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MEMORIA DE CÁLCULO
MEMORIA DE CÁLCULO “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO
POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE
HUANCAVELICA -HUANCAVELICA”
EXPEDIENTE TECNICO “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO
DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA - HUANCAVELICA”Página 1
MEMORIA DE CÁLCULO
ANÁLISIS SÍSMICO DINAMICO
1. GENERALIDADES
El diseño del Cálculo Estructural desarrollado corresponde al Proyecto: “INSTALACION DE LOS
SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE
YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA -HUANCAVELICA”, el que se construirá conforme lo detallado
a continuación:
2. DESCRIPCION DEL PROYECTO.
El proyecto “INSTALACION DE LOS SERVICIOS MUNICIPALES EN EL CENTRO POBLADO DE
CHUÑUNAPAMPA,DISTRITO DE YAULI,PROVINCIA DE HUANCAVELICA -HUANCAVELICA
comprende los ambientes descritos en el cuadro 01:
CUADRO 01: LOCAL COMUNAL
AMBIENTES CANTIDADNº DE
NIVELES
USO
1º Nivel 2º Nivel 3º Nivel
LOCAL COMUNAL 01 03 S.U.M. OFICINAS OFICINAS
El análisis estructural del local comunal se realizó de acuerdo a los parámetros de la Norma
Sismorresistente E-030 – (Sistema Estructural, Uso, Tipo de suelo, Zona, Factor de Reducción); el
sistema estructural empleado es el recomendado en E030 para lugares de asamblea.
Las losas aligeradas del primer nivel así como del segundo nivel (azotea) son horizontales de 20cm de
espesor y la del techo del 3 nivel es de 17 cm. de espesor.
La cimentación ha sido diseñada tomando en cuenta el estudio de Mecánica de Suelos, considerando
una capacidad portante de 1.02 Kg. /cm2 y una profundidad mínima para los elementos portantes de
1.60 m., se ha considerado el empleo de zapatas aisladas dando cumplimiento además a lo establecido
en la norma sismorresistente. Debe indicarse que se está empleando una solado de 0.10 m. para lograr
la superficie adecuada indicada en el estudio de cimentación.
El diseño de las estructuras se ha efectuado con las fórmulas de Resistencia última indicados en el
CODIGO ACI-318-05 y las NORMAS E-060. Empleándose un concreto de resistencia f’c= 210Kg/cm2. y
acero de f’y= 4200 kg/cm2.
Para el análisis Sísmico se ha utilizado los parámetros Sísmicos para la zona de Huancavelica (Zona 2),
indicados en la Norma Sismo resistente E-030.
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Factor de Zona: Z = 0.30
Factor de Uso: U= 1.00 (Edificación Común)
Factor de Suelo: S= 1.2 Tp = 0.6
Coeficiente de Amplificación Sísmica: C= 2.5 y
Factor de Reducción: Sistema de Pórticos: R= 8
Los recubrimientos, empalmes, sobrecargas, resistencias del concreto, etc. Se encuentran indicados en
los planos y especificaciones Técnicas.
Las Normas utilizadas en el análisis y diseño son:
E-020 NORMA DE CARGAS
E-070 NORMAS DE ALBAÑILERIA
E-030 NORMAS SISMORESISTENTES
E-060 NORMAS DE CONCRETO REFORZADO
ACI-318-08.
3. ANÁLISIS y DISEÑO ESTRUCTURAL
El diseño de las estructuras se ha efectuado con las fórmulas de Resistencia última indicados en el
CODIGO de ACI –318-08 y las Normas Peruanas E-60 y con la ayuda del programa de Cómputo ETABS
V 2013 basado en el Análisis Estructural de Elementos Finitos.
El concreto estructural usado es f’c= 210 Kg./cm2 y Acero de f’y=4200 Kg./cm2.
En todos los casos las estructuras han sido analizadas independientemente, luego se ha tipificado hasta
cierto punto de acuerdo a su similitud.
