 0.9 CM ± 1.25 CS Donde: CM = carga muerta CV = carga viva CS = carga por sismo. 14 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ E. METRADO DE CARGAS CARGA MUERTA Para el diseño de este proyecto se adoptó lo establecido según la norma E-020 del RNC el cual nos proporciona algunos pesos unitarios para calcular la carga muerta, en nuestro caso tenemos: Tabla 01 Ladrillo hueco (h=15 cm) 8.6 kg/und Concreto armado 2400 kg/m3 Muro de albañilería hueca 1800 kg/m3 Mortero de cemento 2000 kg/m3 Piso terminado (pt) kg/m2 80 - 100 - CARGAS VIVAS DE PISO O USO. La carga de piso que se va a aplicar a un área determinada de una edificación depende de su pretendida utilización u ocupación. Estas cargas se deben a los seres humanos, al equipo, al almacenamiento en general, a los automóviles, etc, debido a que estas cargas son de naturaleza aleatoria, no hay una forma precisa para aplicar las cargas reales a un área dada. Por esa razón se especifican como cargas distribuidas uniformemente en el área. Cabe indicar que estas cargas son extremamente conservadoras debido a la incertidumbre acerca de cómo pudieran distribuirse las cargas reales. La norma E020 nos da cargas distribuidas para distintos tipos de ocupación o uso. - CARGAS DE SISMO Las consideraciones adoptadas para poder realizar un análisis dinámico en la edificación son mediante movimientos de superposición espectral, es decir basado en la utilización de periodos naturales y modos de vibración que podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura. Entre los parámetros de sitio usados y establecidos por la norma sismo resistente E.030 son: 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. 15 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ 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. Para el presente estudio la zona en la que está ubicada la edificación corresponde a la ZONA3 y su factor de zona Z=0,35 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 (S3) Suelos Flexibles o con estratos de gran espesor, donde el periodo predominante Tp asociado con este tipo de suelo se considera Tp=1.0 y TL=1.6 seg y el factor de amplificación del suelo se considera S=1.4. 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 la edificación., se considera una edificación esencial tipo A (CENTROS de SALUD), por lo tanto su factor de importancia es igual U=1.5 que se tomó para el diseño. 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. El sistema de estructuración de la edificación en la dirección X-X dirección longitudinal es una estructura compuesta por pórticos de concreto armado (a porticado), por lo tanto el factor de reducción R=8. El sistema de estructuración de la edificación en la dirección Y-Y transversal es una estructura compuesta por muros de albañilería (albañilería confinada), por lo tanto el factor de reducción R=3. Aceleración espectral 16 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Para poder calcular la aceleración espectral para cada una de las direcciones analizadas se utiliza un espectro inelástico de pseudoaceleraciones definido por: 𝑆𝑎 = 𝑍𝑈𝐶𝑆 ∗𝑔 𝑅 Donde: Z = 0.35 (Zona 3) U = 1.5 (Categoría A) S = 1.2 (Suelos Flexibles o con estratos de gran espesor) Tp = 1.0, TL=1.6 (Periodo del suelo S3) R x = 8 (Sistema estructural a porticado) R y = 3 (Sistema estructural a albañilería confinada) g = 9.81(Aceleración de la gravedad