INFORME

INFORME DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL

EBC: LI_PCS_0100662_ INDOAMERICA_A

JULIO 2014

1Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_A

INDICE

1. Alcances2. Documentacin disponible3. Descripcin de la Estructura de la Edificacin en Estado Actual4. Descripcin de la Propuesta de Reforzamiento5. Caractersticas Geotcnicas de la Zona6. Descripcin de la Estructura y Equipos a instalarse7. Normatividad y Especificaciones Aplicables8. Criterio Para el Reforzamiento Estructural Criterio de rigidez. Criterio de resistencia. Hiptesis para la evaluacin.9. Hiptesis Adoptadas para la evaluacin.

10. Propiedades de los Materiales11. Consideraciones de carga Peso propio Carga Muerta adicional Cargas Vivas Cargas Ssmica12. Procedimiento de Evaluacin Elaboracin del Modelo estructural Anlisis Esttico Anlisis Modal Anlisis Dinmico Anlisis de Desplazamientos Verificacin de Esfuerzos13. Resultados del Anlisis de la Estructura Reforzada Resultados del Anlisis Modal de la Estructura Verificacin de la Cortante Mxima. Desplazamientos y Distorsiones.

14. Verificacin por resistencia de los elementos estructurales Combinaciones de Carga Empleadas. Verificacin de Vigas Existentes. o Descripcin de los Elementos o Cuanta Mnima Criterios de Anlisis por Flexin Verificacin de la capacidad resistente de la seccin para requerimientos de Flexin Criterios de Anlisis por Cortante Verificacin de la capacidad resistente de la seccin para requerimientos de Cortante Verificacin de Columnas Existentes Descripcin de los Elementos Verificacin de las Columnas ms solicitadas Verificacin de Muros de Albailera Existentes Descripcin de los Elementos o Verificacin por Carga Axial o Verificacin por Cortante15. Diseo de Muros de Concreto Armado16. Diseo de Cimentacin de Muros de Concreto Armado17. Conclusiones y Recomendaciones18. Anexo Fotgrafo

Propietario: NEXTELProyecto:EBC INDOAMERICADireccin:MZ A16 LT 25, Urb. Manuel Arvalo, distrito de La Esperanza, provincia de Trujillo, departamento de La Libertad.

1. Alcances:

La finalidad del presente documento es presentar la propuesta de Reforzamiento Estructural de la edificacin ubicada en la Urb. Manuel Arvalo Mz A16 LT 25, distrito de La Esperanza, provincia de Trujillo, departamento de La Libertad.

No forma parte de los alcances de la evaluacin, el anlisis de la subestructura (cimentacin), as como tampoco la realizacin de ensayos destructivos y no destructivos para determinar las propiedades mecnicas de los materiales, la auscultacin o escaneo del acero de refuerzo de los elementos de concreto armado, as como del picado, escarificado o retiro de recubrimiento de los mismos.

2. Documentacin disponible:

No se ha tenido acceso a planos estructurales ni de ninguna otra especialidad. La evaluacin ha sido desarrollada tomando en cuenta nicamente la informacin recabada en la visita de inspeccin.

3. Descripcin de la Estructura de la Edificacin en Estado Actual:

La estructura a evaluar consta de 03 niveles ms azotea, con una altura total de 9.00m. En planta se tiene un frente de 6.12m y una profundidad de 20.00m, lo que hace un rea total de 122.40m2 por nivel (sin tomar en cuenta los aleros existentes).La direccin longitudinal (direccin mayor en planta, que en este caso es ortogonal a la fachada), ser denominada en el modelo estructural como direccin Y-Y. Esta direccin se cuenta con 03 eje principales, de los cuales los ejes laterales estn definidos por muros de albailera de 13cm de espesor, que se presumen estn construidos con unidades solidas tipo KK artesanal. Se presume adems que la albailera esta acoplada a las columnas y a las vigas de concreto armado. Se ha asumido que las vigas soleras son del ancho de las columnas y de peralte igual al espesor de la losa de techo (25cmx20cm).El eje central est definido por un prtico de concreto armado de 07 tramos en todos los niveles. La viga continua de este prtico tiene seccin transversal 25cmx20cm.La direccin transversal (direccin menor en planta, que en este caso es

paralela a la fachada), ser denominada en el modelo estructural como direccin X-X. Esta direccin, cuenta con 07 ejes principales definidos por prticos de concreto armado con dos tramos, cada uno, y vigas de seccin transversal 25cmx30cm. Los ejes 01, 03, 04 y 05 (numerados a partir de la parte posterior) cuentan con un pao de albailera acoplada al prtico de concreto armado.La disposicin de los muros y prticos existentes, as como las secciones transversales de las vigas y columnas existentes se pueden observar en las figuras del modelo estructural.

Las losas de entrepiso y techo son del tipo aligerado unidireccional con un espesor de 20cm. Se ha supuesto que las viguetas se encuentran orientadas en la direccin longitudinal. Todas las columnas tienen seccin transversal 25cmx30cm.

La estructura se considera regular tanto planta como en elevacin, de acuerdo a lo establecido en la norma E030.

4. Descripcin de la Propuesta de Reforzamiento:

De acuerdo a la evaluacin estructural desarrollada, la edificacin presenta problemas de rigidez lateral y resistencia en algunos elementos estructurales. En el primer caso, los desplazamientos de la edificacin (2do nivel direccin X- X), superan los lmites establecidos por la norma de diseo sismo-resistente.Por otro lado, algunas vigas existentes no cuentan con la resistencia suficiente ante solicitaciones de flexin (asumiendo una cuanta de acero mnima) y varios muros de albailera se agrietan por cortante, bajo la accin de un sismo moderado.Para limitar estos desplazamientos, se plantea la construccin de dos muros de concreto armados de 20 cm de espesor en la direccin paralela a la fachada (direccin X-X en el modelo estructural). Uno de ellos se ubicar en el cuarto eje (partiendo del eje de la fachada) y se construir en los tres niveles existentes. La longitud de este muro ser de 2.94m. Dos columnas existentes de seccin transversal 25cmx30cm, servirn de elementos de borde. El muro de concreto en mencin se ubicar en el eje 4 (del modelo estructural), entre los ejes B y C.El segundo muro se ubicar el quinto eje (partiendo del eje de la fachada) y se construir en los dos primeros niveles. En el primer nivel, la longitud de este muro ser de 2.94m. Dos columnas existentes de seccin transversal 25cmx30cm, servirn de elementos de borde. En el segundo nivel el muro sufrir una reduccin en su longitud. En total contar con una longitud de 1.84m, incluyendo una nueva columna de seccin 30cmx25cm en uno de los bordes. Esta columna y la columna existente, ubicada en el otro extremo,

