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A . S A U G A R A C I N E D S O T C E Y O R P Y S O Ñ E S I D
Elaboración de cálculo estructural de Residencia, Ubicada en municipio de Managua. DYPNISA
PROYECTO: Residencia Rodríguez UBICACIÓN: Residencial Monte Carlos, Managua, Nicaragua
Calculo Estructural de Almacén Comercial
Índice 1. Descripción de los alcances de d e consultoría con sultoría .................................................... ...................................................... .. 1 1.1. Levantamiento de Información ............................................... ................................................................... .................... 1 1.2. Planta de d e diseño arquitectónico. a rquitectónico. ..................................................... ................................................................ ........... 1 1.3. Consideraciones Geológicas ............................ ....................................................... .......................................... ............... 1 2. Criterios de diseño .................................. ........................................................... .................................................... ................................. ...... 1 2.1. Niveles de Criterios ....................................................... .................................................................................. ............................. .. 1 3. Estructura a calcular uso y destino de stino ............................................... ................................................................... .................... 3 3.1. Elementos principales ................................................ .......................................................................... ................................ ...... 3 3.2. Materiales.................................................. ........................................................................... ................................................. ........................ 3 4. Características de los elementos estructurales ................................................ ................................................ 4 4.1. Las propiedades de los materiales: .................................................. ............................................................ .......... 4 5. Definición de las cargas de diseño ............................................... ................................................................... .................... 4 5.1. Acciones permanentes: cargas muertas ............................ .................................................... ........................ 5 5.2. Calculo de Carga Distribuida muerta.................................................... .......................................................... ...... 5 5.3. Acciones variables: cargas vivas................................................. ................................................................ ............... 6 5.4. Calculo de Carga Distribuida viva ....................................................... .............................................................. ....... 6 5.5. Acciones accidentales: cargas sísmicas y carga de viento ........................ ........................ 6 6. Métodos de Diseño Estructural ................................................. ......................................................................... ........................ 7 6.1. Combinación de carga ................................................... ............................................................................. ............................ .. 7 6.2. Esfuerzo Permisible en e n Acero ........................................ ................................................................... ............................. 8 6.3. Esfuerzos Permisibles en concreto .............................................. ............................................................ .............. 8 6.4. Unidades a utilizar ................................................. ............................................................................ ..................................... .......... 8 7. Carga de Viento ................................................... ............................................................................ ............................................. .................... 8 7.1. Clasificación de la Estructura Art. 45 4 5.................................................... .......................................................... ...... 8 7.2. Velocidad Regional ................................................... .............................................................................. ................................. ...... 9 7.3. Calculo de d e fuerzas de viento v iento ............................ ....................................................... ........................................ ............. 12 7.4. Calculo de d e tributación de fuerzas de viento vien to.............................................. .............................................. 13 8. Cargas sísmicas ................................................................... ............................................................................................ ........................... 14 8.1. Espectro de diseño................................................ ........................................................................... ................................... ........ 14 8.2. Clasificación .................................................. ........................................................................... ........................................... .................. 15 DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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8.3. Calculo de espectro de diseño sísmico .................................................... .................................................... 16 8.4. Calculo de fuerzas sísmicas................................................... ..................................................................... .................. 17 8.5. Calculo de d e tributación de fuerzas ........................................... ............................................................. .................. 18 8.6. Análisis de la estructura Fuerzas, momentos y desplazamientos ............ 19
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1. Des cri pción de los los alcan alcances ces de cons cons ult ultoría
El presente documento constituye el diseño estructural para la construcción de un edificio de dos plantas destinado a vivienda, la cual se construirá en el municipio de Managua, departamento de Managua, Nicaragua. evantamiento iento de Información Inf ormación 1.1. L evantam
Para la elaboración de los presentes cálculos solo se tomaron en cuenta la siguiente información:
1.2. P lanta lanta de dis eño arquitectónico. arquitectónico. Inspección al sitio de la obra, tipo de suelo y emplazamiento de la misma. Para el diseño de las fundaciones se cuenta con datos de estudios de suelo para una obra similar ubicada en el mismo sector.
1.3. C onsideracione onsideracioness G eol eológ icas icas De acuerdo a Lacayo (2005), la ciudad de Managua se localiza dentro de la depresión tectónica o Graben de Nicaragua la cual se encuentra rellenada por materiales piroclásticos pertenecientes al vulcanismo Holocenico, cuya actividad principal se produjo en las estructuras volcánicas alineadas desde Apoyeque hasta la región del Nejapa y en la estructura del área del Tiscapa. Esta unidad tectónica presenta las características de las estructuras producidas por los esfuerzos de tensión debidos a la depresión nicaragüense y las estructuras individuales que integran la unidad. 2. C ri terios teri os de dis eño
La experiencia a través de los años nos ha enseñado que la metodología más simple es la que nos ha brindado los mejores resultados a la hora de buscar una solución a un problema por tal motivo. Niveles de Criterios Criterios 2.1. Niveles
Selección del tipo y distribución de la estructura.