3.1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL
3.1.1 ALCANCES.
De acuerdo a los criterios que establece la norma E-30 Diseño Sismo resistente, establece los requisitos
mínimos para que la “CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA” tenga un
adecuado comportamiento sísmico con el fin de reducir el riesgo de pérdidas de vidas y daños materiales,
y posibilitar que las estructuras esenciales puedan seguir funcionando durante y después de un sismo.
Esta norma se aplica al diseño de todas las edificaciones nuevas, a la evaluación y reforzamiento de las
edificaciones e industrias existentes y a la reparación de las edificaciones e industrias que resultan
dañadas por acciones de los sismos.
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3.1.2 FILOSOFÍA DEL DISEÑO SISMO RESISTENTE.
El proyecto “CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA” deberá de desarrollarse
con la finalidad de garantizar un comportamiento que haga posible:
Resistir sismos leves sin daño.
Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daños estructurales leves.
Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso
de la edificación.
3.1.3 PARÁMETROS DE SITIO.
a) Zonificación.
El territorio nacional se encuentra dividido en tres zonas, esta zonificación se basa en la
distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los
movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en
información neotectónica.
A cada zona se le asigna un factor Z según se indica en la tabla N° 01, este factor se interpreta
como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50
años.
Cuadro 02: FACTORES DE ZONA
El presente proyecto se encuentre ubicado en el departamento de Huancavelica, Provincia de
Yauli perteneciente a la zona 2 cuyo factor de zona Z=0.3
b) Condiciones Locales
b.1) Estudios de Sitio
Son estudios similares a los de microzonificación, aunque no necesariamente en toda su
extensión. Estos estudios están limitados al lugar del proyecto y suministran información sobre la
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ZONA FACTOR DE ZONA - Z (g)
3
2
1
0.4
0.3
0.15
MEMORIA DE CÁLCULO
posible modificación de las acciones sísmicas y otros fenómenos naturales por las condiciones
locales, siendo su objetivo principal la determinación de los parámetros de diseño.
Será necesario realizar estudios de sitio para edificaciones del grupo A el nivel de exigencia y de
detalle será a criterio del proyectista.
No se considerará parámetros de diseño inferiores a los indicados en esta norma.
b.2) Condiciones Geotécnicas.
Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las
propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la
velocidad de propagación de las ondas de corte.
Los tipos de perfiles de suelo son cuatro:
a) Perfil tipo S1: Roca o suelos muy Rígidos.
A este tipo corresponden las rocas y suelos muy rígidos con velocidades de
propagación de onda de corte similar al de una roca, en los que el periodo fundamental
para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25s.
b) Perfil tipo S2: Suelos intermedios.
Se clasifican como de este tipo los sitios con características intermedias entre las
indicadas para los perfiles S1 y S3.
c) Perfil tipo S3: Suelos flexibles o con estratos de gran espesor.
Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el
periodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor que 0.6s,
incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores
siguientes:
Suelos cohesivosResistencia al corte Típica en condición no
drenada (kPa)
Espesor del estrato
(m) (*)
Blandos
Medianamente
compactos
< 25
25 - 50
50 - 100
20
25
40
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Compactos
Muy compactos100 - 200 60
Suelos granulares
Valores N típicos en
ensayos de penetración
estándar (SPT)
Espesor del estrato
(m)(*)
Sueltos
Medianamente densos
Densos
4-10
10-30
Mayor que 30
40
45
100
(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.
d) Perfil tipo S4: Condiciones excepcionales.
A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las
condiciones geologías y/o topográficas sean particularmente desfavorables.
Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizando los
correspondientes valores de T p, Y el factor de amplificación del suelo S, dado en la siguiente
En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán usar los valores
correspondientes al perfil tipo S3. Solo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los
estudios geotécnicos así lo determinen.