servirn de elementos de borde. La nueva columna mencionada ser construida desde el 1er nivel.La construccin de estos muros de concreto armado permitir reducir la cortante ssmica en los muros de albailera en la direccin y X-X. Tambin ha permito reducir las solicitaciones de flexin de las vigas en esa direccin. Se ha optado por construir dos placas, en lugar de una, con la finalidad de evitar que un solo muro asuma demasiada cortante ssmica.

Ubicacin de muros de concreto armado como elementos de refuerzo (1er y 2do Nivel)

Ubicacin de muro de concreto armado como elemento de refuerzo (3er Nivel)

5. Caractersticas Geotcnicas de la zona:

No se cuenta con informacin de las caractersticas geotcnicas de la zona donde se emplaza la edificacin. Para la determinacin de las fuerzas ssmicas se ha considerado un suelo intermedio con periodo Ts=0.6 seg.

6. Descripcin de las Estructuras y Equipos a Instalarse:

La estacin, a implementar, se ubicar en la azotea de la edificacin. sta constar de un mstil de 9mts de altura y 02 equipos de telecomunicaciones: un minishelter (820mmx900mmx2030mm) de 800kg y un banco de bateras (650mmx650mmx1000mm) de 350kg. Los equipos se soportarn mediante un entramado de vigas metlicas apoyadas sobre cuatro columnas del edificio. De forma similar, el mstil tambin se emplazar directamente sobre una columna del edificio.La estacin estar cercada por paredes de drywall, fijadas a un sardinel de concreto armado. Todo el peso del cerramiento lateral se soporta en 04 vigas de la estructura.

7. Normatividad Y Especificaciones Aplicables:

Normas nacionales: Norma Tcnica de Edificacin E-020 "Cargas" RNE Norma Tcnica de Edificacin E-030 Diseo Sismo Resistente" RNE Norma Tcnica de Edificacin E-050 Suelos y Cimentaciones" RNE Norma Tcnica de Edificacin E-060 Concreto Armado RNE Norma Tcnica de Edificacin E-070 Albailera RNE Otras Especificaciones: ACI-318S-05:RequisitosdeReglamentoParaConcretoEstructural (Versin en Espaol y en Sistema Mtrico). ACI-318S-08:RequisitosdeReglamentoParaConcretoEstructural (Versin en Espaol y en Sistema Mtrico). ASCE/SEI 7-10: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures

8. Criterios Para el Reforzamiento Estructural

Para determinar el comportamiento de la estructura sometida a cargas gravitatorias (cargas muerta y viva) y cargas ssmicas, se empelaran dos criterios: El criterio de rigidez y el criterio de resistencia.

- Criterio de Rigidez: La rigidez viene a ser la capacidad de la estructura a oponerse a ser deformada. Deformaciones importantes involucran dao a elementos estructurales y no estructurales (elementos divisorios, instalaciones elctricas y mecnicas, muebles, etc.) de la edificacin. El procedimiento consiste en determinar los mximos desplazamientos laterales, en cada entrepiso, debidos a cargas ssmicas y compararlas con los lmites establecidos en la norma de diseo sismo-resistente. Estos lmites son expresados como fraccin de la altura de entrepiso (deriva), de acuerdo con el material predominante de los elementos estructurales.

Material predominante(D/he)

Concreto Armado0.007

Albailera0.005

Acero Estructural0.010

Madera0.010

- Criterio de Resistencia: La Resistencia viene a ser la capacidad de la estructura a no romperse. La resistencia debe distribuirse uniformemente, es decir, se debe evitar estructuraciones que concentren esfuerzos en pocos elementos, generando un desbalance entre el nivel de esfuerzo de los elementos Debe buscarse, adems, una estructuracin con ms de una lnea de resistencia y con capacidad de redistribuir las fuerzas de sismo, en la eventualidad de falla de elementos importantes.

El criterio consistir en determinar la capacidad nominal de los distintos elementos estructurales para soportar las solicitaciones impuestas: flexin, cortante, torsin y flexo-compresin. Luego, la resistencia nominal multiplicada por el factor de reduccin correspondiente, ser contrastada con los esfuerzos actuantes amplificados.

El criterio de ductilidad no ser parte de la presente evaluacin, debido a que no se cuenta con la informacin de la cantidad exacta y disposicin del acero de refuerzo, tanto longitudinal como transversal) de los elementos de concreto armado existentes. El criterio de estabilidad solo ser verificado para el caso de flexo-compresin en las columnas.

9. Hiptesis Adoptadas para la Evaluacin

Para el anlisis estructural se supondr que los materiales son isotrpicos, homogneos y poseen un comportamiento lineal y elstico. Tambin se considera como valido el principio de superposicin.

Por otro lado se asume que se cumple la teora de pequeos desplazamientos, por lo que las condiciones de equilibrio se presentan para el sistema informado. Tambin se acepta la linealidad geomtrica entre deformaciones unitarias y desplazamientos.

10. Propiedades de los Materiales

Concreto Existente

Resistencia a la compresin fc = 175 Kg/ cm2(asumido) Mdulo de elasticidad= 2.0 x 105 Kg/cm2

Mdulo de corteGm= 83,333Kg/cm2 Mdulo de Poisson= 0.20Concreto Nuevo

Resistencia a la compresin fc = 210 Kg/ cm2(asumido) Mdulo de elasticidad= 2.2 x 105 Kg/cm2 Mdulo de corteGm= 91,667/cm2 Mdulo de Poisson= 0.20Acero

Resistencia a la fluencia del acero grado 60fy = 4200 Kg/cm2 Norma ASTM-615-96a

Albailera

Ladrillos artesanales King Kong. Resistencia a la compresin fm = 35Kg/cm2 Mdulo de elasticidadEm= 500fm = 17,500Kg/cm2 Mdulo de corteGm= 0.40 Em = 7,000Kg/cm2 Mdulo de Poisson= 0.30

11. Consideraciones de Carga

Cargas por Peso Propio: Son cargas provenientes del peso de los elementos estructurales. Es calculado automticamente por el software empleado, multiplicando las dimensiones de cada elemento por su peso volumtrico.