Determinación de las cargas que actúan sobre ellas.
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Determinación de las fuerzas fuerzas internas, externas y deformaciones de miembros en los componentes estructurales.
Dimensionamiento de los miembros.
Revisión del comportamiento de la estructura estructura ante cargas de diseño.
Para la realización de esta consultoría se desarrollaron dos tareas primordiales como son: El estudio e interpretación de las especificaciones técnicas nacionales como es el Reglamento Nacional de la Construcción (RNC-7) así como de las especificaciones contenidas en la American Concrete Institute (ACI), en su edición 318-02, que establece los requisitos para el hormigón estructural (ACI 318-02). Por lo tanto para llevar a la realización de esta consultoría se realizara en tomando como guía los siguientes pasos:
Paso 1: Se elegirá el sistema estructural a utilizar, que en esta consultoría particularmente será un marco de concreto reforzado (pórtico intermedio resistente a momento).
Paso 2: Se realizará una selección preliminar de las secciones de los miembros a utilizar, Resistencia Última y la simulación se realizara auxiliado por el software comercial conocido como “ETABS” Versión 9. acciones sobre la estructuras, estructuras, de acuerdo Pasó 3: Se realizara un análisis de las acciones a la duración de ellas sobre la misma, por lo que de acuerdo al RNC-07, en sus disposiciones generales establece tres tipos de cargas a considerar como son permanentes, variables y accidentales. Por lo que se deberá hacer las combinaciones de carga de acuerdo a lo establecido en el artículo 15 del vigente
RNC-07. Paso 4: Con los resultados obtenidos del análisis estructural auxiliado del RNC07, se deberá de evaluar la estructura de acuerdo a las disipaciones contenidas en la ACI 318-02. De tal manera que si la estructura no cumple con los requisitos de la ACI 318-02 se deberá repetir el paso 2, para plantear nuevamente las DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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secciones a las cuales se les realizara el análisis estructural pero si la estructura cumple con los requisitos de la normativa y las especificaciones se procederá al paso 5.
Paso 5: Como última etapa del trabajo, una vez que se haya obtenido a totalidad el diseño de la estructura (la carga total generada), se procederá al análisis y diseño de la estructura de cimentación. 3. E s tructu tru ctura ra a c alcu alcula larr us o y des tino
La estructura a calcular es un edificio una sola planta destinado para un almacén comercial.
3.1. E leme lement ntos os princ ipale ipaless Se realizara el cálculo estructural solo a los elementos principales: Fundaciones.
Columnas de Acero
Viga de Acero
Estructura de Techo (A-36)
Materiales 3.2. Materiales
Los materiales que constituirán la estructura serán: Acero =
7,850 Kg/m³
Concreto =
2,400 Kg/m³
Mortero =
2,200 Kg/m³
Techo=
8 Kg/m²
Cielo Raso=
17 Kg/m²
Bloque de Concreto=
280 Kg/m²
Gypsum=
32 Kg/m²
Instalaciones=
5 Kg/m²
Suelo compactado =
1,600 Kg/m³
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Agua=
1,000 Kg/m³
4. C ara aracterís cterís ticas de los los elem element entos os estructural es tructurales es
El comportamiento de los materiales queda definido por su estructura, a nivel microscópico, la estructura electrónica de un átomo determina la naturaleza de los enlaces atómicos que a su vez contribuye a fijar las propiedades de un material dado en sus propiedades mecánicas y su costo. En la construcción estos materiales están sometidos a fuerzas exteriores que provocan fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas, en los cuales los materiales deben soportar sin presentar rupturas o deformaciones máximas. propiedades de los mate materi ria ales les : 4.1. L as propiedades
Acero estructural: Esfuerzo de fluencia ASTM A615\82 Grado 40 = 3,515 Kg/cm²= 40,000 lbs/plg² Módulo de elasticidad =
2,038,902 Kg/cm²
Concreto: Esfuerzo de compresión =
210 Kg/cm²=3,000 lbs/plg²
Módulo de elasticidad =
233,418 Kg/cm²
Acero de refuerzo: Acero de refuerzo ASTM A615\82 Grado 40 = 2,812 2,81 2 Kg/cm²
Suelo de cimentación: Capacidad soportante del suelo =
1.8 Kg/cm²
5. D efini efi ni ci ón de las las c arg as de dis eño
Como se estipula en el Arto.8 . Disposiciones generales del RNC-07. Establece que además de las cargas originadas por el peso propio del edificio, deberán considerarse las cargas debidas a materias o líquidos almacenables, las cargas vivas, las cargas de vientos, las cargas sísmicas y las cargas de ceniza volcánica. DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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Si hubiera cargas especiales que soportar, éstas deberán ser establecidas por el Ingeniero responsable del diseño estructural, en nuestro caso se consideraron 3 tipos de cargas o acciones sobre la estructura.