m/seg2) C = 2.5 x (Tp/T); C<= 2.5 (C: Factor de amplificación sísmica) Con estos parámetros sismo resistente se elaboró el espectro inelástico de pseudo aceleraciones de acuerdo a la norma E.030 para realizar el análisis lineal dinámico. ESPECTRO DE DISEÑO - NTE E.030 Actualizada Región : Provincia : Distrito : Categoría : Zona : Suelo : Sistema Estructural : Verificación de Irregularidad : Apurimac Andahuaylas san Miguel de Chaccrampa A2 Z3 S3 Concreto Armado, Pórticos Irregular en Planta Irregular en Altura T 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.6 2 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 C 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.5625 1 0.64 0.444444 0.25 0.16 0.111111 0.081633 0.0625 0.049383 0.04 Ip = 1.0000 Ia = 0.7500 ZUCS/R 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.2625 0.1640625 0.105 0.0672 0.04666667 0.02625 0.0168 0.01166667 0.00857143 0.0065625 0.00518519 0.0042 Sv 0 0.0008356 0.0016711 0.0025067 0.0033423 0.0041778 0.0050134 0.0058489 0.0066845 0.0075201 0.0083556 0.0104445 0.0125335 0.0146224 0.0167113 0.0188002 0.0208891 0.022978 0.0250669 0.0271558 0.0292447 0.0313336 0.0334225 0.0355114 0.0376004 0.0396893 0.0417782 0.0417782 0.0334225 0.026738 0.0222817 0.0167113 0.013369 0.0111408 0.0095493 0.0083556 0.0074272 0.0066845 Z = 0.35 U = 1.50 S = 1.20 Tp = 1.00 TL = 1.60 R o = 8.0 R = 6.00 Sd T 0 1.00 2.6597E-06 1.00 1.0639E-05 1.60 ™ 2.3937E-05 1.60 4.2555E-05 6.6492E-05 9.5749E-05 Tp 0.00013032 TL 0.00017022 0.00021543 0.00026597 0.00041558 0.00059843 0.00081453 0.00106387 0.00134646 0.0016623 0.00201138 0.00239371 0.00280929 0.00325811 0.00374018 0.00425549 0.00480405 0.00538585 0.00600091 0.0066492 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 0.01063872 Sa/g 0 0.26 0 0.16 C ω 6.283185 6.283185 3.926991 3.926991 Sv 0 0.04177817 0 0.04177817 Sd 0 0.0066492 0 0.01063872 C/R 2.5 0.416667 1.56 0.260417 17 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Espectro Inelástico 0,8 Tp = 1.00 0,7 0,6 Sa/g 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 2 4 6 8 10 Periodo, T(s) Fig 24 Espectro de Pseudo Aceleraciones X-X Pórticos 18 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ ESPECTRO DE DISEÑO - NTE E.030 Actualizada Apurimac Andahuaylas san Miguel de Chaccrampa A2 Z3 S3 Z = 0.35 U = 1.50 S = 1.20 Tp = 1.00 TL = 1.60 R o = 3.0 R = 2.25 Albañilería Armada o Confinada Irregular en Planta Irregular en Altura T 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.6 2 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 Ip = 1.0000 Ia = 0.7500 C 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 1.5625 1 0.64 0.444444 0.25 0.16 0.111111 0.081633 0.0625 0.049383 0.04 ZUCS/R 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.4375 0.28 0.1792 0.12444444 0.07 0.0448 0.03111111 0.02285714 0.0175 0.01382716 0.0112 Sv 0 0.0022282 0.0044563 0.0066845 0.0089127 0.0111408 0.013369 0.0155972 0.0178254 0.0200535 0.0222817 0.0278521 0.0334225 0.038993 0.0445634 0.0501338 0.0557042 0.0612747 0.0668451 0.0724155 0.0779859 0.0835563 0.0891268 0.0946972 0.1002676 0.105838 0.1114085 0.1114085 0.0891268 0.0713014 0.0594178 0.0445634 0.0356507 0.0297089 0.0254648 0.0222817 0.0198059 0.0178254 Sd T 0 1.00 7.0925E-06 1.00 2.837E-05 ™ 1.60 6.3832E-05 1.60 0.00011348 0.00017731 0.00025533 Tp 0.00034753 TL 0.00045392 0.00057449 0.00070925 0.0011082 