Carga Muerta Adicional: Son cargas provenientes de dispositivos de servicio, acabados, equipos, tabiques, cielorrasos y otros elementos que forman parte de la edificacin y/o que se consideran permanentes. El peso de los equipos y dems elementos que componen la estacin proyectada han sido considerados como carga muerta.

Cargas Vivas: Cargas que provienen de los pesos no permanentes en la estructura, que incluyen a los ocupantes, materiales, equipos muebles y otros elementos mviles estimados en la estructura.

Cargas Producidas por Sismo: Para definir la carga ssmica se emplear el espectro de respuesta definido por la Norma de diseo sismorresistente E.030 cuyos parmetros, aplicado mediante un anlisis dinmico. Los parmetros que definen el espectro se especifican a continuacin:

10Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_A Zonificacin (Z)La zonificacin propuesta se basa en la distribucin espacial de la sismicidad observada, las caractersticas esenciales de los movimientos ssmicos, la atenuacin de estos con la distancia y la informacin geotcnica obtenida de estudios cientficos.

De acuerdo a lo anterior la Norma E-0.30 de diseo sismo-resistente asigna un factor Z a cada una de las 3 zonas del territorio nacional. Este factor representa la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 aos.

Para el presente estudio, la zona en la que est ubicado el proyecto corresponde a la zona 3 (Trujillo) y su factor de zona Z ser 0.4.

Parmetros del Suelo (S)

Para los efectos de este estudio, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta sus propiedades mecnicas, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibracin y la velocidad de propagacin de las ondas de corte.Para el presente caso considerar que el perfil de suelo en la zona de emplazamiento de la estructura en evaluacin, es de tipo Intermedio S2. El periodo del suelo, Tp, asociado con este tipo de suelo es de 0.60seg y el factor de amplificacin del suelo se considera S=1.2.

Factor de Amplificacin Ssmica (C)

Se define al factor de amplificacin ssmica(C) mediante la siguiente expresin:

C = 2.5 x (Tp/T);C 2.5

Categora de las Edificaciones(U)

Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a la categora de uso de la edificacin. El uso actual dado a la edificacin es el de una vivienda, por lo que la norma establece un factor de importancia U = 1.0.

Sistemas Estructurales(R)

Los sistemas estructurales se clasifican segn los materiales usados y el sistema de estructuracin sismoresistente predominante en cada direccin.En ambas direcciones, se usar un factor de reduccin R = 6 para la verificacin de la capacidad resistente de los elementos de concreto armado y para la verificacin del agrietamiento por cortante bajo sismo moderado. Para el

11Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_Acaso de la verificacin de la cortante global bajo sismo severo se usar un factor de reduccin R = 3.

Resumen de Cargas

Carga Muerta:Peso propio elementos de concreto armado=2400Kg/m3 Peso propio muros de albailera=1800 Kg/m3Peso propio piso terminado=100 Kg/m2Peso de tabiquera=100 Kg/m2 Peso de parapeto en azotea (h=0.90m, e=13cm)=160 Kg/m Peso de pedestal de torre (0.35mx0.35mx0.35m)=100 Kg Peso de mstil de 9.00m (Inc. Antenas y accesorios) =600 Kg Peso de Minishelter=800 kgPeso de Banco de Bateras=350 kgEntramado de vigas metlicas=400 kgPaneles de plancha de de espesor=113 kgPeso de las paredes de Drywall=20 Kg/m2Peso de Sardinel para drywall=54 Kg/mPeso de paredes de polimero=6 Kg/m2

Carga Viva:Sobrecarga en piso tpico=200 Kg/m2

Sobrecarga en azotea=100 Kg/m2

Cargas de Sismo:

Espectro de Respuesta E030

Dnde:

Sa ZUCS gR

Z=0.40 (Zona 3Trujillo)

U=1.00 (Categora C: Edificacin Comn)

S=1.20 (Tp=0.6 Suelo Intermedio)

Rg==6; 39.81 (aceleracin de la gravedad m/s2)

C=2.5 x (Tp / T); C 2.5

Espectro de respuesta (Norma E-030).

12. Procedimiento de Evaluacin

Elaboracin del Modelo Estructural:

Se desarroll un modelo estructural tridimensional empleando el programa ETABS (versin 9.7), en el cual, se consideraron los siguientes elementos estructurales:

Columnas y vigas: se modelaron como elementos lineales tipo marco (frame), con 06 gdl por nudo (03 gdl tralacionales y 03 gld rotacionales).

Losas de entrepiso y Techo: se modelaron como elementos planos tipo plate, con 03 gdl por nudo (01 gdl traslacional y 02 gld rotacionales), que capturan el comportamiento de flexin fuera del plano. Dado que las losas son del tipo aligerado en una direccin, en el modelo se ha tomado en cuenta la existencia de las nervaduras para el clculo de un espesor equivalente, a ser considerado en el anlisis. Los ladrillos de la losa de techo han sido considerados nicamente como carga. Para tomar en cuenta la direccionalidad de la carga, se ha considerado sta como orttropa. Muros de Albailera: se modelaron como elementos planos tipo cascara (shell), con 06 gdl por nudo (03 gdl tralacional y 03 gld rotacionales), que capturan el comportamiento de flexin fuera del plano y el comportamiento de membrana en el plano del elemento.

En el modelo se ha tomado en cuenta la flexibilidad de las losas en su plano.

Los elementos no estructurales, tales como la tabiquera, han sido considerados nicamente como cargas gravitatorias.

Los apoyos han sido considerados como empotrado (todos los gdl restringidos).