Acciones permanentes.
Acciones variables.
Acciones accidentales.
A cc i ones permanente per manentess : carg c arg as muer tas tas 5.1. A
En el Arto. 9. del RNC-07. se considera como carga muerta el peso de todos los elementos estructurales basados en las dimensiones de diseño (peso propio) y el peso permanente de materiales o artículos, tales como: paredes y muros, cielos rasos, pisos, cubiertas, escaleras, equipos fijos y todas las cargas que no son causadas por la ocupación del edificio. Son cargas que tendrán invariablemente el mismo peso y localización durante el tiempo de vida útil de la estructura. En nuestro estudio el Arto 9 se ocuparan para propósito de diseño, los pesos propios de los elementos necesarios en el edificio. El peso propio de los elementos principales (columnas y vigas) se calculó directamente por el programa
ETABS. muerta 5.2. C alculo de Carg a Di s tribuida muerta Des cri pción.
U/M U/M
C arg a
Estructura metálica de techo
kg/m2
6.22
(Obtenido del ETAB V 9.5)
Cubierta de techo Toledo
kg/m2
3.16
Según Catalogo de Fabricante.
Accesorios Eléctricos
kg/m2
2.00
Según Catalogo de Fabricante.
Cielo Gypsum (11mm)
kg/m2
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Según Catalogo de Fabricante
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Fuente. Fuente.
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Calculo Estructural de Almacén Comercial
A c ci ones var varii ables : carg c arg as vi v i vas 5.3. A
Como se establece de conformidad en el Arto 10. Del RNC-07. Son cargas no permanentes producidas por materiales o artículo, e inclusive gente en permanente movimiento. Cabinas, particiones, personas que entran y salen de una edificación pueden ser consideradas como cargas vivas. Para simplificar los cálculos las cargas vivas son expresadas como cargas uniformes aplicadas sobre el área de la edificación. Las cargas vivas que se utilicen en el diseño de la estructura deben ser las máximas cargas que se espera ocurran en la edificación
5.4. C alculo lculo de Carg a Dis tribuida viv a C alculo lculo de Carg a Dis tribuida Des cri pción.
U/M U/M
C arg a
Fuente. Fuente.
Estructura de techo
kg/m2
10.00
Arto 11 del RNC - 07, Tabla 1, pág. 11
Estructura de Cubierta
kg/m2
100.00
Arto 11 del RNC - 07, Tabla 1, pág. 11
Comercio Semi Pesado
kg/m2
550
Arto 10 del RNC - 07, Tabla 1, pág. 09
Comercio Pesado
kg/m2
250
Arto 10 del RNC - 07, Tabla 1, pág. 09
Lugares de comunicación para peatones (pasillos, escaleras y pasajes kg/m2 de acceso libre al publico
500
Arto 10 del RNC - 07, Tabla 1, pág. 09
A cc i ones accid acc idental entales es : carg c arg as s ís mic as y carg c arg a de viento vien to 5.5. A
Las Cargas Sísmicas son acciones accidentales en la estructura o sea que solamente se presentan en la estructura por periodos cortos, minutos o segundos en toda la vida útil de la estructura. Existen diversos tipos de cargas accidentales (sismos, vientos, oleajes, explosiones, incendios, etc.). Sin embargo, en atención a
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las condiciones específicas de la estructura, únicamente se consideran las acciones sísmicas. 6. Méto Métodos dos de Dis eño E s tructural tructural
Según lo contemplado en el Arto 15. Métodos de diseño Estructural del RNC-07 Para definir las combinaciones de cargas:
CASO DE CARGA
IDENTIFICACION
ABREVIATURA
Muerta
CM
Viva
CV
C arg a Vi ento ento
viento
Pz
E s pectro pectro s ís mico Trans Trans versal
Sismo
Fx
E s pectro pectro s ís mic o long itudina itudinall
Sismo
Fy
C arg a Muerta Muerta C arg a Viva
Las combinaciones de cargas utilizadas empleando el método de resistencia última fueron:
6.1. C ombinación ombinación de carg a C0 = 1.4 (CM ) C1=
1.2 (CM ) +1.6 ( CV + Ps)
C2= 1.2 (CM )+1.6 )+1.6 (Pz )+ )+CV C3=
1.2 (CM )+Fs+ )+Fs+CV
Donde: CM = Carga muerta CV = Carga máxima Fs = Fuerza Sísmica horizontal (Se considera la acción en ambas direcciones) Pz = Carga ó presión de viento
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Calculo Estructural de Almacén Comercial
fuerzo Permis Permis ible ible en en A cero 6.2. E s fuerzo
Esfuerzos Permisibles
0.75
Elementos principales
0.70
Elementos secundarios
6.3. E s fuerzos fuerzos Permisibles Permisibles en concret concreto o Factores de Carga Análisis estructural Método de los elementos finitos.