0.00159581 0.00217207 0.00283699 0.00359057 0.0044328 0.00536369 0.00638323 0.00749144 0.00868829 0.0099738 0.01134797 0.0128108 0.01436228 0.01600241 0.01773121 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 0.02836993 Sa/g 0 0.7 0 0.44 C ω 6.283185 6.283185 3.926991 3.926991 Sv 0 0.11140846 0 0.11140846 Sd 0 0.01773121 0 0.02836993 C/R 2.5 1.111111 1.56 0.694444 Espectro Inelástico 0,8 Tp = 1.00 0,7 0,6 0,5 Sa/g Región : Provincia : Distrito : Categoría : Zona : Suelo : Sistema Estructural : Verificación de Irregularidad : 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 2 4 6 8 10 Periodo, T(s) 19 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 25 Espectro de Pseudo Aceleraciones Y-Y Albañileria - DESPLAZAMIENTOS LATERALES PERMISIBLES Se refiere al máximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado de acuerdo a lo indicado en el artículo 16.4 de la norma E.030 en donde los desplazamientos laterales se calculan multiplicando por 0.75 R los obtenidos del análisis lineal elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas por el coeficiente Rx=8, Ry=3 El máximo desplazamiento relativo de entrepiso en la dirección X-X y Y-Y no debe exceder de 0.007 y 0.005 respectivamente, según lo que indica la norma sismo resistente E.030. F. ANÁLISIS SISMO RESISTENTE DE LA ESTRUCTURA De acuerdo a los procedimientos señalados y tomando en cuenta las características de los materiales y cargas que actúan sobre la estructura e influyen en el comportamiento de la misma ante las solicitaciones sísmicas, se muestra a continuación el análisis realizado. - Modelo estructural adoptado El comportamiento dinámico de las estructuras se determina mediante la generación de los modelos matemáticos que consideren la contribución de los elementos estructurales en la determinación de la rigidez lateral de cada nivel de la estructura, los cuales son básicamente columnas y placas de concreto armado. Las fuerzas de los sismos son del tipo inercial y proporcional a su peso, por lo que es necesario precisar la cantidad y distribución de fuerzas en las masas de la estructura. La estructura ha sido analizada con losa supuesta como infinitamente rígida frente a las acciones en su plano Los apoyos han sido considerados como empotrados en el suelo. - Análisis Modal De La Estructura Según los lineamientos de la norma de diseño sismo resistente E.030 que forma parte del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y considerando las cargas indicadas anteriormente se ha hecho el análisis modal de la estructura total. Para el cálculo del peso de la estructura se ha considerado el 100% de la carga muerta y debido a la importancia de la edificación se ha considerado el 25% de la carga viva, por tratarse de una edificación común tipo A. El programa ETABS calcula los periodos para cada modo de vibración de la estructura. En el análisis tridimensional se ha empleado la superposición de los modos de vibración representativos de la estructura siguiendo el criterio de combinación indicado por la Norma E.030. 