El peso de los elementos que conforman la estacin proyectada, han sido considerados como carga muerta. El peso total de los equipos, vigas metlicas y paneles de plancha de de espesor ha sido repartido en 04 columnas existentes de la edificacin, la cual recibir una carga puntual de 416 kg. El peso del mstil estimado en 700 kg (incluyendo el peso del pedestal de concreto armado), tambin ser aplicado como carga puntual sobre una columna existente. Finalmente, el peso total del sardinel de concreto armado y las paredes de drywall, ha sido estimado como una carga repartida de 114kg/m aplicada sobre 04 vigas de concreto armado.

Ubicacin denuevos muros de concreto armado

Modelo estructural-vistas en planta. (1er y 2do Nivel).

Modelo Estructural- Elevaciones de los Ejes 4 y 5

Modelo estructural en 3D

Anlisis Esttico:

Para los estados de carga muerta y viva, se analizar la estructura considerando que estas se aplican de forma gradual, de manera que se puedan despreciar los efectos inerciales. El procedimiento consiste en determinar las matrices de rigidez de los elementos estructurales, asumiendo un campo de desplazamientos, para luego ensamblar una matriz de rigidez global de toda la estructura. El siguiente paso es aplicar las condiciones de borde (condiciones de apoyo y otros constrains), para finalmente proceder a resolver el conjunto de ecuaciones lineales cuyo resultado nos proporcionar

el vector de desplazamientos en los nudos de los elementos. El Paso final es determinar los esfuerzos internos en los elementos estructurales.

Anlisis Modal:

El anlisis modal nos servir a para determinar las formas de vibrar de la estructura, que nos sern tiles en dos aspectos:

Nos permitir entender el comportamiento dinmico de la estructura en evaluacin. Los modos de vibrar de la estructura se pueden utilizar como base para la superposicin modal en casos de anlisis de respuesta espectral o en casos de anlisis tiempo-historia.

Existen dos tipos de anlisis modal: Anlisis por auto-vectores y Anlisis por vectores Ritz. En el presente caso utilizaremos los auto-vectores.Para realizar el anlisis modal definiremos la masa de la Estructura considerando el 100% de la carga muerta y el 25% de la carga viva, por tratarse de una edificacin comn tipo C (ver norma E-030 de diseo sismo-resistente)

Anlisis Dinmico:

En la presente evaluacin se aplicar un anlisis de espectro de respuesta utilizando superposicin modal. Los modos y las frecuencias de vibracin, sern determinado mediante un anlisis por auto-vectores.La curva de respuestas espectral (pseudo-aceleraciones vs periodos) ser definida utilizando las consideraciones de la Norma E-030 de diseo sismo- resistente. El ratio de amortiguamiento ser de 0.05. El procedimiento de combinacin modal ser la tcnica de combinacin cuadrtica completa (CQC) y la combinacin direccional ser el mtodo SRSS (razi cuadrada de la suma de los cuadrados)Hay que tener en cuenta que la Norma E-030 seala que, en cada

direccin, se considerarn aquellos modos de vibracin cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura, pero deber tomarse en cuenta por lo menos los tres primeros modos predominantes en la direccin de anlisis.

Anlisis de Desplazamientos:

Se refiere al mximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado segn un anlisis lineal elstico con las solicitaciones ssmicas.

13. Resultados del anlisis de la Estructura Reforzada

Resultados del Anlisis Modal de la Estructura:

En la tabla se muestran los resultados de los periodos de vibracin con su porcentaje de masa participante, que indicar la importancia de cada modo en su respectiva direccin.

ModePeriodUXUYSumUXSumUY

10.21396725.57580.136325.57580.1363

20.19981742.61590.023968.19170.1602

30.1438720.011481.854368.203182.0145

40.0862067.84320.220676.046382.2351

50.0677457.81980.01583.866182.2501

60.0602646.39330.10890.259482.3582

70.0548460.22330.00890.482682.3662

80.05318200.071790.482782.4379

90.0529740.20590.000790.688682.4386

100.0527420.0158.969890.703591.4084

2do MODO DE VIBRACION (predominante en la direccin X, T=0.20 s.)

3er MODO DE VIBRACION (predominante en la direccin Y, T=0.14 s.)

Calculo de la cortante en la base del edificio:

Empleando las expresiones de la Norma E030 para el anlisis ssmico esttico, se tiene:

ModuloZUCSRZUCS/RP (t).80*Vxx)/.80*Vyy

X-X0.412.501.260.20450.9172.15

Y-Y0.412.501.230.40450.91144.29

Cortante DinmicoDir X-X57.06

Cortante DinmicoDir Y-Y145.10

Del anlisis dinmico se obtiene que el cortante, en la base, en la direccin transversal (direccin X-X) es menor al 80% del cortante esttico. Por lo tanto es necesario incrementar el cortante para cumplir el mnimo sealado por reglamento. El factor de escala ser de 1.26.

Del anlisis dinmico se obtiene que el cortante, en la base, en la direccin longitudinal (direccin Y-Y) es mayor al 80% del cortante esttico. Por lo tanto no es necesario incrementar el cortante para cumplir el mnimo sealado por reglamento.

Desplazamiento y Distorsiones

Los desplazamientos y distorsiones, en la estructura reforzada, han sido obtenidos a travs del anlisis dinmico realizado con el programa ETABS Versin 9.7

StoryItemLoadDriftXDriftY0.75R xDriftX0.75R xDriftY

STORY3Max Drift XSXR60.000610.002745

STORY3Max Drift YSXR60.0000780.000351

STORY3Max Drift XSYR30.0001610.00036225

STORY3Max Drift YSYR30.0002770.00062325









En la tabla mostrada se indican las distorsiones mximas de cada nivel. Estos valores fueron determinados multiplicando los resultados obtenidos en el programa de anlisis por 0.75 R, conforme a lo especificado en la norma vigente E030.

Se observa que, tanto en la direccin X-X como en la direccin Y-Y, se cumple que las mximas derivas son inferiores a los lmites establecidos por la norma de diseo sismo-resistente.