Cuadro 03: PARÁMETROS DE SUELO
Tipo Descripción Tp (s) S
S1
S2
S3
S4
Roca o suelos muy rígidos
Suelos intermedios
Suelo flexibles o con estratos de gran espesor
Condiciones excepcionales
0.4
0.6
0.9
*
1.0
1.2
1.4
*
(*) Los valores Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista pero en ningún caso
serán menores que a los especificados para el perfil tipo S3.
Para la edificación en estudio los parámetros de suelo pertenecen al tipo S2 (suelos
Intermedios).
Tp (s) = 0.6 Y S = 1.2
c) Factor de Amplificación Sísmica.
De acuerdo a las características de sitio se define el factor de amplificación sísmica (C) por la
siguiente expresión:
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C=2 .5 .∗[T PT ]
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C ≤ 2.5
Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural
respecto a la aceleración en el suelo. T es el periodo fundamental, que para cada dirección se
estimará con la siguiente expresión:
Dónde:
CT = 35 para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección
considerada sea únicamente pórticos
CT = 45 para edificios de concreto armado cuyos elementos sismorresistentes sean
pórticos y las cajas de ascensores y escaleras.
CT = 60 para estructuras de mampostería y para todos los edificios de concreto
armado cuyos elementos sismorresistentes sean fundamentalmente muros
de corte.
3.1.4 REQUISITOS GENERALES.
a) Aspectos Generales.
Toda la edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y construidas para resistir las
solicitaciones sísmicas determinadas en la forma prescrita en las normas sismorresistentes.
Deberá de considerarse el posible efecto de los elementos no estructurales en el
comportamiento sísmico de la estructura y al análisis y detallado del refuerzo de anclaje
deberá hacerse acorde con esta consideración.
Se considerará que las solicitaciones sísmicas horizontales actúan según las dos
direcciones principales de la estructura o en las direcciones que resulten más desfavorables.
La fuerza sísmica vertical se considerará que actúan en los elementos simultáneamente con
la fuerza sísmica horizontal y en el sentido más desfavorable para el análisis.
No es necesario considerar simultáneamente los efectos de sismo y viento.
Cuando un solo elemento de la estructura, muro o pórtico resistente, una fuerza de 30% o
más del total de la fuerza horizontal en cualquier nivel, dicho elemento deberá diseñarse
para el 25% de dicha fuerza.
b) Concepción Estructural Sismorresistente
Debe considerarse que el comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se
observan las siguientes condiciones:
Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.
Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.
Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.
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T=hnCt
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Resistencia adecuada.
Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.
Ductilidad como requisito indispensable para un comportamiento satisfactorio.
Deformación limitada ya que en caso contrario los daños en los elementos no estructurales
podrán ser desproporcionados.
Ilusión de líneas sucesivas de resistencia.
Consideración de las condiciones locales de suelo en el proyecto.
Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.
c) Categoría de las Edificaciones.
Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a las categorías indicadas en la tabla N° 03 de
la Norma Sismoresistente E30, en este caso la edificación que se diseña pertenece a la
categoría C (Edificaciones Comunes) cuyo factor U es 1.0
d) Configuración Estructural.
Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o irregulares con el fin de determinar el
procedimiento adecuado de análisis y los valores apropiados del factor de reducción de fuerza
sísmica. (Tabla N° 06 de la Normas Sismorresistente), que de acuerdo a los parámetros del
edificio podemos considerarlo como regular.
e) Sistema Estructural.
Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de
estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal como se indica en la tabla N°
06. Para la presente Sistema Estructural le corresponde porticos de concreto Armado (Las
acciones sísmicas son resistidas por columnas y vigas de concreto armado, pórtico), cuyo
coeficiente de reducción R, para estructuras regulares es R = 8.
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3.1.5 DESPLAZAMIENTOS LATERALES.
a) Desplazamientos laterales Permisibles.
El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado con el análisis estructural realizado
con el programa ETABS, esta no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se
indica en la tabla N° 08 de la Norma Sismorresistente.
