SUSTITUCIN DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA EN LA I.E. N 54006 SAGRADO CORAZN DE JESS (ABANCAY - ABANCAY - APURIMAC)

MEMORIA DESCRIPTIVA - ESTUCTURAS

CONTENIDO

0. GENERALIDADES.

0. Introduccin0. Normas aplicables

0. ESTUDIO DE SUELOS.

0. PLANTEAMIENTO ESTRUCTURAL DEL PROYECTO.0. Seleccin del Sistema Estructural0. Caractersticas de los Elementos Estructurales0. Anlisis Ssmico

0. CONCLUSIN SOBRE LOS RESULTADOS DE LOS ESTUDIOS DE INGENIERA BSICA.

0. RELACION DE PLANOS.

0. EQUIPO TECNICO

1. GENERALIDADES

0. INTRODUCCION :

La presente Memoria Descriptiva de Estructuras del Proyecto del Proyecto: SUSTITUCION DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA EN LA I.E N 54006 SAGRADO CORAZON DE JESUS (ABANCAY ABANCAY APURIMAC) se ha desarrollado sobre la base del proyecto de Arquitectura, compatibilizado con el levantamiento topogrfico y el Estudio de Mecnica de Suelos con fines de cimentacin.

La zona de emplazamiento del Proyecto ser sobre una plataforma que se construir en el rea libre del terreno de la I.E. que se indica en el levantamiento topogrfico. Para la clasificacin de los suelos se ha tomado en cuenta el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS) y el Estudio de Mecnica de Suelos segn se muestra en los Certificados de los ensayos realizados. El Reglamento Nacional de Edificaciones rige las especificaciones Tcnicas de los materiales que sern utilizados en la construccin, los tipos de carga y otras especificaciones tcnicas para centros educativos.

Los agregados que la obra requiere sern provenientes de la zona o entorno de la misma; los materiales complementarios y de acabados provendrn de la zona de produccin o comercializacin y deben cumplir con las especificaciones tcnicas del Reglamento Nacional de Edificaciones.

De acuerdo con la Norma de Estructuras E-020 Cargas, se considera la combinacin de cargas que produzca los efectos ms desfavorables (Envolvente de Momentos y Cortantes).

0. NORMAS APLICABLES :

0. Constitucin Poltica del Per.0. Decreto Ley N 1017 Ley de Contrataciones del Estado.0. Decreto Supremo N 184-2008-EF, Reglamento de la Ley de Contrataciones del Estado.0. Ley N 29289 Ley del Presupuesto del Sector Pblico para el Ao Fiscal 2009.0. Ley N 27209 Ley de Gestin Presupuestaria del Estado.0. Decreto Supremo N 011-2006-VIVIENDA, Reglamento Nacional de Edificaciones.0. Ley N 27293, Ley que crea el Sistema Nacional de Inversin Pblica.0. Decreto Supremo N 102-2007-EF, Reglamento del Sistema Nacional de Inversin Pblica. 0. Resolucin directoral N 02-2009-EF/68.01, Directiva General del Sistema Nacional de Inversin Pblica.

1. ESTUDIO DE SUELOS

Para un adecuado estudio de Suelos y dar cumplimiento a la normatividad vigente, se han realizado cuatro calicatas a una profundidad de 3.00 m, por lo que de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS) y al Estudio de Mecnica de Suelos segn se

muestra en los Certificados de los ensayos realizados, tanto en la Calicata N 1 como en la N 2 , N 3, N 4 y N 5 se ha encontrado predominantemente un suelo de tipo SM, constituido por material de arena limosa, mezclas de arena y limo, de color marrn en estado semi hmedo y semi compacto.De los laboratorios se han obtenido valores de capacidad portante ms desfavorables para diseo de 1.38 Kg/cm2 para zapatas:

Densidad natural (Kg/cm3)= 1.620 Densidad seca (Kg/cm3)= 1.513 Densidad sumergida (Kg/cm3)= 0.908 Profundidad de Cimentacin (m)= 1.50 Ancho de Cimentacin (m)= 1.50 Nc (factor de capacidad)= 21.381 Nq (factor de capacidad)= 11.183 N (factor de capacidad)= 8.752 Cohesin= 0.40 Angulo de Friccin= 25.40 Factor de Seguridad= 3.0