6.4. Unidades Unidades a utilizar utilizar Fuerza
Kgf
Kilogramo Fuerza
Distancia
m
Metros
Desplazamiento
m/m Desplazamiento unitario
7. C arg a de Vi ento ento
De conformidad con lo establecido en el Arto 44 del RNC-07 establece que deberá revisarse la seguridad de la estructura principal ante el efecto de las fuerzas que se generan por las presiones (empujes o succiones) producidas por el viento sobre las superficies de la construcción expuestas al mismo y que son trasmitidas al sistema estructural. Se entenderá, en lo que sigue, que la dirección de barlovento es aquella de donde viene el viento, mientras que la dirección de sotavento es aquella hacia dónde va el viento.
7.1. C las ifi ca cación ción de la la Es tructura tructura Ar t. 45 45 De acuerdo con la naturaleza de los principales efectos que el viento puede ocasionar en ellas, las estructuras se clasifican en cuatro tipos. DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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Tipo 1. Comprende las estructuras sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos de viento. Incluye las construcciones cerradas techadas con sistemas de cubierta rígidos, es decir, que sean capaces de resistir las cargas debidas a viento sin que varíe esencialmente su geometría. Se excluyen las construcciones en que la relación entre altura y dimensión menor en la planta es mayor que 5 o cuyo periodo natural de vibración excede de 2 segundos. Se excluyen también las cubiertas flexibles, como las de tipo colgante, a menos que por la adopción de una geometría adecuada, la aplicación de pre esfuerzo y otra medida, se logre limitar la respuesta estructural dinámica. El diseño podrá efectuarse con un método estático equivalente, de acuerdo con las secciones correspondientes de estas normas, o con un procedimiento de análisis que tome en cuenta las características de la turbulencia y sus efectos dinámicos sobre las estructuras.
7.2. Velocidad Regional De conformidad con el Arto. 50. del RNC-7. La velocidad regional es la velocidad máxima del viento que se presenta a una altura de 10 m sobre el lugar de desplante de la estructura, para condiciones de terreno plano con obstáculos aislados (Nuestras edificación esta en terreno tipo R2, Figura 1).
Fig. Nº 1: Rugosidad del Terreno. Los valores de dicha velocidad se obtendrán de la Tabla de velocidades Regionales, de acuerdo con la zonificación eólica mostrada en Figura 2. Dichos valores incluyen el efecto de ráfaga que corresponde a tomar el valor máximo de la velocidad media durante un intervalo de tres segundos. Nuestra estructura es DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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del Grupo B de acurdo a la clasificación de las estructuras en el Arto 20, por lo que el Arto 50 establece que se diseñarán con los valores de 50 años de periodo de retorno (VR= 30) años: se toma de acuerdo al grado de Importancia de la construcción (Periodo de retorno).
Fig
2. Zonificación Eólica de Nicaragua para
*Zona 1: Managua está ubicado en la zona 1. (RNC-07- 44)
Tabla de velocidades regionales, VR según la importancia de la construcción y la zonificación eólica.
De acuerdo a lo establecido en el Arto 49. Del RNC-7 se procede a la Determinación de la velocidad de diseño VD. Los efectos estáticos del viento sobre una estructura o componente de la misma se determinan con base en la velocidad de diseño. VD = FTR* Fα * VR
Donde: FTR = Factor correctivo por topografía y rugosidad del terreno. FTR = 0.88 RNC-07-43, Art. 49 -Terreno del Tipo 3: Terreno prácticamente plano, campo abierto, ausencia. DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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-Rugosidad del terreno R3: De cambios topográficos importantes, con pendientes menores de 5%.(Normal).
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7.3. C alculo alculo de fuerzas de vi ento
Cargas debido a vientos Clasificación de la estructura RNC 07.IV.45
Tipo 1 Zona 1 TR 50 FTR = 0.82
Estructuras poco sensibles a las ráfagas y a efectos dinámicos del viento. Según zonificación eólica del país Fig. 7 RNC 07 Período de retorno
RNC 07.IV.52 T3 R4 RNC 07.IV.51 [m/s]
Fa = 1 VR = 30
Por topografía y rugosidad local Tipo de topografía, terreno plano. Zona típica urbana y suburbana Por variación de la altura Zona 1, P. Retorno 45.