14. Verificacin por Resistencia de los Elementos Estructurales

Combinaciones de Cargas Empleadas:

Las combinaciones de cargas usadas para encontrar la envolvente de esfuerzos, sobre los elementos de la estructura, son las siguientes:

COMBO 11.4 D +1.7L.(Linear Static)

COMBO 21.25 (D + L) SX.(Linear Static)

COMBO 31.25 (D + L) SY.(Linear Static)

COMBO 40.9 D SX.(Linear Static)

COMBO 50.9 D SY.(Linear Static)

Verificacin de Vigas Existentes

a) Descripcin de los Elementos:

Se verificarn todas las vigas existentes en la edificacin. Debido a que no se

cuenta con informacin del acero de refuerzo existente en ellas, se asumirn, conservadoramente, los siguientes valores (cuanta mnima): Para vigas de seccin 25cmx30cm se considerar un acero de refuerzo de 21/2, tanto negativo como positivo. Para vigas de seccin 25cmx65cm se considerar un acero de refuerzo de 25/8 + 21/2, tanto negativo como positivo. Para vigas de seccin 25cmx60cm se considerar un acero de refuerzo de 25/8 + 21/2, tanto negativo como positivo. Para vigas de seccin 25cmx20cm se considerar un acero de refuerzo de 21/2, tanto negativo como positivo.

b) Cuanta mnima: La cuanta mnima del acero de refuerzo no deber ser menor a los siguientes valores.

f '0.70f yc0.70 175kg / cm24200kg / cm2min 0.0022

min14 0.0033f y

c) Criterios de Anlisis por Flexin

Partiendo del refuerzo existente As, se calcular la profundidad del bloque rectangular de compresiones en el concretoa, mediante la siguiente formula:

a As fy

c0.85 f 'b Luego se proceder a calcular la profundidad del eje neutro c:

20Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_Ac a / 1 a / 0.85

para f y 4200kg / cm

2El siguiente paso ser determinar la deformacin unitaria neta en el acero de refuerzo extremo s, utilizando el diagrama lineal de deformaciones en la seccin transversal de la viga:d

s 0.003 c 1Deber verificarse si la seccin es controlada por traccin, para lo que deber cumplirse que s 0.005Finalmente se determinar el momento resistente de la seccin transversal

Mn As fy d a / 2

Deber verificarse la condicin de diseo

Mu Mn

d) Verificacindelacapacidadresistentedelaseccinpara requerimientos de Flexin:

A continuacin se muestran los diagramas de momento flector de las vigas existentes:

Diagrama de Envolvente de Momentos Flectores- Vigas en ejes 1 y 2.




Diagrama de Envolvente de Momentos Flectores- Vigas en ejes 7 y B.

La siguiente tabla contrasta, para cada viga, los momentos ltimos actuantes mximos con los momentos resistentes:

EJEPISOSECCIONMu(-)Mu(+)2As (cm )b(cm)d(cm)'2fc (kg / cm )2fy (kg / cm )a(cm)c(cm)ss 0.005Mn(tn m)Mn(tn m) Mn Mu(-) Mn Mu(+)

11er PISOVIGA 25X301.060.594.0025.0024.00175.004200.004.5185.31490.011Cumple3.6533.287Ok!Ok!

2do PISOVIGA 25X301.10.694.0025.0024.00175.004200.004.5185.31490.011Cumple3.6533.287Ok!Ok!




















B1er PISOVIGA 25X200.540.424.0025.0015.00175.004200.004.5185.31490.005Cumple2.1411.926Ok!Ok!



e) Criterios de verificacin por Cortante:

La fuerza cortante que resiste la viga, se traduce en la resistencia al cortante que proporciona el acero y el concreto:

Vu (Vc Vs)

La contribucin del concreto a la resistencia al cortante se determina por la siguiente expresin:

cwVc 0.53

f ' b d

Dnde:bw : Ancho del alma de la vigad : Peralte de la viga

cf ' : Resistencia a la compresin del concreto

Si se cumple la siguiente expresin, la viga no requerira de acero por cortante y se colocara acero mnimo para montaje. Caso contrario, sera necesario adicionar acero de refuerzo para asumir el cortante que el concreto no puede resistir.Vu Vc

El aporte del acero de refuerzo transversal, se determina mediante la siguiente expresin:

Vs Vu Vc

Dnde:0.85 (factor de reduccin por resistencia)

El espaciamiento del acero transversal, por cortante, se determina mediante la siguiente expresin:

Dnde:

A f ds v yVs

Av : Acero de refuerzo por cortante

f) Verificacindelacapacidadresistentedelaseccinpara requerimientos de Cortante:

A continuacin se muestran los diagramas de fuerzas cortantes de las vigas existentes:

Diagrama de Fuerzas Cortantes - Vigas en ejes 1 y 2.



Diagrama de Fuerzas Cortantes - Vigas en ejes 7 y B.

La siguiente tabla determina la necesidad de las vigas de requerir acero transversal por cortante y calcula el espaciamiento de este refuerzo:

EJEPISOSECCIONVu(tn)b(cm)d(cm)f ' (kg / cm2 )cf (kg / cm2 )yVc(tn) Vu VcVs(tn) A (cm2 )vs(cm)

11er PISOVIGA 25X302.0025.0024.00175.004200.004.207No se requiere estribos por cte.---------

2do PISOVIGA 25X302.0525.0024.00175.004200.004.207No se requiere estribos por cte.---------


21er PISOVIGA 25X305.0725.0024.00175.004200.004.207Se requiere estribos por cte1.7581.4281.42

2do PISOVIGA 25X304.7525.0024.00175.004200.004.207Se requiere estribos por cte1.381491.42103.61

















B1er PISOVIGA 25X201.0125.0015.00175.004200.002.629No se requiere estribos por cte.---------



Como puede observarse, es muy poco probable que las vigas existentes posean un acero de refuerzo trasversal inferior al indicado y tambin es poco probable que tengan un espaciamiento mayor o igual al requerido.