Qu = 1,3 . C . Nc + . Df . Nq + 0.4 . . N . B

De donde se obtiene Qult = 1.38 Kg/cm2

Todas las dems caractersticas de suelo donde se edificar este proyecto se encuentran descritas en el Informe de Estudios de Mecnica de Suelos que se adjunta al presente Expediente Tcnico, por lo que sugerimos tanto al Supervisor como al Residente de obra, remitirse a su contenido en caso de requerir mayor informacin al respecto.

1. planteamiento estructural DEL PROYECTO

0. SELECCIN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL :

La propuesta Estructural planteada para el diseo del proyecto, corresponden al Sistema Prticos, teniendo en cuenta el diseo arquitectnico y respetando las dimensiones planteadas inicialmente. Los desplazamientos laterales estn dentro del marco normativo del diseo sismo resistente del Reglamento Nacional de Edificaciones.

El sistema de cimentacin es tipo zapatas conectadas con vigas, para evitar los desplazamientos por deslizamiento de suelos. Se han diseado las losas aligeradas de 20 cm, vigas peraltadas, columnas tipo T y L, para rigidizar toda la estructura considerando los efectos de carga vertical como la carga muerta y la carga viva y/o carga horizontal de sismo.

El tipo de concreto usado para el diseo de zapatas, Sobrecimiento reforzados y vigas de cimentacin es un fc = 280 Kg/cm2, para el resto de elementos estructurales es un fc=210 Kg/cm2 y la fluencia para el acero es de fy=4200 Kg/cm2 para todos los elementos estructurales como: zapatas, vigas de conexin, placas, columnas, vigas, losa aligerada y escaleras.

0. METODOLOGA

Con la finalidad de resolver sistemas estructurales hiperestticos se ha desarrollado el mtodo de la Rigidez, considerando la facilidad en el desarrollo del mtodo seleccionado as como su sistematizacin mediante el uso de computadoras, para este caso se us el mtodo de rigidez, por seguir un procedimiento organizado que sirve para resolver estructuras determinadas e indeterminadas, estructuras linealmente elsticas y no linealmente elsticas.

En la actualidad con el desarrollo de la computacin se han desarrollado innumerables programas o software basados en el mtodo general de rigidez y sobretodo el mtodo de los Elementos Finitos, entre los programas utilizados est el SAP2000 V.14.

SAP2000 VERSIN 14.-Es un programa basado en el mtodo de rigideces por procedimientos matriciales y por el Mtodo de los Elementos Finitos, escrito bajo la hiptesis de la teora de la elasticidad: continuidad, homogeneidad, isotropa, linealidad y elasticidad.

Teniendo en cuenta estas hiptesis, el programa SAP2000 es capaz de analizar sistemas estructurales formados en base a elementos del tipo marco, cscara y slidos realizando un anlisis tridimensional.

Este programa nos permite realizar el modelo idealizado de la estructura; a travs de una interface grfica, y posteriormente el respectivoanlisis tridimensional, realizando la debida combinacin de cargas segn las diversas solicitaciones estipuladas tanto para el diseo de elementos de Concreto Armado (Norma E.060- seccin 10.2) y Acero (Especificaciones AISC LRFD 93), lo cual nos permite obtener los esfuerzos ltimos de diseo de cada elemento.

0. ANLISIS DE CARGAS:

ANLISIS ESTRUCTURAL POR CARGAS VERTICALES

Este tipo de anlisis se realizar para cargas Permanentes o Muertas y Sobrecargas o Cargas Vivas. A continuacin se hace una breve descripcin de ambos casos.

Anlisis por Cargas Permanentes o Muertas.-Se realizar en base a las cargas que actan permanentemente en la estructura en anlisis tales como: Peso propio de vigas, columnas, losas, tabiquera, acabados, coberturas, etc.