20 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ m r 0.25 ri 0.75 i 1 m r i 1 2 i En la siguiente tabla se muestran los resultados de los cortantes en la base, tanto para el análisis estático como el dinámico, en su respetiva dirección: MODULO I TABLE: Story Forces Story Load Case/Combo Location STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 sismo x XX Max YY Max sismo y P tonf Bottom Bottom Bottom Bottom 0 0 0 0 VX VY T MX MY tonf tonf tonf-m tonf-m tonf-m -26.1503 0 206.5552 -9.336E-07 -120.1169 27.2293 0.6461 228.9462 2.8798 124.9087 2.2615 73.2452 970.8241 326.4788 11.241 0 -69.734 -961.2432 320.3116 -0.000004615 TABLE: Joint Displacements - Absolute Story Load Case/Combo UX UY UZ RX RY RZ mm mm mm rad rad rad STORY1 YY Max 0.0244 0.8 0.009662 0.000032 0.000003 0.000044 STORY1 XX Max 0.7 0.03547 0.01667 0.00001 0.000006 0.000005 MODULO II TABLE: Story Forces Story Load Case/Combo STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 sismo x XX Max YY Max sismo y Location Bottom Bottom Bottom Bottom VX tonf -14.4524 15.1106 0.1401 0 VY tonf 0 0.04 47.0728 -38.5398 T tonf-m 61.6388 64.68 469.4375 -309.0338 21 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 28 Espectro de Pseudo Aceleraciones X-X Fig 29 Espectro de Pseudo Aceleraciones Y-Y TABLE: Joint Displacements - Absolute Story Label Unique Name Load Case/Combo STORY1 STORY1 64 67 68 YY Max 69 XX Max UX UY mm mm 1.5 3.5 1.3 0.003676 UZ mm 1.9 0.001386 RX RY rad rad 0.001977 0.00063 0.000001 0.000008 RZ rad 0.000491 0.000002 MODULO III TABLE: Story Forces Story Load Case/Combo STORY1 STORY1 STORY1 STORY1 sismo x XX Max YY Max sismo y Location Bottom Bottom Bottom Bottom VX tonf -8.1666 11.0834 0.0056 0 VY tonf 0 0.0195 3.2045 -3.0625 Fig 30 Espectro de Pseudo Aceleraciones X-X 22 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 31 Espectro de Pseudo Aceleraciones Y-Y - Desplazamientos y distorsiones El máximo desplazamiento relativo de entrepiso calculado según lo descrito líneas anteriores no debe sobrepasar el límite igual a 0.007 para concreto y 0.005 para albañilería de acuerdo a las consideraciones consideradas. 𝐷𝐼𝐹𝑥0,75𝑥𝑅 𝐻𝑖 ≤ 0,007, 23 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ MODULO I EJE X-X ENTREPISO STORY 1 D(cm) EJE Y-Y ENTREPISO STORY 1 D(cm) - Δ=D*0.75R(cm) 0.07 0.08 &(cm)=Δi-1-Δi 0.42 ¥=Δ/H 0.42 CONTROL 0.00074 OK DEL=D*0.75R(cm) &(cm)=DELi-e-DELi ¥=DEL/H CONTROL 0.18 0.18 0.00032 OK Verificación de la fuerza cortante mínima. TABLE: Base Reactions ESTRUCTURA FUERZA MODULO I Sismo XX Sismo YY FZ tonf 454.41 23.39 477.81 Load Case/Combo DEAD LIVE TOTAL COEFICIENTE SISMICO ESTATICO 26.15 0.196875 69.734 0.525 X-X Y-Y PESO ESTRUC. CORTANTE ESTATICO 477.81 477.81 94.068844 250.85025 % FACTOR DE CORRECCION 27.80% 27.80% 2.60 2.60 MODULO II EJE X-X ENTREPISO STORY 1 D(cm) EJE Y-Y ENTREPISO STORY 1 D(cm) Δ=D*0.75R(cm) 0.13 0.35 &(cm)=Δi-1-Δi 0.78 ¥=Δ/H 0.78 CONTROL 0.00137 OK DEL=D*0.75R(cm) &(cm)=DELi-e-DELi ¥=DEL/H CONTROL 0.79 0.79 0.00139 OK TABLE: Base Reactions Load Case/Combo FZ tonf DEAD 156.64 LIVE 10.50 TOTAL 167.15 ESTRUCTURA FUERZA MODULO I Sismo XX Sismo YY X-X 14.5 COEFICIENTE SISMICO ESTATICO 0.196875 38.54 0.525 Y-Y PESO ESTRUC. 167.15 167.15 CORTANTE ESTATICO 32.907656 87.75375 % FACTOR DE CORRECCION 44.06% 43.92% 1.27 1.28 MODULO III EJE X-X ENTREPISO STORY 1 D(cm) EJE Y-Y ENTREPISO STORY 1 D(cm) Δ=D*0.75R(cm) 0.01 0.013 &(cm)=Δi-1-Δi 0.06 ¥=Δ/H 0.06 CONTROL 0.00011 OK DEL=D*0.75R(cm) &(cm)=DELi-e-DELi ¥=DEL/H CONTROL 0.03 0.03 0.00005 OK 24 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ TABLE: Base Reactions Load Case/Combo FZ tonf DEAD 35.2047 LIVE 2.112 TOTAL 37.3167 ESTRUCTURA FUERZA MODULO I Sismo XX Sismo YY X-X 8.17 