Cuadro 04: Límites para desplazamiento Lateral de Entrepiso
Límites para desplazamiento Lateral de Entrepiso
Material Predominante ( i / he¡ )
Concreto Armado
Acero (*)
Albañilería
Madera
0.007
0.010
0.005
0.010
(*) Estos límites no son aplicables a naves industriales.
b) Juntas de Separación Sísmica.
Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima ("s") para
evitar el contacto durante un movimiento sísmico.
Esta distancia mínima no será menor que los 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos
de los bloques adyacentes ni menor que:
S = 3 + 0.004 (h - 500) (h y s en centímetros)
S > 3 cm
Donde h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel considerado para
evaluar.
c) Control de giros en planta.
En cada una de las direcciones de análisis el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos
consecutivos, no debe ser mayor que 1.75 veces el desplazamiento relativo de los centros de
masas.
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3.1.6 ANÁLISIS DE LOS EDIFICIOS.
a) Solicitaciones Sísmicas y Análisis.
En concordancia con la filosofía de diseño sismorresistente se acepta que las
edificaciones tendrán incursiones inelásticas frente a solicitaciones sísmicas severas.
Por tanto las solicitaciones sísmicas de diseño se considerarán corno una fracción de la
solicitación sísmica máxima elástica.
El análisis podrá desarrollarse usando las solicitaciones sísmicas reducidas con un
modelo de comportamiento elástico para la estructura.
El análisis podrá hacerse independientemente en cada dirección y para el total de la
fuerza sísmica en cada caso.
b) Peso de la Edificación.
El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un
porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará según lo establecido en la norma;
para edificaciones de categoría C se tomará el 25% de la carga viva.
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ANALISIS ESTRUCTURAL – ETABS
1. Estructuración del Local Comunal.
De acuerdo a la norma Sismorresistente nos dice: “De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde
se ubique, ésta deberá proyectarse observando las características de regularidad y empleando el sistema estructural
que se indica en la Tabla N° 7.” Para la estructuración del Local Comunal, en la dirección XX (tomando como
referencia el modelo analizado en el Programa ETABS) se empleó columnas para un Sistema de Pórticos
así como para la dirección YY.
2. Metrado de cargas.
Para el metrado de cargas se utilizaron las siguientes cargas:
PESOS
Aligerado (e=0.20m) 300 kg/m2
Acabados 100 kg/m2
Sobrecarga oficinas 250 kg/m2
3. Parámetros Sísmicos Empleados
Sistema Estructural – Dirección XX: Sistema de Pórticos
Dirección YY: Sistema de Pórticos
Factor de Zona: Z = 0.30
Factor de Uso: U= 1.00 (Común)
Factor de Suelo: S= 1.2 Tp = 0.6
Coeficiente de Amplificación Sísmica: C= 2.5 y
Factor de Reducción: Sistema de Pórticos : R= 8
Sistema de Pórticos : R= 8
4. Espectro de Respuesta de aceleraciones NTE030 -2003.
Según la norma al realizar un análisis sísmico de una edificación se utilizará un espectro inelástico de
pseudo-aceleraciones el cual debe ser calculado para cada dirección de análisis (dirección X-X e YY).
5. Ingreso de datos al programa ETABS.
En el programa ETABS, modelamos la estructura definiendo y asignando: el material a usar, las
secciones de los elementos estructurales las cuales son las vigas y columnas, las cargas que van a
actuar sobre la estructura como son las cargas de gravedad (obtenidas del metrado de cargas) y la carga
sísmica; combinaciones de carga y finalmente el espectro de respuesta de aceleraciones; corremos el
programa y analizamos los resultados.
6. Resultados del análisis estructural del Programa ETABS.
Una vez concluido el análisis estructural de la edificación procedemos a verificar los siguientes resultados:
Desplazamiento de la estructura.