Estas cargas sern repartidas a cada uno de los elementos que componen la estructura, los pesos de los materiales necesarios para la estimacin de cargas muertas se encuentran registrados en la Norma de Cargas E.020.

Anlisis por Sobre cargas o Cargas Vivas.-Este anlisis se realizar en base a las sobrecargas estipuladas en Normas Peruanas de estructuras referidas a Cargas E.020.

Anlisis Estructural por Cargas Horizontales.-Actualmente la Norma de Diseo Sismo resistente E.030, exige analizar cada direccin con el 100% del sismo actuando en forma independiente: sin embargo, otros reglamentos contemplan la posibilidad que el sismo acte en forma simultnea en ambas direcciones: 100% en X y 30% en Y, y viceversa.

Un sismo puede atacar en el sentido N-S o S-N y tambin O-E o E-O, ya que las aceleraciones son positivas y negativas. De esta manera, para efectos de diseo, debe trabajarse con las envolventes de esfuerzos en condicin de rotura. Al estructurar se buscar que la ubicacin de columnas y vigas tengan la mayor rigidez posible, de modo que el sismo al atacar, stas puedan soportar dichas fuerzas sin alterar la estructura.

Para la determinacin de los esfuerzos internos de la estructura en un anlisis por sismo se podr emplear el Mtodo de Discretizacin de masas.

0. CDIGOS Y NORMAS.

El proceso de estimacin de las cargas, as como el anlisis y diseo de las estructuras est basado en los siguientes cdigos.

Cargas

Norma Tcnica E-020. Norma de Diseo Sismo resistente E-030.

Se entiende que todas aquellas normas a las que los cdigos hacen referencia, forman parte integrante de los mismos en tanto sean aplicable a los materiales, cargas y procedimientos usados en el presente proyecto.

Diseos

Norma Tcnica E-020, Suelos y Cimentaciones. Norma Tcnica E-030, Diseo Sismo resistente. Norma Tcnica E-040, Concreto Armado. Norma Tcnica E-070, Albailera. Norma de Construcciones en Concreto Armado ACI 318-05.

0. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

Los siguientes materiales han sido considerados en el presente estudio:

Concreto

Mdulo de Poison : = 0.20 Mdulo de Elasticidad: Ec= 2.2 x 106 Resistencia a la compresin: Fc= 210 Kg/cm2 Resistencia a la compresin paraVigas de Cimentacin, Zapatas ySobrecimiento Armado: Fc= 280 Kg/cm2

Acero Corrugado

Acero Corrugado ASTM 615 Grado 60: Fy= 4200 Kg/cm2

0. CARGAS.

Carga Muerta

Peso Unitario del Concreto= 2400 Kg/m3 Peso de la Tabiquera= 120 Kg/m2 Peso de la Acabado= 100 Kg/m2

Carga Viva

Sobrecarga en el techo - azotea= 100 Kg/m2 Sobrecarga en Aulas= 250 Kg/m2 Sobrecarga en Talleres= 350 Kg/m2 Sobrecarga en Corredores y Escaleras= 400 Kg/m2

Carga de Sismo

Las cargas de sismo se han calculado por separado para cada bloque analizado de la estructura.

Siendo los factores para la cortante en la base y el espectro de aceleraciones como sigue:

Z=0.40 (zona ssmica III) U=A - 1.50 (categora de la edificacin) C=2.50 (amplificacin ssmica) S=1.40 (condiciones geotcnicas, suelo tipo III) Rx=8.00 (coeficiente de reduccin) Ry=8.00 (coeficiente de reduccin)

Combinacin de Cargas

U1= 1.50 D + 1.80 L U2= 1.25 D + 1.25 L + 1.25 Sx U3= 1.25 D + 1.25 L + 1.25 Sy U4= 1.25 D + 1.25 L - 1.25 Sx U5= 1.25 D + 1.25 L - 1.25 Sy U6= 0.90 D + 1.25 Sx U7= 0.90 D + 1.25 Sy U8= 0.90 D - 1.25 Sx U9= 0.90 D - 1.25 Sy Envol.= U1 + U2 + U3 + U4 + U5 + U6 + U7 + U8 + U9

Para el diseo del acero de refuerzo se ha tomado en cuenta el envolvente de momentos de todas las combinaciones de cargas.