Velocidad de diseño del viento 24.6 [m/s] VD = Presión de diseño de viento
23.19 Pz = Pz = - 23.19 Pz = - 11.59 Pz = - 23.19
[kg/m2] [kg/m2] [kg/m2] [kg/m2]
Para
Cp = 0.8 Cp = -0.8 Cp = -0.4
Factor de presión del viento barlovento Factor de presión del viento barlovento en el techo Factor de presión del viento sotavento
Cp = -0.8 -0.8
Factor de presión lateral
Barlovento Barlovento en cubierta Sotavento Presión lateral
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
tributa butaci ción ón de fuerzas de viento 7.4. C alculo de tri Distribución de carga en los largueros
Ancho tributario (m)
CM Cubierta [kg/m2] 32.5
CV Cubierta [kg/m2] 2.54
CVR Cubierta [kg/m2] 2.54
Carga distribuida (kg/m)
1
32.50
2.54
2.54
1
32.50
2.54
2.54
1
32.50
2.54
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
tributa butaci ción ón de fuerzas de viento 7.4. C alculo de tri Distribución de carga en los largueros
Ancho tributario (m)
CM Cubierta [kg/m2] 32.5
CV Cubierta [kg/m2] 2.54
CVR Cubierta [kg/m2] 2.54
Carga distribuida (kg/m)
1
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2.54
2.54
1
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2.54
2.54
1
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2.54
2.54
1
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2.54
2.54
1
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
Distribución de carga de viento en la dirección Y Lateral [kg/m2] Ancho tributario 23.19 (m) C.D. (kg/m)
Distribución de carga de viento en la dirección X
Ancho tributario (m)
Barlovento Bar. Cubierta Sotavento [kg/m2] [kg/m2] [kg/m2] -23.19
-23.19
-11.59
Carga distribuida (kg/m)
1.34
-31.07
-31.07
-15.54
1.34
1.66
-38.49
-38.49
-19.25
1.66
2.08
-48.23
-48.23
-24.12
2.08
1.1
-25.51
-25.51
-12.75
1.1 0
.
9 2
2.32
-53.80
-53.80
-26.90
2.32
1.5
-34.78
-34.78
-17.39
1.5
2.24
-51.94
-51.94
-25.97
2.24
1.65
-38.26
-38.26
-19.13
1.65
1.3
-30.15
-30.15
-15.07
1.3
1.2
-27.83
-27.83
-13.91
1.2
3.01
-69.80
-69.80
-34.90
3.01
1.5
-34.78
-34.78
-17.39
1.5
31.07 38.49 48.23 25.51 53.80 34.78 51.94 38.26 30.15 27.83 69.80 34.78
8. Cargas s ís micas icas
Para determinar las fuerzas sísmicas a utilizar se hace conforme lo establecido en el Arto 30 del RNC-07, se realizó el método de análisis dinámico modal espectral definido en el Arto 33 del RNC-07 para la clasificación correspondiente.
8.1. E s pectro pectro de dis eño Para la determinación del espectro de aceleraciones de la estructura se utilizaron dos espectros: el último y el elástico. De acuerdo al Arto 27. Del RNC-7 numeral II para diseño sísmico, se adoptó como ordenada del espectro de aceleraciones la aceleración sísmica " a" DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
expresada como fracción de la aceleración de la gravedad. Los valores de " a" para los diferentes periodos " T " se establecen en el Artículo 27 Numeral II Espectro
para diseño sísmico del RNC-07 el cual expresa que tratándose de estructuras del grupo B, a0seleccionara del mapa de ISO aceleraciones del anexo C del RNC-
07 , mientras que d= 2.7 0 a , Ta=0.1 seg, Tb= 0.6 seg, Tc= 2 seg, S es el factor de amplificación por tipo de suelo y Q es el factor de reducción de ductilidad y se define en el Arto. 21 del RNC-07 y se define de acuerdo con los siguientes coeficientes.
