Memoria Descriptiva de Estructuras Chosica

EDUARDO ENMANUEL PUMA ALVAREZ BACHILLER EN INGENIERÍA CIVIL

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MEMORIA DESCRIPTIVA DE ESTRUCTURAS

PROYECTO VIVIENDA UNIFAMILIAR DE 3 PISOS Urb. Mirasol de Huampani 2da etapa - Mz. L – Lote 26 - Distrito – Lurigancho

Chosica

INDICE GENERAL

1.- OBJETIVO.................................................................................................. pág. 2

2.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO......................................................................... pág. 2

3.- ESTUDIOS PREVIOS.......................................................................................... pág. 2

3.1 ESTUDIO BÁSICO DE SUELO.................................................................. pág. 2

3.2 ANÁLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE.............................. pág. 3

4.- METODOLOGÍA Y NORMATIVA DE DISEÑO APLICADO AL PROYECTO...... pág. 5

5.- CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES........................................................ pág. 5

6.- CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS GENERALES DE

PREDIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURA.................................................. pág. 6

7.- ANÁLISIS ESTRUCTURAL

SISMORRESISTENTE.................................................. pág. 6

7.1.- CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL

SISMORRESISTENTE............................... pág. 6

7.2.- PARÁMETROS SÍSMICOS....................................................................... pág. 7

7.3.- CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL......................................................... pág. 7

7.4.- CARGAS ASIGNADAS............................................................................. pág. 7

7.5.- DENSIDAD MÍNIMA DE MUROS........................................................... pág. 8

7.6.- ANÁLISIS DE RESISTENCIA DE LA ALBAÑILERÍA AL ESFUERZO

AXIAL POR COMPRESIÓN...................................................................... pág. 8

7.7.- ANÁLISIS SÍSMICO POR MÉTODO ESTÁTICO...................................... pág. 10

8.- DISEÑO DE ELEMETOS ESTRUCTURALES........................................................ pág. 13

8.1.- DISEÑO DE ALBAÑILERÍA CONFINADA................................................ pág. 13

8.2.- DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO............................ pág. 17

9.- CONCLUSIONES................................................................................................. pág. 25

10.- ANEXO 1 (INFORME DE ENSAYOS DE MECÁNICA DE SUELOS)........................... pág. 25


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MEMORIA DESCRIPTIVA DE ESTRUCTURAS

PROYECTO VIVIENDA UNIFAMILIAR DE 3 PISOS Urb. Mirasol de Huampani 2da etapa - Mz. L – Lote 26 - Distrito – Lurigancho

Chosica

1. OBJETIVO

El objetivo de la presente memoria es describir el proceso de análisis y diseño de

los componentes estructurales que componen y justifiquen el buen

comportamiento del diseño para la futura edificación bajo las condiciones

requeridas más importantes de acuerdo a las normas y criterios nacionales e

internacionales vigentes.

2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El proyecto es de carácter particular perteneciente a los dueños del terreno, SR.

GERMAN YALLE QUISPE y SRA. GLORIA TARCILA ARCE MATOS tal como se verificó

en la COPIA LITERAL DE INSCRIPCIÓN DEL PREDIO en la SUNARP; cuyo terreno al

que está referido el presente proyecto está ubicado en Urb. Mirasol de Huampani

2da etapa, manzana L, lote 26, distrito de Lurigancho Chosica, provincia de Lima.

El proyecto está categorizado como nuevo, y pensado para vivienda unifamiliar de

3 pisos, lo cual está enmarcado dentro de los parámetros urbanísticos de la

Municipalidad de Chosica correspondientes a esta zona.

CARACTERÍSTICAS URBANÍSTICAS:

- AREA: 7.00x18.60 = 130.2 m2

- USOS: RESIDENCIAL MEDIA MÁX 3 PISOS, EN ESTE CASO UNIFAMILIAR

3. ESTUDIOS PREVIOS

Para la evaluación del sistema estructural a utilizar se realizó una visita de

inspección visual para la consideración de las condiciones actuales visibles.

Se observa algunas edificaciones de vecinos ya realizadas bajo modalidad de

albañilería confinada en su mayoría.