0. CARACTERSTICAS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES :

Las caractersticas estructurales han sido planteadas para el diseo del mdulo de aulas y talleres, en funcin a la zonificacin ssmica del Per, pertenecindole al departamento de Ica la Zona 3, y para el dimensionamiento de elementos estructurales se ha tenido en cuenta el rea tributaria, ancho tributario; la consideracin de carga muerta, carga viva donde se considera la sobrecarga, y la fuerza de sismo. Para esto se considera el esquema arquitectnico variando en lo ms mnimo la propuesta de diseo arquitectnico. Para la eleccin del sistema de estructura o cimentacin se ha considerado realizar el estudio de suelos respectivo, y con los resultados de capacidad portantes y caractersticas del mismo se han tomado las mejores consideraciones para zapatas, muros de soporte, placas y cimientos.La estructuracin del sistema de sostenimiento se ha planteado teniendo en consideracin la capacidad portante del suelo, las cargas actuantes, las luces entre ejes, la calidad del concreto de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones para elementos estructurales, la cuanta de acero en elementos estructurales de concreto armado, el reforzamiento de acero transversal sujeta a cortante, la zonificacin ssmica del rea del proyecto, el desplazamiento totales y relativos, entre otros criterios de diseo evitando en todos los casos la falla frgil y buscando una falla dctil. Por lo que podemos sintetizarlo de la siguiente manera:

Se han diseado por el sistema porticado, en concreto reforzado utilizando concreto de resistencia Fc=210 Kg/cm2 y acero grado 60 Fy=4200 Kg/cm2, con losas aligeradas, considerando los efectos de carga viva, carga muerta y carga ssmica haciendo un anlisis de acuerdo a la combinaciones antes estipuladas en la presente memoria, siendo las vigas doblemente reforzadas en algunos y las losas aligeradas armadas en una direccin, en el anlisis los techos se han considerado como diafragmas.

Para evitar los desplazamientos laterales se han considerado el uso de columnas tipo T y L de esta manera se ha rigidizado en la direccin ms desfavorable para el sismo.

La dimensin del rea de acero de bastoneria se ha calculado teniendo en cuenta la distribucin equitativa del acero en la parte donde se presenta mayores momentos flectores, y el acero principal va en todo lo largo de la viga que tambin trabaja a compresin en vigas doblemente reforzadas, el confinamiento de estribos se ha colocado donde se requiera mayor refuerzo a la cortante, tanto en vigas y en columnas.

El tipo de encofrado de los elementos estructurales son en la mayora tpicas, no mostrndose diseos especiales que tengan mayor dificultad.

CIMENTACIN:

De acuerdo a la informacin proporcionada y recomendaciones del Estudio de Mecnica de Suelos, la cimentacin adoptada, corresponde a una cimentacin conectada de zapata y viga, con una profundidad de h = 1.50 m con respecto del nivel del terreno, para el soporte de toda la estructura.

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a las categoras indicadas en el reglamento nacional de estructuras, segn nuestro caso, de acuerdo a las categoras est dentro de edificaciones esenciales cuya funcin, no debera interrumpirse inmediatamente despus que ocurra un sismo.

Para el clculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos granulares, se deber considerar la mxima carga vertical que actu, utilizada para el diseo de columnas de nivel ms bajo de la edificacin.

MUROS:

Los muros sern unidades slidas o huecas arriostradas por columnetas y viguetas de confinamiento, para as dejar libre el desplazamiento de la estructura, estas fueron asentados con mortero de cemento- arena. Los espesores asumidos son de t=0.15 m y 0.25 m de acuerdo al diseo arquitectnico.

De acuerdo a la Norma, para muros de albailera no reforzada el espesor mnimo del muro portante ser:

t =

En nuestro caso es h = h = 0.135 m ----- Conforme

TECHOS :

Los techos cumplen la funcin de distribuir las fuerzas horizontales en proporcin a la rigidez de las columnas, asegurando la transmisin de las cargas verticales y horizontales, actuando como diafragma.