8.2. Clasificación Grupo: B (Estructuras de Normal Importancia) (Arto 20) Zona: C (correspondiente a la región central) (Figura de zonificación sísmica de Nicaragua, RNC-07-21) Amplificación por tipo de suelo: S 1.5 (Arcillos) (Arto. 25) Aceleración sísmica: a 00.20 (Figura de zonificación sísmica de Nicaragua, RNC07-21) Reducción por ductilidad: Q'3 (Arto. 21) Reducción por sobre resistencia (Ω): 2 (Arto. 22) Condición de irregularidad: 0.8 A continuación se muestran los periodos y aceleraciones introducidas en el software de computadora y los espectros de diseño generados. DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
lculo de es es pectro pectro de diseño s ís mico 8.3. C alculo Espectro para diseño sísmico
Se adoptará como ordenada del espectro de aceleraciones la aceleración sísmica "a" expresada como fracción de la aceleración de la gravedad. Los valores de "a" para los diferentes períodos "T" se establecen en el capítulo II del RNC 07 y se definen de acuerdo a los siguientes coeficientes. Clasificación de la estructura
Grupo
B
RNC 07.II.20 Estructura de normal importancia importancia
Q
3
RNC 07.II.21 Por sus c aracterísticas aracterísticas de ductilidad estructural
Ω
2
RNC 07.II.21 Factor de reducción por sobre resistencia
Q'
3
RNC 07.II.21 Q = Q'
Influencia Influencia del suelo
Zona sísmica ao =
0.3
RNC 07.II.24 ZONA C
Managua
Tipo
2
RNC 07.II.25 Según tipo de suelo, moderadamente blando
S=
1.5
RNC 07.II.25 Factor de amplificación por influencia de suelo, S
d=
0.81
RNC 07.II.25 2.7 * a0
Tipo de suelo
Coeficiente de di seño sismo sismo resistente resistente 0.45
c=
RNC 07.II.24 Cociente de la fuerza cortante horizontal que debe considerarse que actúa en la base de la edificación por efectos efectos del sismo.
Espectro de respuesta elástico para determinada a0
Período (s)
Factor de aceleración 1/
Factor de ductilidad
a
a/(Ω*Q)
Ta =
0.1 s
T
Tb =
0.6 s
0
Tc =
2s 1.4 14 1.2 12 10 1 0.8 8 0.6 6 0.4 4 0.2 2 0 0
0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0.8
1
1.2 1.2 1.4 1.4 1.6 1.6 1.8 1.8
2
2.2 2.2 2.4 2.4
0.45
0.08
0.1
1.22
0.20
0.2
1.22
0.20
0.3
1.22
0.20
0.4
1.22
0.20
0.5
1.22
0.20
0.6
1.22
0.20
0.7
1.04
0.17
0.8
0.91
0.15
0.9
0.81
0.14
1
0.73
0.12
1.1
0.66
0.11
1.2
0.61
0.10
1.3
0.56
0.09
1.4
0.52
0.09
1.5
0.49
0.08
1.6
0.46
0.08
1.7
0.43
0.07
1.8
0.41
0.07
1.9
0.38
0.06
2
0.36
0.06
2.1
0.31
0.05
2.2
0.27
0.05
2.3
0.24
0.04
2.4
0.21
0.04
2.5
0.19
0.03
Nota: Los Valores de la columna “Elásticos” se multipli caran por 0.71, exceptuando el primer valor que será igual al de la columna izquierda
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
lculo de fuerzas fuerzas s ís micas micas 8.4. C alculo CALCULO DE FUERZA SISMICA EN ESTRUCTURA LISTADO DE CARGAS (Kg)
CARGA MUERTA CARGA CM VIVA CV (TON)
PESO TOTAL (W)
ALTURA H (m)
W * hi
Fi
Vi
5,797.43
7,837.57
3.00
23,512.72
3,117.31
3,117.31
NIVEL1
61,430.57 32,084.74 93,515.31
3.00
280,545.92 37,194.66
40,311.96
NIVEL0
59,736.54 44,310.00 104,046.54
1.50
156,069.81 20,691.67
61,003.63
NIVEL CUBIERTA
NIVELTOTAL
∑
2,040.14
67,228.00 34,124.88 205,399.42
460,128.45 61,003.63 122,007.26
Peso Total W0 460,128.45 (kg) Datos S
2.2
C = S * (2.7 * a0)/(Q' * Ω)
0.30
a0
0.3
CSR= a 0 * S
0.66
Q'
3
Ω
2 14 28 28
h L A
303.68 TON