Según el RNE vigente, para una edificación de menos de 500 m2, con

características sísmicas y de terreno no críticas puede realizarse un estudio mínimo

de suelos bajo supervisión de profesional responsable.

3.1. ESTUDIO BÁSICO DE SUELO


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Se realiza el estudio básico de suelo el 13-03-15 por medio de calicatas en el área

del lote del terreno, basado en 3 puntos de exploración a 2.3 m de profundidad

c/u.

Las muestras (10kg de muestra cuarteada + 1 muestra inalterada) son sometidas a

los ensayos de CORTE DIRECTO, ANÁLISIS VOLUMÉTRICO y CLASIFICACIÓN DE

SUELOS; procesadas por el laboratorio de JBO INGENIEROS SAC ubicado en la calle

Valladolid 149 Urb. Mayorazgo II etapa, Ate, Lima.

Cuyo INFORME DE ENSAYOS se adjunta como ANEXO 1 a esta memoria y cuyos

resultados más importantes fueron:

Clasificación de suelos (SUCS) Arena bien gradada con limo y grava (SW-SM)

Contenido de humedad 0.8 %

Peso volumétrico húmedo 2.001 kg/cm3 (2.001 ton/m3)

Cohesión 0.00 kg/cm3 Ángulo de fricción 27.6°

3.2. ANÁLISIS DE CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE


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Con los datos brindados por el laboratorio, se realiza el cálculo de la capacidad

portante del suelo.

De los métodos convencionales de la mecánica de suelos, se toma 3 de los más

recomendados:

- MÉTODO DE TERZAGHI (con factores de capacidad de Vesic)

- CRITERIO DE FACTORES DE FORMA DE VESIC

- CRITERIO DE FACTORES TOTALES DE MEYERHOF

De los cuales prudentemente se toma un valor intermedio de qadm = 2.11 kg/cm2

el cual a su vez es uno de los más aceptados por el margen de seguridad que

ofrece. Se hace notar que este valor es para cargas de gravedad pues ya está

METODO DE TERZAGHI (Con factores de capacidad de Vesic)

CIMIENTO CORRIDO

ZAPATA

DATOS DE DISEÑO FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA

B = 1.60 m Nc = 25.04

Fs = 3.00 Nq = 14.09

Df = 1.20 m Nɤ = 15.78

DATOS DE EMS RESULTADOS OBTENIDOS

ϒ = 2001.00 kg/m3 q = 0.24 kg/cm2

c = 0.00 kg/cm2 qu = 5.40 kg/cm2

Ø = 27.60 ° q neto = 5.16 kg/cm2

q adm = 1.72 kg/cm2

ZAPATA

LEYENDA

B = Long. Mayor en cimiento corridoFS = Factor de seguridadDf = Profundidad de cimentaciónϒ = Peso específicoc = CohesiónØ = Ángulo de fricción internaq = Esfuerzo efectivo al nivel Df de profundidadqu = Esfuerzo último de cimentaciónq neto = Capacidad de carga última netaq adm = Capacidad de carga admisible total

CRITERIO DE FACTORES DE FORMA DE VESIC (General, zapatas y cimientos corridos)

DATOS DE DISEÑO FACTORES DE MODIFICACIÓN FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA

B = 1.50 m FACTORES DE FORMA Nc = 25.04

L = 1.50 m Fcs = 1.56 Nq = 14.09

Fs = 3.00 Fqs = 1.52 Nɤ = 15.78

Df = 1.20 m Fɤs = 0.60

β = 0 °

RESULTADOS OBTENIDOS

DATOS DE EMS q = 0.24 kg/cm2

ϒ = 2001.00 kg/m3 qu = 6.57 kg/cm2

c = 0.00 kg/cm2 q neto = 6.33 kg/cm2

Ø = 27.60 ° q adm = 2.11 kg/cm2

CRITERIO DE FACTORES TOTALES DE MEYERHOF (General, zapatas y cimientos corridos)