En el presente proyecto, los techos o losas aligerados en una direccin, trasmiten las cargas a las vigas y estas a la vez a la columna, para luego soportarla en el suelo por medio de sus zapatas.

COLUMNAS Y VIGAS:

Las columnas y vigas se pre-dimensionaron en consideracin para zonas de alto riesgo ssmico que recomiendan los ensayos experimentales e investigaciones hechas en el Japn despus del sismo de TOKACHI en 1968. El Reglamento Nacional de Edificaciones especfica valores de cuanta mnima para los elementos estructurales, obtenindose valores conservadores de los esfuerzos permisibles en los elementos de concreto armado. Estos elementos estn sometidos a esfuerzos de flexin, felxo-comprensin, traccin, cortante o combinacin de ellas.

El concreto a utilizar tendr una resistencia de fc = 210 Kg/cm2 y el acero de refuerzo fy = 4,200 Kg/cm2.

Se ha tenido especial cuidado en el control de la cuanta en los elementos vigas, evitando en todo momento la falla frgil.

Los encuentros entre vigas y columnas no forman entramados de acero que puedan ocasionar rtulas plsticas.

ARRIOSTRE:

En el proyecto todos los muros estn arriostrados verticalmente por columnas y plaquetas; horizontalmente por vigas collar de concreto armado, para garantizar el adecuado funcionamiento de toda la estructura.

1. CONCLUSIN DEl estudio de INGENIERA

0. La calidad del concreto se eligi de acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones de la siguiente manera:

Zapatas:Concreto fc = 280 kg/cm2Vigas de Cimentacin:Concreto fc = 280 kg/cm2Sobrecimiento Armado:Concreto fc = 280 kg/cm2Cimentacin:Concreto ciclpeo de 1 : 10 + 30 % piedra grandeSobrecimiento:Concreto ciclpeo de 1 : 8 + 25 % piedra medianaColumnas :Concreto fc = 210 kg/cm2Vigas :Concreto fc = 210 kg/cm2Placas:Concreto fc = 210 kg/cm2Losas Aligeradas:Concreto fc = 210 kg/cm2Escaleras:Concreto fc = 210 kg/cm2Cemento :Prtland Tipo I (42.5 Kg)Acero :Grado 60 Fy=4200 Kg/cm2Recubrimientos:7 cm (zapatas y vigas de conexin):4 cm (vigas y colunas):2.5 cm (vigas chatas):2 cm (losas y escaleras)

0. El Acero deber garantizar la fluencia del elemento estructural y ser del tipo corrugado con dimetros variables dependiendo de la funcin del elemento, y deber actuar en forma conjunta con el concreto.

Acero Corrugado:Fy = 4 200 Kg/cm2

0. La albailera confinada deber estar de acuerdo con las caractersticas estipuladas en el Reglamento Nacional de Construcciones cumpliendo en lo mnimo con lo siguiente:Resistencia Caracterstica:fm = 130 Kg/cm2Unidad de Albaileria:Tipo I de (8 x 12 x 24)Mortero :1 : 4 (cemento : arena)Juntas:1.5 cm mximo

0. Los pesos especficos considerados para el anlisis son los siguientes:

Concreto Armado:2,400 kg/m3Concreto Ciclpeo :2,300 Kg/m3Piso Terminado:100 Kg/m2Albaileria :1,800 Kg/m3Sobrecarga en Aulas:250 Kg/m2Sobrecarga en Talleres:350 Kg/m2Sobrecarga en Escaleras y Corredores:400 Kg/m2

0. De acuerdo al estudio de suelos y a las caractersticas del terreno se han tomado los siguientes criterios para la cimentacin:

Profundidad Cimentacin:1.50 m, desacuerdo al cuadro del perfil.Capacidad Admisible:1.38 kg/cm2Factor de Seguridad:3.0 para no verificar

0. Para el diseo estructural del presente proyecto se han analizado los pabellones de aulas y talleres A, B, C, D y E, asi como escalera y tanque elevado, haciendo un total de 08 analisis.