Verificacin de Columnas Existentes

Descripcin de los Elementos:

A continuacin se indican las secciones y acero de refuerzo de las columnas existentes (se ha asumido el acero de refuerzo):

Columna 25cmx30cm Asmn= 7.50 cm2, considerar 45/8

Verificacin de las columnas ms solicitadas La columna ms solicitada, bajo la condicin de mxima carga axial se ubica en la interseccin de ejes 6 y B en el primer nivel.Combo 01: Pu=46.41 tn, Mu3-3 = 0.15 tn-m, Mu2-2 = 0.11 tn-m,

La columna ms solicitada, bajo la condicin de mximo momento flector M3-3, se ubica en la interseccin de ejes 6 y C en el tercer nivel. Combo 01: Pu=5.82 tn, Mu3-3 = 1.72 tn-m, Mu2-2 = 0.08 tn-m.

Diagrama de fuerzas axiales y momento flector M3-3. Condicin de mxima carga axial (Columna 6-B en el 1er nivel)

Diagrama de fuerzas axiales y momento flector M3-3. (Columna 6-C en el 3er nivel)

Combo_01: Pu=46.41tn, Mu3-3=0.15tn-mCombo_02: Pu=5.82tn, Mu3-3=1.72tn-m

Diagrama de Interaccin de columna

De los resultados, se estima que las columnas ms solicitadas bajo condiciones de flexo-compresin cumplen con los requerimientos de resistencia, considerando una cuanta mnima de acero de refuerzo.

14.1.Verificacin de muros de Albailera existentes

- Descripcin del Elemento

Se proceder a analizar el comportamiento de los muros confinados en los ejes X e Y. Para nuestro caso los muros estn conformados por ladrillos macizos artesanales King Kong, con espesores de 13cm.

- Verificacin por Carga axial.

El mximo esfuerzo axial producido por la carga de gravedad mxima de servicio, incluyendo el 100 % de sobrecarga ser inferior a:

2

mmfa Pm Fa 0.20 f '

1

h 0.15 f '

A

35t

Donde:fa: es el esfuerzo actuante sobre el muroFa: es el esfuerzo admisible del muro de albailera confinada fm: es la resistencia de la albailera a la compresin.

DireccinMuroNivelL(m)h(m)t(m)f'm (ton/m2)Pm (Ton)Aeq(m2)(*)Pm/(L*t + Aeq )0.2f'm(1-(h/(35t))^2)0.15*f'mStatus

X

Eje 1 (entre A y B)1er Nivel2.452.800.1335030.590.85726.02043.49152.50Ok!

2do Nivel2.452.700.1335021.030.85717.88845.35152.50Ok!

3ro Nivel2.452.700.1335010.760.8579.15245.35152.50Ok!

Eje 3 (entre B y C)1er Nivel2.952.800.1335039.090.85731.50843.49152.50Ok!

2do Nivel2.952.700.1335028.850.85723.25445.35152.50Ok!

Y

Ejes A (entre 1 y 7)1er Nivel17.102.800.13350137.166.0016.68043.49152.50Ok!

2do Nivel17.102.700.1335091.896.0011.17545.35152.50Ok!

3ro Nivel17.102.700.1335044.756.005.44245.35152.50Ok!

Ejes C (entre 2 y 7)1er Nivel14.302.800.13350123.535.14317.64243.49152.50Ok!

2do Nivel14.302.700.1335085.415.14312.19845.35152.50Ok!

3ro Nivel14.302.700.1335040.285.1435.75345.35152.50Ok!

Como se observa del cuadro anterior comparando los esfuerzos, se estima que los muros de albailera tienen la capacidad de resistir las cargas de gravedad actuantes.- Verificacin por corte.

Se verifica la resistencia de los muros ante sismo moderado.

DireccinMuroNivelL(m)h(m)t(m)Pg (Ton)Ve (Ton)Me (Ton-m)Vm (Ton)0.55Vm (Ton)Ve < 0,55Vm

XEje 1 (entre A y B)1er Nivel3.002.800.1328.837.63638.6000.5912.5336.89Ok!

2do Nivel3.002.700.1319.97.00624.5700.8613.0847.20Ok!

3ro Nivel3.002.700.1310.345.14110.8231.0012.3236.78Ok!

Eje 3 (entre B y C)1er Nivel3.452.800.1335.335.85931.2100.6515.5338.54Ok!

2do Nivel3.452.700.1326.597.96324.6961.0017.5529.65Ok!

YEjes A (entre 1 y 7)1er Nivel19.202.800.13128.1341.59222.6901.0093.11851.21Ok!

2do Nivel19.202.700.1386.2633.36119.8201.0083.48845.92Ok!

3ro Nivel19.202.700.1342.7317.6339.8601.0073.47640.41Ok!

Ejes C (entre 2 y 7)1er Nivel16.102.800.13114.9131.03197.2801.0079.80143.89Ok!

2do Nivel16.102.700.1379.6525.21106.2901.0071.69139.43Ok!

3ro Nivel16.102.700.1338.2713.6835.991.0062.17434.20Ok!

Se verifica que los muros no presentan agrietamiento frente a sismo moderado, tanto en la direccin Y-Y como en la direccin X-X.

Para la verificacin global por sismo severo se tiene:

Eje X-X:Piso 01: Vm= 28.10 tn + 84.55tn = 112.65 tn > 57.06 tn Ok! Piso 02: Vm= 30.64 tn + 68.09tn = 98.73 tn > 49.84 tn Ok! Piso 03: Vm= 12.32 tn + 42.28tn = 54.60 tn > 31.45 tn Ok!

Eje Y-Y:Piso 01: Vm= 172.92 tn > 143.15 tn Ok!Piso 02: Vm= 155.18 tn > 119.06 tn Ok!Piso 03: Vm= 135.65 tn > 63.95 tn Ok!

30Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_A15. Diseo de Muro de concreto armado

Se plantea la construccin de un muro de concreto armado de 20cm de espesor en los tres niveles existentes. La longitud de este muro ser de 2.94m. Dos columnas existentes de seccin transversal 25cmx30cm, servirn de elementos de borde. El muro de concreto en mencin se ubicar en el eje 4 (del modelo estructural direccin X-X), entre los ejes B y C.

a) Disposicin del Muro en Planta:

P2P1

Ubicacin en Planta de los Muros de CA, P1 y P2, a construirse

b) Espesores Mnimos:El espesor del muro no deber ser menor a los siguientes valores t h/25=3.00/25=0.12mt 15cm

Para ambos muros se ha considerado un espesor de 20cm, por consideraciones de resistencia y proceso constructivo. Este espesor nos permitir tener una zona confinada por estribos en los extremos del alma de la placa.

c) Disposicin del acero de refuerzo:

El espesor de 20cm obliga, segn norma, a utilizar dos capas de acero.

31Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_Ad) Diseo por flexo-compresin:

Acero de refuerzo preliminar:

En todos los muros, se considerar un acero vertical de diseo preliminar de: As= 12.90 cm2/m repartida en dos capas (1/[email protected] por capa). Adicionalmente se considerarn zonas confinadas en los extremos que limiten con columnas existentes. Cada zona confinada tendr una longitud preliminar de 35cm y tendr 06 varillas 1/2 con estribos 3/8 ([email protected],[email protected], resto @0.20m.).

Verificacin de la necesidad de contar con elementos de borde:

Para el muro de corte ubicado en el Eje 4:

c1er nivel: 0.2 f ' 0.2(210kg / cm2 ) 42kg / cm2

max

(comp.) 51.92kg / cm2

c2do nivel: 0.2 f ' 0.2(210kg / cm2 ) 42kg / cm2

max

(comp.) 34.51kg / cm2


max

(comp.) 17.43kg / cm2

Solo en el 1er nivel es necesario contar con elementos de borde. A continuacin se determina las dimensiones de dichos elementos:

1er Nivel.

C 64.79cm C / 2 32.40cm

C 0.1lm 30.39cm se usar 35cm

Conservadoramente, se considerar una zona de 35cm, confinada por estribos, adicional a las columnas existentes que servirn de elementos de borde. Esto se har en los 03 niveles existentes.

Para el muro de corte ubicado en el Eje 5:


max

(comp.) 41.26kg / cm2

c2do nivel: 0.2 f ' 0.2(210kg / cm2 ) 42kg / cm2

max

(comp.) 29.14kg / cm2

En este muro no es necesario contar con elementos de borde. Sin embargo, conservadoramente, se considerar una zona de 35cm, confinada por estribos, adicional a las columnas existentes que servirn de elementos de borde. Esto se har en los 02 niveles existentes

o Ratios de Esfuerzo en Muros de Concreto:

Para verificar la capacidad resistente de los muros de concreto armado, con el acero de refuerzo considerado, se ha empleado el mdulo de diseo de muros de corte del programa Etabs V 9.7.2, el cual determina, el ratio de esfuerzos bajo solicitaciones de flexo-compresin. Para determinar los ratios de esfuerzos, el programa calcula la superficie de interaccin para la seccin transversal de la placa. Los ratios deben ser menores a la unidad. A continuacin se muestran los

resultados obtenidos:

Modelo en el mdulo Section Designer de la Placa P1 (Eje 4 todos los niveles)

P1

Grfico de Ratio de Esfuerzos en Placa P1 (Eje 4)

StoryPierLblStnLocPierSecD/CRatio

STORY3P1TopP10.050

STORY3P1BottomP10.116

STORY2P1TopP10.160


STORY1P1TopP10.282


Cuadro de Ratio de Esfuerzos en Placa P1 (Eje 4)

Modelo en el mdulo Section Designer de la Placa P2 (Eje 5 1er Nivel)

Modelo en el mdulo Section Designer de la Placa P2 (Eje 5 2do Nivel)

P2

Grfico de Ratio de Esfuerzos en Placa P2 (Eje 5)

StoryPierLblStnLocPierSecD/CRatio

STORY2P2TopP10.089


STORY1P2TopP10.181


Cuadro de Ratio de Esfuerzos en Placa P1 (Eje 5)

o Diagramas de Interaccin:

Con el fin de verificar los resultados obtenidos del Etabs, se construir los diagramas de interaccin de los muros de concreto armado P1 y P2. Para ello emplearemos el programa Csi-Col.

Modelo de Muro en Csi-Col Placa P1 (Eje 4)

Diagramas de Mtos. Flectores y Fza. Axiales. Combo_02 (combinacin crtica) Placa P1 (Eje 4)

2do Nivel (combo02) Mu=126.81tn-m, Pu=69.40tn1er Nivel (combo 02)Mu=208.92tn-m, Pu=102.30tnDiagramas de Interaccin de la seccin transversal. Placa P1 (Eje 4)

Modelo de Muro en Csi-Col Placa P2 (Eje 5- 1er Nivel)

Modelo de Muro en Csi-Col Placa P2 (Eje 5- 2do Nivel)

Diagramas de Mtos. Flectores y Fza. Axiales. Combo_02 (combinacin crtica) Placa P2 (Eje 5)

1er Nivel (combo 02)Mu=166.34tn-m, Pu=92.45Diagramas de Interaccin de la seccin transversal. Placa P2 (Eje 5 - 1er Nivel)

2do Nivel (combo02) Mu=52.99tn-m, Pu=35.56tn

Diagramas de Interaccin de la seccin transversal. Placa P2 (Eje 5 2do Nivel)

e) Diseo Por Cortante:

Determinacin de Cortante ltima Vu: El efecto de sobre-resistencia por diseo a flexin se tomar del mayor de los siguientes clculos:

lm 3.44m

max Mu / (4Vu) 1.83m la altura de los dos primeros niveles

la altura de los dos primeros niveles 6.00m

La sobre-resistencia se considerar solo en los dos primeros niveles.