COEFICIENTE PESO CORTANTE SISMICO ESTRUC. ESTATICO ESTATICO 0.525 37.32 19.593 3.06 0.196875 37.32 7.347375 Y-Y % FACTOR DE CORRECCION 41.70% 41.65% 1.40 1.40 G. ANALISIS ESTRUCTURAL ESTRUCTURA PRINCIPAL El modelo matemático para la estructura principal consiste en un sistema tridimensional de elementos verticales y horizontales (elementos en flexo compresión), que tienen como condiciones de borde un sistema articulado, empotrado y/o movil, según sea el modelo presentado. El análisis se ha realizado para los casos de carga y combinaciones descritos en el item 1.4.3. Como ejemplo se muestran los resultados de Análisis, (Procesados en el Programa ETABS 2000 Ver 10.0.1): MODULO I 25 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 34 Diagrama de Envolventes de momentos Fig 34 Diagrama de Fuerzas cortantes 26 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ MODULO II Fig 35 Diagrama de Envolventes de momentos y fuerza cortante MODULO III 27 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Fig 36 Diagrama de Envolventes de momentos MODULO IV Fig 37 Diagrama de Envolventes de momentos ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS Y LOSA ALIGERADA 28 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Las vigas que conforman los pórticos, se han dimensionado con un peralte total que es 1/10 a 1/12 de la luz natural, esto para no chequear las deflexiones que puedan tener en condiciones de servicio. La base de las mismas, son entre el 30% a 50% del peralte, o lo que es lo mismo 1/20 de la luz natural. El ancho mínimo de una viga sismorresistente es 25cm. Las vigas de concreto reforzado sometidas a cargas, tienen un eje neutro que delimita los esfuerzos de tracción con los esfuerzos de compresión, el concreto no trabaja a tracción, por lo tanto en estas zonas debe colocarse el acero de refuerzo adecuado. El porcentaje de acero con que reforzar las vigas (cuantía “p”), se obtienen por la siguiente expresión. (OLLF 1996) 0.85 * fc * 1 fy 2.61* Mu 1 fc * b * d 2 As * b * d p : cuantía. fc : Resistencia a la compresión del concreto (kg./cm.²) fy : Módulo para la fluencia del acero de refuerzo (kg./cm.²) Mu : Momento último de diseño actuante, del análisis estructural (kg.cm.) b : base de la viga (cm.) d : peralte efectivo de la viga (cm.) As : área de acero requerida por flexión. La cuantía para vigas simplemente reforzadas (caso natural), debe ser menor que la cuantía balanceada para asegurarnos una falla sub reforzada (dúctil), y debe ser superior a la cuantía mínima. Para que las vigas tengan una falla adecuada por flexión o ductilidad del acero longitudinal, es imprescindible asegurarnos que la resistencia al corte sea superior que la resistencia a la flexión. Por este motivo el acero por corte (estribaje), debe obtenerse A PARTIR DEL ACERO LONGITUDINAL COLOCADO REALMENTE. Asimismo, el análisis es Nominal y no el Último, dando un margen de seguridad mayor para corte, y todavía se le carga a la viga con una carga última adicional que 29 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ contempla 1.25 de la carga muerta y viva. De esta forma se obtienen los CORTANTES ÚLTIMOS A PARTIR DE LA RESISTENCIA NOMINAL EN FLEXIÓN. a Mn As * fy * (d ) 2 As * fy a 0.85 * fc * b Mn : Momento nominal proveniente de los aceros longitudinales en la cara (kg.-cm.) As : Acero de refuerzo longitudinal colocado (cm.