1. RELACION DE PLANOS

Los planos que conforman el proyecto de Arquitectura son los siguientes:

CODIGO DE PLANON DE LAMINANOMBRE DE PLANOESCALA

E-01051 de 144Cimentacin Pabellones A,B, C y D1:50

E-02052 de 144Cimentacin Pabellones E, G Y H1:50

E-03053 de 144Prticos Ejes A-1, A-2 y A-4 Pabelln A1:25 y 1:12.5

E-04054 de 144Prtico Ejes A-3 y A-5 Pabelln A1:25 y 1:12.5

E-05055 de 144Prtico Ejes A-e Pabelln A1:25 y 1:12.5

E-06056 de 144Prtico A-b Pabelln A1:25 y 1:12.5

E-07057 de 144Prticos Ejes B-1, B-2 y B-3 Pabelln B1:25 y 1:12.5

E-08058 de 144Prtico Eje B-4 y B-5 Pabelln B1:25 y 1:12.5

E-09059 de 144Prtico Eje B-b Pabelln B1:25 y 1:12.5

E-10060 de 144Prtico Eje B-c Pabelln B1:25 y 1:12.5

E-11061 de 144Prtico Eje C-1 y C-2 Pabelln C1:25 y 1:12.5

E-12062 de 144Prtico Ejes C-3, C-4 y C5 Pabelln C1:25 y 1:12.5

E-13063 de 144Prtico Eje C-a Pabelln C1:25 y 1:12.5

E-14064 de 144Prtico Eje C-b Pabelln C1:25 y 1:12.5

E-15065 de 144Prtico Eje D-a Pabelln D1:25 y 1:12.5

E-16066 de 144Prtico Eje D-d Pabelln D1:25 y 1:12.5

E-17067 de 144Prtico Ejes D-3, D-4 y D-5 Pabelln D1:25 y 1:12.5

E-18068 de 144Prtico Eje D-6 Pabelln D1:25 y 1:12.5

E-19069 de 144Prtico Eje E-b Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-20070 de 144Prtico Eje E-c Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-21071 de 144Prtico Ejes E-a y E-1 Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-22072 de 144Prtico Ejes E-2 y E-4 Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-23073 de 144Prtico Eje E-3 Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-24074 de 144Prticos Ejes A-6, A-7, D-1 y D-2 Pabelln E1:25 y 1:12.5

E-25075 de 144Detalle Columnetas y Viguetas de Confinamiento 1:25 y 1:12.5

E-26076 de 144Losa Aligerada Primer y Segundo Nivel Pabelln A1:50

E-27077 de 144Losa Aligerada Primer y Segundo Nivel Pabelln B1:50

E-28078 de 144Losa Aligerada Primer y Segundo Nivel Pabelln C1:50

E-29079 de 144Losa Aligerada Primer y Segundo Nivel Pabelln D1:50

E-30080 de 144Losa Aligerada 1 y 2 Nivel Pabellones E, G y H1:50

1. pARTIDAS A EJECUTAR

De acuerdo a la planilla de metrados y metas definidas en el Proyecto, las partidas a ejecutar, se resume en el siguiente cuadro:

ITEMDENOMINACIONUNIDADMETRADO

1. PROFESIONALES QUE ELABORARON EL PROYECTO

Como responsables de las respectivas especialidades se ha contado con la participacin de los profesionales que se mencionan a continuacin:

Gilberto Vidal Rojas Soto:ArquitectoCAP N 4955 Sabino Miguel Robles Retuerto :Ing. CivilCIP N 49126 Moiss Jorge Vergara:Asistente Diseo Estructural Luis Garca Ramrez :Tcnico Cadista

El anlisis y mecnica de suelos ha estado a cargo del Laboratorio de Estudios de Suelos, Concreto y de Materiales CONSEDIS-Construccin, Distribucin, Servicios y Ensayos de Laboratorio de Mecnica de suelos, Pavimentos y Materiales.