Fs = c * W0 303,684.78 (kg) FsCubierta=C * W1h1 * ΣW1 / ΣW1h1 3,117.31 (kg) FsNivel1=C * W1h1 * ΣW1 / ΣW1h1 37,194.66 (kg) FsNivel0=C * W1h1 * ΣW1 / ΣW1h1 20,691.67 (kg) FsNivelTotal=C * W1h1 * ΣW1 / ΣW1h1 61,003.63 (kg) eDx= 0.1*b
2.80
m
eDy= 0.1*b
2.80
m
3.12 TON 37.19 TON 20.69 TON 61.00 TON
Para el cálculo de las fuerzas sísmicas primero deberá estimarse el coeficiente sísmico de acuerdo con la tabla 3 de coeficientes sísmicos reducidos: Mampostería reforzada C=0.31 Mampostería confinada C=0.42
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
tributa butaci ción ón de fuerzas 8.5. C alculo de tri
Ancho tributario (m)
Nivel Basal (kg)
Nivel 1ro (kg)
20,691.67
37,194.66
Ancho tributario (m)
Carga distribuida (kg/m)
Nivel Basal (kg)
Nivel 1ro (kg)
20,691.67 37,194.66 C.D. (kg/m) C.D. (kg/m)
1.34
1,326.64
2,384.73
1.34
1,326.64
2,384.73
1.66
1,643.45
2,954.22
1.66
1,643.45
2,954.22
2.08
2,059.27
3,701.67
2.08
2,059.27
3,701.67
1.1
1,089.04
1,957.61
1.1
1,089.04
1,957.61
2.32
2,296.87
4,128.78
2.32
2,296.87
4,128.78
1.5
1,485.05
2,669.47
1.5
1,485.05
2,669.47
2.24
2,217.67
3,986.41
2.24
2,217.67
3,986.41
1.65
1,633.55
2,936.42
1.65
1,633.55
2,936.42
1.3
1,287.04
2,313.54
1.3
1,287.04
2,313.54
1.2
1,188.04
2,135.58
1.2
1,188.04
2,135.58
3.01
2,980.00
5,356.74
3.01
2,980.00
5,356.74
1.5
1,485.05
2,669.47
1.5
1,485.05
2,669.47
20.90
990.03
1,779.65
20.90
990.03
1,779.65
Distribución de carga sísmica en la dirección X-Y
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
A nális i s de la la es truc tura Fuerzas Fu erzas , momentos momentos y des plazamientos plazamientos 8.6. A
MARCO ESTRUCTURAL CARGAS ACTUANTES MARCO ESTRUCTURAL RESULTADOS DE AREA DE REFORZAMIENTO (In²)
Conclusiones y recomendaciones Con base en los resultados obtenidos a partir de la evaluación de la estructura conforme a los requisitos establecidos en el Reglamento Nacional de Construcción de Nicaragua vigente y en las especificaciones AISI-LRFD, se concluye que las secciones de los elementos estructurales ante cargas gravitacionales, eólicas y sísmicas, son satisfactorias para los estados límites de falla (resistencia de los elementos), así como como también para los estados límites de servicio (control de flechas y vibraciones). Se recomienda realizar revisiones periódicas del estado de los elementos estructurales para evitar efectos corrosivos mediante el mantenimiento preventivo. También se recomienda no aplicar más carga a los clavadores que soportan la cubierta de techo, por estar al límite de lo permitido por diseño.
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Calculo Estructural de Edificio Multiuso
Anexo 1 Escalera DISEÑO DE ESCALERA - TRAMO + DESCANSO DATOS f'c f'c = 210.00 .00 Kg/c Kg/cm m² fy = 4200.0 00.00 0 Kg Kg/cm /cm² S/C = 250.00 .00 Kg/m² Acab Acabad ado os = 100.00 .00 Kg/m Kg/m²² b = 1.50 m CP = 0.18 m P= 0.30 m q= 30.96 ° t= 0.20 m Recub = 2.00 cm g C° = hm = 0.25 m
1.00 m
1.00 m
hm
0.25 m
=
h
2400.00 Kg/m3 0.31 m
CP 2
1. PREDIMENSIONADO Espesor de la escalera t = Ln L n/20 t = Ln L n/25 USAR t
= = =
0.10 m 0.08 m 0.20 m
2. METRADO DE CARGAS Wu2 Wu1
1.125 m
1.125 m X
RB
Wu1 TR TRAMO AMO DES DESCA CANS NSO O Carga Muerta P.P = 720.00 Kg/m Acaba Acabad dos = 150.0 50.00 0 Kg/m Kg/m 870.00 Kg/m WD1 = 1044.00 Kg/m
Carga Viva S/C =
WL1 =
375.00 Kg/m 375.00 Kg/m 600.00 Kg/m
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Wu1 = 1644.00 1644.00 Kg/m Kg/m
20