²) a : profundidad del bloque comprimido equivalente (cm.) Vu Mn1 Mn2 Ln Vc 0.53 * fc * b * d Vs Vu Vc Vu : Cortante último actuante sismorresistente (Tn.) Ln : longitud normal de la viga entre caras de los apoyos (m.) Vc : Cortante absorbido por el concreto (kg.) Vs : Cortante absorbido por el acero de refuerzo (kg.) s Av * fy * d Vs Av: área del acero (doble) de acero usado para soportar el corte (cm²) s : separación de dos estribos a una distancia “d” de la cara del apoyo Debe tenerse en cuenta, que los requisitos sismorresistentes, mínimos exigidos, contemplan un diámetro mínimo para refuerzo transversal (estribos), de 3/8”, establece una zona de confinamiento, situado en los extremos de la viga, zona en la cual los refuerzos a base de estribos deben tener una separación mínima del 25% del peralte efectivo, 8 veces el diámetro de la barra longitudinal más del delgada o los 12cm. Fuera de la zona de confinamiento, la separación de los estribos máxima es el 50% del peralte efectivo, el primer estribo debe estar colocado a 5cm. 30 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ ANALISIS Y DISEÑO DE COLUMNAS Análisis de Columnas y Muros de cortante Las columnas y muros de corte se han predimensionado de tal manera de otorgarle adecuada rigidez lateral al sistema en las direcciones principales XX y YY. Son los elementos principales que darán la resistencia y la rigidez a la estructura, su importancia es tal que estos elementos NO DEBEN FALLAR, para ello deben tener peraltes adecuados por lo menos el 80% del peralte de las vigas concurrentes, para que en estos elementos verticales no puedan formarse rótulas plásticas. Análisis de Columnas y Placas Sismorresistentes por Flexo-compresión Los elementos verticales trabajan fundamentalmente a FLEXOCOMPRESIÓN, en los dos ejes (flexo compresión biaxial). Existen dos formas de diseñar una columna o una placa, por DISEÑO propiamente dicho o por COMPROBACIÓN, de las dos maneras, en esta memoria, utilizaremos la comprobación con la utilización de Diagramas de esfuerzos y deformaciones que darán la resistencia Nominal de la columna con un determinado acero, generando un diagrama de Interacción, en las direcciones principales. Análisis de Columnas y Placas Sismorresistentes por ESFUERZO CORTANTE Se utiliza el mismo criterio utilizado en las vigas sismorresistentes, lo que se busca es que los elementos en caso de fallar, puedan hacerlo en el rango plástico, pero la falla debe ser de carácter dúctil, y NUNCA UNA FALLA FRÁGIL, por lo tanto la resistencia de las columnas debe ser mayor para el corte que para la flexión. Por tal motivo a partir del acero longitudinal colocado realmente, se obtienen las resistencias nominales (Momentos nominales) de las columnas y placas, y de estas se obtiene los cortantes últimos (Vu). Para esta operación se utiliza nuevamente el diagrama de interacción de fuerza axial vs. flexión. De esta manera se obtendrán exactamente una resistencia al corte (estribaje o espirales), superior que la resistencia a la flexión. Vu 2 * Mn Vu Vs Vc Ln Vc 0.53 * fc * b * d 31 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Mn: Momento nominal proveniente del diagrama de interacción pasando por el punto más crítico (Tn-m.) Vu : Cortante último actuante sismorresistente (Tn.) Ln : longitud normal de la columna entre caras de los apoyos (m.) Vc : Cortante absorbido por el concreto (kg.) Vs : Cortante absorbido por el acero de refuerzo (kg.) s Av * fy * d Vs Av: área del acero (doble) de acero usado para soportar el corte (cm²) s : separación de dos estribos a una distancia “d” de la cara del apoyo RESUMEN DE DISEÑO MODULO I Diseño de vigas y columna Eje Longitudinal, transversal Típico) Acero longitudinal Acero de estribo 32 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ MODULO II Diseño de vigas y columna Eje A-A Acero longitudinal 33 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Acero de estribo MODULO III Diseño de vigas y columna Eje representativo transversal y longitudinal Acero longitudinal 34 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Acero estribo ANALISIS Y DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN Cimentaciones: Todas las cargas: gravitacionales (carga muerta y viva), así como las cargas dinámicas de sismo, son soportadas por las vigas, columnas y muros y finalmente son todas estas transmitidas al terreno de fundación a través de estructuras de soporte que conforman la cimentación. Los principales tipos de cimentaciones son las Zapatas en sus 3 formas, zapatas aisladas, zapatas combinadas, y la cimentación profunda (pilotes), y en algunos casos la losa de cimentación que es una gran zapata combinada. Para el presente trabajo se ha tomado las reacciones en la base de cada modelo con lo que se ha dimensionado las zapatas para cada uno de los puestos de salud haciendo uso de plantillas en exel, algunos resultados se anexan al presente informe. 35 de "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Para el Módulo I Story BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE Joint Label Unique Name Load Case/Combo 5 5 33 33 42 42 44 44 59 59 60 60 62 62 63 63 76 76 77 77 78 78 79 79 86 86 91 91 92 92 94 94 101 101 4 4 6 6 8 8 10 10 142 142 143 143 144 144 145 145 155 155 156 156 157 157 158 158 168 168 179 179 180 180 182 182 189 189 COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV COMB10 Max SERV FX tonf -0.1838 -0.2236 0.26 0.1826 0.1404 0.0994 -0.0671 -0.0771 0.1424 0.1004 -0.0364 -0.0436 1.4359 1.0173 0.0389 0.0274 0.0736 0.052 0.0189 0.0133 -0.0563 -0.0649 0.02 0.0143 1.2532 0.8871 -0.0241 -0.0267 -0.0064 -0.0069 -0.0667 -0.0713 0.0153 0.011 FY tonf -0.6011 -0.7027 0.9576 0.6796 -0.7796 -0.8945 1.1916 0.8452 -0.6833 -0.8061 0.8479 0.6023 -0.0057 -0.0072 -0.0655 -0.0783 -0.812 -0.9532 1.2023 0.8524 -0.643 -0.7409 0.3549 0.2534 0.4821 0.3384 0.0707 0.0496 0.0262 0.0183 0.545 0.3856 -0.6923 -0.8039 FZ MX MY MZ tonf tonf-m tonf-m tonf-m 11.8592 0.0041 -0.3806 0.0315 8.3736 0.003 -0.4628 0.0221 13.6113 -0.0104 0.5792 0.0598 9.639 -0.0142 0.4067 0.0419 15.9656 -0.0867 0.2895 -0.0018 11.3242 -0.1021 0.205 -0.0014 16.1815 0.2109 -0.1446 -0.0089 11.4635 0.1481 -0.1662 -0.0103 13.994 -0.0019 0.2953 -0.0071 9.8651 -0.0025 0.2082 -0.0085 13.0076 -0.0162 -0.0892 -0.0005 9.2052 -0.0209 -0.1067 -0.0004 17.9195 0.0352 -0.0316 0.0085 12.7011 0.0246 -0.0363 0.006 21.9628 0.1439 0.0602 -0.0006 15.5174 0.1013 0.0424 -0.0006 17.5593 -0.0267 0.1495 -0.004 12.3865 -0.033 0.1056 -0.0047 19.0329 0.0161 0.0042 -0.0496 13.4703 0.0114 0.0029 -0.0603 12.3522 -0.0579 -0.3035 0.1036 8.7523 -0.0694 -0.3519 0.0732 14.2822 -0.032 0.03 -0.0129 10.1154 -0.0369 0.0215 -0.0152 14.4822 -0.0632 0.7113 0.0716 10.275 -0.0752 0.5024 0.0508 15.7097 -0.0452 -0.0222 -0.0026 11.0589 -0.0552 -0.0238 -0.003 19.7406 -0.0092 -0.0061 0.0017 13.9472 -0.0117 -0.0063 0.0012 11.2175 -0.0524 -0.1283 0.0111 7.9418 -0.0621 -0.1359 0.0078 12.2602 -0.0362 0.0291 0.0192 8.6731 -0.0432 0.0213 0.0134 FX tonf -0.1442 -0.176 -0.041 -0.0504 -0.052 -0.0638 -0.1412 -0.1725 0.0089 0.006 0.0073 0.0052 0.0096 0.0074 0.0125 0.0081 0.0289 0.0209 -0.01 -0.0102 -0.0127 -0.0137 0.0429 0.0307 0.8961 0.6319 -0.0702 -0.0831 0.0825 FY FZ MX MY tonf tonf tonf-m tonf-m -0.1032 11.963 0.2264 -0.1858 -0.1262 8.4047 0.1586 -0.2267 0.0178 9.7042 -0.0144 -0.0649 0.0125 6.8291 -0.0177 -0.0798 -0.0061 8.5844 0.0142 -0.0824 -0.0075 6.0403 0.0099 -0.1011 0.1888 10.8091 -0.139 -0.1813 0.1325 7.5951 -0.1688 -0.2214 -0.1573 10.1224 0.3493 0.0117 -0.1921 7.1045 0.2448 0.0079 0.005 8.1754 -0.0047 0.0115 0.0035 5.7527 -0.0058 0.0082 0.5323 7.0848 0.0049 0.0155 0.3751 4.9946 0.0034 0.0112 -0.3565 8.5953 -0.0201 0.0196 -0.4267 6.0476 -0.0247 0.0121 0.6774 9.5146 0.0514 0.0567 0.477 6.6952 0.0359 0.041 -0.3816 7.9057 -0.0071 -0.0246 -0.4483 5.5824 -0.0087 -0.0251 0.6768 7.6638 0.0053 -0.0335 0.4771 5.4075 0.0038 -0.0363 -0.4067 8.46 -0.0223 0.0866 -0.4864 5.9544 -0.0276 0.0618 0.0034 7.144 -0.0074 0.0055 0.0024 5.0398 -0.0093 0.0039 0.7119 9.202 0.0507 -0.1421 0.5011 6.4769 0.0354 -0.1683 -0.419 7.9812 -0.0045 0.1934 Para el Módulo II. TABLE: Joint Reactions Story Joint Label Unique Name Load Case/Combo BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE 52 52 55 55 58 58 61 61 107 107 108 108 109 109 110 110 156 156 157 157 158 158 159 159 161 161 182 182 187 60 COMB10 Max 60 SERV 62 COMB10 Max 62 SERV 64 COMB10 Max 64 SERV 66 COMB10 Max 66 SERV 77 COMB10 Max 77 SERV 78 COMB10 Max 78 SERV 79 COMB10 Max 79 SERV 80 COMB10 Max 80 SERV 90 COMB10 Max 90 SERV 91 COMB10 Max 91 SERV 92 COMB10 Max 92 SERV 93 COMB10 Max 93 SERV 105 COMB10 Max 105 SERV 116 COMB10 Max 116 SERV 117 COMB10 Max MZ tonf-m 0.0479 0.0336 -0.0003 -0.0003 0.0011 0.0008 -0.0272 -0.0333 -0.0014 -0.0019 -0.0012 -0.0015 0.0014 0.001 0.002 0.0014 -0.0005 -0.0006 0.0022 0.0016 -0.0025 -0.0028 0.0006 0.0004 -0.0003 -0.0003 -0.0012 -0.0014 -0.0057 36 "MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD RESOLUTIVA DE LOS PUESTOS DE SALUD DE LAS LOCALIDADES DE CHACCRAMPA(I-2), IGLESIAPATA, SAN JUAN DE PAMPA Y YANACULLO (I-1), DEL DISTRITO DE SAN MIGUEL DE CHACCRAMPA – PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS – REGION APURIMAC” ____________________________________________________________________________ Para el Módulo III TABLE: Joint Reactions Story Joint Label Load Case/Combo BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE BASE 52 COMB10 Max 52 SERV 65 COMB10 Max 65 SERV 68 COMB10 Max 68 SERV 79 COMB10 Max 79 SERV 81 COMB10 Max 81 SERV 83 COMB10 Max 83 SERV FX FY FZ MX MY tonf tonf tonf tonf-m tonf-m 0.3824 0.4381 6.0899 -0.4156 -0.0143 0.2701 0.3064 4.2964 -0.514 -0.0175 -0.182 0.0001 10.462 0.00003368 -0.1961 -0.2191 0.0001 7.3483 0.00002491 -0.2361 0.3802 -0.281 8.0799 0.7305 -0.5758 0.2698 -0.347 5.7045 0.5107 -0.6708 -0.2456 -0.1461 5.893 0.5364 0.0169 -0.2833 -0.1833 4.1724 0.3743 0.0118 0.1012 -0.000007058 10.8252 0.0001 0.1428 0.0711 -0.000009026 7.6321 0.0001 0.1004 -0.1744 0.3144 7.7149 -0.2966 0.8478 -0.1966 0.2193 5.4636 -0.3704 0.6007 37 MZ tonf-m -0.0052 -0.0067 0.00002612 0.00001833 -0.0068 -0.0082 -0.0156 -0.0191 -0.00003864 -0.00004513 0.0096 0.0068