- Para el muro de corte ubicado en el Eje 4:

1er nivel: Vu Vau

Mn 28.48tn 497.00tn m 67.75tn

Mua 208.92tn m

2do nivel: Vu Vau

Mn 27.22tn 453.77tn m 97.40tn

Mua 126.81tn m 3er nivel: Vu 28.69tn


1er nivel: Vu Vau

Mn 33.80tn 511.99tn m 104.40tn

Mua 166.34tn m

2do nivel: Vu Vau

Mn 23.10tn 150.76tn m 65.72tn

Mua 52.99tn m

Determinacin de la Resistencia al Cortante de la Seccin:


hm / lm 9.00m / 3.44m 2.62 c 0.17

cVc Acwcf ' 6,880cm2 0.17

210kg / cm2 16.95tn

Vs Vn Vc 97.40tn 16.95tn 97.64tn

0.0034

0.0025

0.85hhminAsh 0.0034x100x20 6.80cm2 / m Usar 3 / 8"@20cm(dos capas)

12.9cm2 / mv 0.0065 v min 0.0025 100x20

Para el muro de corte ubicado en el Eje 5 1er Piso:

hm / lm 9.00m / 3.44m 2.62 c 0.17

cVc Acwcf ' 6,880cm2 0.17

210kg / cm2 16.95tn

Vs Vn Vc 104.40tn 16.95tn 105.87tn

0.0037

0.0025


12.9cm2 / mv 0.0065 v min 0.0025 100x20

Para el muro de corte ubicado en el Eje 5 2do Piso:

hm / lm 9.00m / 3.44m 2.62 c 0.17

cVc Acwcf ' 4, 200cm2 0.17

210kg / cm2 10.35tn

Vs Vn Vc 65.72tn 10.35tn 66.97tn

0.0037

0.0025


12.9cm2 / mv 0.0065 v min 0.0025 100x20

f) Seccin Transversal del Muros de Concreto:

Seccin Transversal de Muro de concreto P1 (Eje 4 1er al 3er nivel))

Seccin Transversal de Muro de concreto P2 (Eje 5 1er nivel))

Seccin Transversal de Muro de concreto P2 (Eje 5 2do nivel))

40Estudio Estructural EBC INDOAMERICA_A16. Diseo de Cimentacin de Muros de concreto armado:

El peralte de la zapata deber ser capaz de permitir el desarrollo del anclaje de las varillas de refuerzo longitudinal del muro de concreto armado. Para el clculo de la longitud de desarrollo en compresin (sin gancho) de las varillas de refuerzo del pedestal se considerar un dimetro de 5/8:

Ldb = 0.08*db*fy / fc = 0.08*1.58*4200/210 = 37 cm. Ldb = 0.004*db*fy = 0.004*1.90*4200 = 27 cm.

El peralte total de la Zapata ser 37cm ms 10cm (recubrimiento de zapata ms parrilla de la zapata), obtenindose una longitud total de 47 cm, con lo cual obtenemos un peralte de zapata de 50 cm.En planta se considerarn las dimensiones 1.20mx2.15m. Con estas dimensiones se verificar la trasmisin de esfuerzos al terreno bajo cargas de servicio (solo se han considerado las reacciones por carga muerta y carga viva).

- Cimentacin de Muro de concreto P1:

Modelo de la cimentacin Muro de Concreto P-1


Presiones transmitidas al terreno bajo cargas en servicio Muro de Concreto P-1

max= 0.89 kg/cm2 < 1.00 kg/cm2 (capacidad portante asumida)

Acero de refuerzo en la direccin X-X (Acero negativo y acero positivo)

Acero de refuerzo en la direccin Y-Y (Acero negativo y acero positivo)

Asmin= 0.0018x50cmx100cm = 9.00cm2/m (una capa) Asmin= 0.0012x50cmx100cm = 6.00cm2/m (dos capas)

Direccin X-X: As(-)= 1.72 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected] Direccin X-X: As+)= 1.18 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected]

Direccin Y-Y: As(-)= 0.17 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected] Direccin Y-Y: As(+)= 0.78 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected]

- Cimentacin de Muro de concreto P2:

Modelo de la cimentacin Muro de Concreto P-2

Presiones transmitidas al terreno bajo cargas en servicio Muro de Concreto P-2

max= 1.003 kg/cm2 = 1.00 kg/cm2 (capacidad portante asumida)

Acero de refuerzo en la direccin X-X (Acero negativo y acero positivo)

Acero de refuerzo en la direccin Y-Y (Acero negativo y acero positivo)

Asmin= 0.0018x50cmx100cm = 9.00cm2/m (una capa) Asmin= 0.0012x50cmx100cm = 6.00cm2/m (dos capas)

Direccin X-X: As(-)= 0.83 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected] Direccin X-X: As+)= 1.43cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected]

Direccin Y-Y: As(-)= 0.17 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected] Direccin Y-Y: As(+)= 0.70 cm2/m < 6.00cm2/m Usar 1/[email protected]

17. Conclusiones y Recomendaciones

Del anlisis ssmico realizado a la edificacin (incluyendo el planteamiento de refuerzo), ubicada en la Urb. Manuel Arvalo Mz A16 LT 25, distrito de La Esperanza, provincia de Trujillo, departamento de La Libertad, se concluye:

El desplazamiento mximo relativo en el rango inelstico, en la estructura evaluada para un evento ssmico, alcanza un valor mximo de 0.0011 de deriva en la direccin Y-Y. Este valor es inferior a las derivas mximas permisible por la Norma E.030. El desplazamiento mximo relativo en el rango inelstico, en la estructura evaluada para un evento ssmico, alcanza un valor mximo de 0.0027 de deriva en la direccin X-X. Este valor es inferior a las derivas mximas permisible por la Norma E.030.

De acuerdo al anlisis a los elementos estructurales, presentado en el presente documento, se concluye:

Se estima que las columnas de la estructura que soporta las mayores solicitaciones de flexo-compresin, cuentan con la capacidad resistente necesaria.

Se estima que las vigas de la estructura que soporta las mayores solicitaciones de flexin, cuentan con la capacidad resistente necesaria.

Respecto a la verificacin por cortante de los muros de albailera, se estima que stos no presentarn agrietamiento ante sismo moderado, tanto en la direccin Y-Y como en la direccin X-X.

Respecto a la verificacin por carga axial de los muros de albailera, se estima que estos cumple con sta condicin tanto, en la direccin Y-Y como en la direccin X-X.

El presente informe de reforzamiento ha sido desarrollado, asumiendo valores conservadores de las propiedades mecnicas de los materiales as como de la cantidad y distribucin del acero de refuerzo de los elementos de concreto armado, de acuerdo a los requerimientos establecidos por Nextel.

18. Anexo Fotogrfico

Vista de la Fachada

Vista de tabiquera en el segundo y tercer nivel

Vista de viga en el primer nivel y mechas de columna en la azotea

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INFORME