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Carga Muerta, Carga Viva, Momentos flectores, fuerzas cortantes, y fuerzas axiales tanto de las
vigas como de las columnas.
a) DESPLAZAMIENTOS
NORMA TECNICA DE EDIFICACION : E-030
SISTEMA ESTRUCTURAL : EN XX PORTICOS R = 8
: EN YY PORTICOS R = 8
DIRECCION XNº PISO SUP. PISO INF. DIFER. R 3/4x R H piso Δ piso Despl.obt.Despl.Max.Nor. Observ.
2 0.008187 0.006778 0.001409 8 6 3.9 0.00036 0.0022 0.0070 OK
2 0.006778 0.003449 0.003329 8 6 3.15 0.00106 0.0063 0.0070 OK
1 0.003449 0 0.003449 8 6 4.85 0.00071 0.0043 0.0070 OK
DIRECCION Y
Nº PISO SUP. PISO INF. DIFER. R 3/4x R H piso Δ piso Despl.obt.Despl.Max.Nor. Observ.
2 0.008897 0.006925 0.001972 8 6 3.9 0.00051 0.0030 0.0070 OK
2 0.006925 0.003369 0.003556 8 6 3.15 0.00113 0.0068 0.0070 OK
1 0.003369 0 0.003369 8 6 4.85 0.00069 0.0042 0.0070 OK
* Despla.obt. : Desplazamiento obtenido según análisis sísmico.
* Despl.Max.Nor. : Desplazamiento Máximo permisible según Norma E-030.
Nota: Los desplazamientos obtenidos son menores a los máximos permitidos, por lo que el análisis sísmico es correcto.
RESUMEN DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES
PROYECTO: "CONSTRUCCION DE LOCAL COMUNAL CHUÑUNAPAMPA"
Los desplazamientos obtenidos de los resultados del cálculo en el programa ETABS, cumplen con los
parámetros establecidos en la tabla Nº 8 (Desplazamientos laterales permisibles) de la Norma E030 del
Reglamento nacional de Edificaciones.
b) CARGAS ACTUANTES
CARGA MUERTA:
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CARGA VIVA:
ESFUERZOS AXIALES – CARGA MUERTA
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ESFUERZOS AXIALES – CARGA VIVA
Los esfuerzos axiales producidos por las fuerzas de sismo en ambas direcciones son valores muy bajos,
exceptuando para los valores de columnas que son usados para el diseño de zapatas.
FUERZAS CORTANTES – ENVOLVENTE
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MOMENTOS FLECTORES – ENVOLVENTE (Usado para el diseño de vigas)
7. Diseño de los elementos estructurales.
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Vigas
Para el diseño de las vigas usaremos la envolvente (Momentos flectores obtenidos del
programa ETABS).
Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009)
El diseño se realizara por flexión, corte y fisuración.
ÁREA DE ACERO DE VIGAS DE UN PORTICO PARA DISEÑO
Columnas.
Para el diseño de las columnas usaremos los momentos flectores por cargas de gravedad y
sismo y las fuerzas axiales también por cargas de gravedad y sismo (resultados obtenidos
en el programa ETABS).
Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009).
El diseño se realizara por compresión, y corte.
Zapatas.
Para el diseño de las zapatas usaremos los momentos flectores por cargas de gravedad y
sismo y las fuerzas axiales también por cargas de gravedad y sismo (resultados obtenidos
en el programa ETABS).
Se hará uso de la Norma de Concreto Armado E.060 (Actualizada Julio 2009).
El diseño se realizara por compresión, y corte.
8. ANEXOS:
- ANEXO Nº1 (PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS)
- ANEXO Nº2 (PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS)
- ANEXO Nº3 (ESPECTRO DE DISEÑO)
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- ANEXO Nº4 (DESPLAZAMIENTO LATERAL)
- ANEXO Nº5 (DISEÑO DE LOSA ALIGERADA)
- ANEXO Nº6 (DISEÑO DE ZAPATAS)
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