t =
cos q
CP
2
Calculo Estructural de Edificio Multiuso
Wu2 TRAM TRAMO O PAS PASOS Carga Muerta P .P = 1124.44 Kg/m Acab Acabad ado os = 150.00 .00 Kg Kg/m 1274.44 Kg/m WD1 = 1529.33 Kg/m
Carga Viva S/C =
WL1 =
375.00 Kg/m 375.00 Kg/m 600.00 Kg/m
Wu2 = 2129.33 2129.33 Kg/m Kg/m
3. CALCULO DE MOMENTO RB = 2259.00 Kg El momento maximo se dará en la seccion que posea el cortante igual a 0 Vx = 0 X= 1.06 m (+) (+) Mu max = 1198 1198.2 .28 8 Kg-m Kg-m (+) M diseño = 958.62 Kg-m
=
0.96 T-m
4. DISEÑO EN ACERO Para Momento Positivo 0.96 T-m Asumiendo varilla de acero: b = 150.00 150.00 cm d= 17.37 cm a= 0.23 cm As (+) = 1.47 cm² Colocar As min As (+) = 4.69 cm² S= 40.50 cm # Varillas = 5 As min = 4.69 cm²
Paraa Momento Par Mo mento Ne gativo: Asumiendo varilla de acero: As (-) = 1.56 cm² Colocar As min As (-) = 4.69 cm² S= 22.50 cm S max = 60.00 cm S max = 45.00 cm S= 22.50 cm # Varillas = 8
Ф =
As =
1/2 1.27 cm² USAR =
Ф =
As =
5Ф
1/2 @ 40 40.5
USAR = .5 Ф
3/8 @ 22 22.5
3/8 0.71 cm²
Paraa As de Tempe Par Tempera ratura tura:: As temp = 3.60 cm² As temp = 1.80 cm² Dos capas Asumiendo varilla de acero: S= 39.50 cm S max = 100.00 cm S max = 45.00 cm S= 39.50 cm
Ф =
As =
3/8 0.71 cm² USAR =
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Ф
3/8 @ 39 39.5
21
Calculo Estructural de Edificio Multiuso
TECHO HOJA DE CALCULO DE DISEÑO DE ELEMENTOS SECUNDARIOS - PERLINES Proyecto:
FAM RODRIG
Fecha:
15/04/2015
1. CARGAS CM Cubierta de Techo
2.85 kg/m
2
Aislant Aislante e térmico térmico
0.45 kg/m
2
Cielo Falso Plycem
13.25 kg/m
2
Estructura de techo
6.22 kg/m
2
Lamp y acc.
8.00 kg/m
2
30.77 kg/m2
CM total CV
21.25
CV
100.00 kg
(Al (Al centro, elemento secund.) 2
CV
10.00 kg/m
CM +CV
40.77 kg/m2
2. DISEÑO DEL PERLIN Separacion entre perlines: Longitud de perlines: w=
wm (kg/m) wv (kg/m)
1.00 m 4.00 m
30.77 10
40.77 kg/m
3. PERLIN PROPUESTO Tamaño: Sx=
3 15.24 cm
Sy=
3 3.61 cm 4
97.40 cm 3.04 kg kg/ml
Ix= Peso propio= W t= Pendiente del perlin (del techo) Angu Angulo lo theta> theta>
43.81 kg/m 10% 5.71 grados grados
W y= Py=
43.59 kg/m 99.50 kg
W z= Pz=
4.36 kg/m 9.95 kg
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0.09950 0.09 950371 3719 9 sen 1.00 1. 00 co cos s
22
Calculo Estructural de Edificio Multiuso
Mome nto máximo en la direccion "z": Mz= 186.69 kgm Mz2= 150.60 Mome nto máximo en la direccion "y": Usando sag rod n:2, sin usar sag rod n:1 Valor de n: n = 2.
(Momento e je Fue rte ) *Viga Isostatica. *Viga Hiperestatica (Momento e je Debil) Le=2.00
My= 7.15 kg-m *Viga Isostatica. My2 = 5.79 kg-m *Viga Hiperestatica Esfuerzo por deflexion en la direccion "z" (Eje fuerte). Mz/Sx; Seleccione Momento eje Fuerte = Fbz= 186.6 186.69 9 kg-m kg-m 1225.02 kg/cm2
Fbz=
Esfuerzo por deflexion en la direccion "y" My/Sy; Seleccione Momento Eje Debil = Fby= Fby=
198.20 kg/cm
7.15 7.15 kg-m kg-m
2
Comprobación de los esfuerzos combinados: fbz+fby
1.66667 cms
Delta real=L^3/(48EI)+(5/384*wL^4) Delta real=
0.67140
D p = P *
3 L 48 * E * I
cms <
DW
1.66667
L 384 E I 5
=
1520
4
OK por c ontrol de deflexion deflexion Calculo suplementario del sag/rod T=wLsen(theta)+Psen(theta) T=
18.67 kg
Seccion Propuesta: Propuesta: Area Area de de varill varilla> a>
1.27 cm2
Calculo del esfuerzo f=T/A f=
14.74 kg/cm2
OK, Usar seccion propuesta
DYPNISA | MSc.Ing. Axel Rodríguez M. & MSc.Ing. Henry Vilchez P.
23