DATOS DE DISEÑO FACTORES DE MODIFICACIÓN FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA

B = 1.50 m FACTORES DE FORMA Nc = 25.04

L = 1.50 m Fcs = 1.56 Nq = 14.09

Fs = 3.00 Fqs = 1.52 Nɤ = 15.78

Df = 1.20 m Fɤs = 0.60

β = 0 ° FACTORES DE PROFUNDIDAD

Fcd = 1.32 RESULTADOS OBTENIDOS

DATOS DE EMS Fqd = 1.24 q = 0.24 kg/cm2

ϒ = 2001.00 kg/m3 Fɤd = 1.00 qu = 7.81 kg/cm2

c = 0.00 kg/cm2 FACTORES DE INCLINACIÓN DE LA CARGA q neto = 7.57 kg/cm2

Ø = 27.60 ° Fci = 1.00 q adm = 2.52 kg/cm2

Fqi = 1.00

Fɤi = 1.00


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dividido por el factor de seguridad (Fs) igual a 3 para cargas estáticas y

posteriormente podremos cambiar a 2.5 para cargas de sismo con lo que aumenta

a qadm = 2.54kg/cm2

4. METODOLOGÍA Y NORMATIVA DE DISEÑO APLICADO AL PROYECTO

Basados en la relación DESEMPEÑO, ECONOMÍA, CONDICIONES NATURALES; se

decide optar por un diseño basado en ALBAÑILERÍA CONFINADA con sistemas de

PÓRTICO y PLACAS DE CONCRETO para temas de mejoramiento de estabilidad por

sismo en la dirección más “esbelta” de resistencia.

La parte de análisis de la estructura se realiza por medio de software para diseño

de edificaciones ETABS 13.1.5 usando la metodología de elementos finitos,

atendiendo las características de rigidez y elásticas de cada material (concreto

armado y albañilería), por lo que no se utilizó el método de la columna ancha

equivalente más que para comprobación.

El análisis y diseño de la cimentación se realiza mediante el software SAFE 12.2.0,

así como de hojas de cálculo y verificación en Excel.

NORMATIVA APLICADA

- NORMA DE CARGAS E-020 (RNE-PERÚ)

- NORMA DE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 (RNE-PERÚ)

- NORMA DE SUELOS Y CIMENTACIONES E-050 (RNE-PERÚ)

- NORMA DE DISEÑO DE CONCRETO ARMADO E-060 (RNE-PERÚ)

- NORMA DE DISEÑO DE ALBAÑILERÍA E-070 (RNE-PERÚ)

CRITERIOS ADICIONALES

- NORMAS DEL COMITÉ ACI-318-08 (EE.UU.)

- COMENTARIOS A LA NORMA E-070 POR ING. ANGEL SAN BARTOLOME (PERÚ)

5. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

ALBAÑILERÍA:

- Ladrillo industrial clase IV sólidos (30% de huecos), tipo King Kong de arcilla de

dimensiones h=9cm, L=23cm, A=13cm.

- f’b (resistencia de la unidad de ladrillo) = 145 kg/cm2 y 215 kg/cm2

dependiendo de lo que mande el análisis.

- f’m (resistencia del muro de albañilería a compresión) = 65 kg/cm2 y 85 kg/cm2

respectivamente a lo anterior.

- v’m (resistencia del muro al corte) = 8.1 kg/cm2 y 9.2 kg/cm2 respectivamente

a lo anterior.


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- Em (módulo de elasticidad) = 500f’m = 32500 kg/cm2 en general

- v (módulo de poisson) = 0.25

- Gm (módulo de corte) = 0.4Em = 13000 kg/cm2

- Mortero tipo P2 = cemento : arena 1:4

CONCRETO ARMADO:

- f’c (resistencia nominal a compresión) = 210 kg/cm2

- Ec (módulo de elasticidad) = 15000(210^0.5) = 217370.6512 kg/cm2

- v (módulo de poisson) = 1.5

CONCRETO CICLOPEO:

- f’c (resistencia nominal a compresión) = 100 kg/cm2

- % piedra grande (máx Ø=25cm) = 30%

ACERO DE REFUERZO:

- Tipo = Acero corrugado grado 60

- f’y (resistencia nominal a fluencia) = 4200 kg/cm2

6. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS GENERALES DE PREDIMENSIONAMIENTO DE

ESTRUCTURA

- Uso: vivienda

- Sistema de techado: losa aligerada en una dirección e=0.20 m (luego se verifica)

- Altura típica de piso a techo: 2.4 m

- De donde t = 0.13 como se supuso inicialmente está correcto.

7. ANÁLISIS ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE

Siguiendo la filosofía del diseño sismorresistente definimos a la estructura de

diseño como un sistema mixto de albañilería confinada, pórticos de concreto

armado y placas, más el sistema predominante es el de albañilería confinada,

debido a que los muros de albañilería confinada soportarán la mayoría de cargas

de gravedad y de sismo.

7.1. CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE

La forma como se organizan en planta y en altura provee características

importantes para un adecuado comportamiento frente a las cargas verticales y

fuerzas sísmicas, de acuerdo con lo siguiente:

ESPESOR EFECTIVO DEL MURO

h = 2.4 m

t = 0.13 m

h/20 = 0.12 m ok

t

para Zona Sísmica 2 y 3


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Resistencia adecuada.

Existe continuidad de los elementos verticales y horizontales.

Posee deformación limitada por muros de albañilería confinada y placas.

Se han incluido líneas de resistencia y redistribución de esfuerzos entre el sistema

de albañilería confinada y los pórticos.

Se han considerado las condiciones locales mediante los estudios previos.

7.2. PARÁMETROS SÍSMICOS

DENOMINACIÓN INDICADOR VALOR

FACTOR DE ZONA (ZONA 3) Z 0.4 FACTOR DE CATEGORÍA (CATEGORÍA C) U 1

FACTOR GEOTÉCNICO DE SUELO (SUELO S2) S 1.2

FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (Tp=0.6 > h/60=0.14)

C 2.5

COEFICIENTE DE REDUCCIÓN INICIAL (SISTEMA DE ALBAÑILERÍA CONFINADA)

R* 3

El valor de R* se multiplicará por 3/4 en caso se demuestre que la estructura es

irregular.

7.3. CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL

Evaluamos irregularidades del modelo en la planta predominante (2do piso):

De donde se concluye que es irregular por esquina entrante, debido a que: (dY /

LY)*100% >20% y (dX / LX)*100% >20%

7.4. CARGAS ASIGNADAS

CARGAS VIVAS

dX

dY


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- Sobrecarga vivienda = 250 kg/m2 (mínimo RNE : 200kg/m2)

- Escaleras = 200 kg/m2

CARGAS MUERTAS

- Acabados = 150 kg/m2 (tarrajeo techo 1cm + piso terminado 5cm)

- Tabiquería = 100 kg/m2 (tabiquería no portante)

7.5. DENSIDAD MÍNIMA DE MUROS

DATOS SÍSMICOS Z 0.4 Zona 4 (Lima)

U 1 Viviendas

S 1.2 Suelo tipo 2, suelo intermedio

Ap 90 m2

NIVEL DIRECCIÓN N Am ΣAm/Ap

CONDICIÓN

1er X 3 8.17 0.091 0.034 cumple

2do X 2 4.43 0.049 0.026 cumple

3er X 1 4.21 0.047 0.017 cumple

1er Y 3 5.46 0.061 0.034 cumple

2do Y 2 4.25 0.047 0.026 cumple

3ro Y 1 4.25 0.047 0.017 cumple

7.6. ANÁLISIS DE RESISTENCIA DE LA ALBAÑILERÍA AL ESFUERZO AXIAL POR

COMPRESIÓN

ANÁLISIS POR ESFUERZO AXIAL EN COMPRESIÓN POR GRAVEDAD (100%WD+100%Wv)

Definición de condición: cumple

no cumple

f'm = 65 kg/cm2

𝑍𝑈𝑆𝑁

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NIVEL DIRECCIÓN MURO WD+WL L t σm σmáx CONDICIÓN

M-1 10.64 1.23 0.13 6.66 9.38 cumple

X M-2 19.68 2.68 0.13 5.65 9.38 cumple

M-3 20.47 2.55 0.13 6.17 9.38 cumple

M-4 13.10 1.66 0.13 6.07 9.38 cumple

M-5 23.99 3.3 0.13 5.59 9.38 cumple

M-8 5.58 1.03 0.13 4.16 9.38 cumple

M-9 15.88 2.27 0.13 5.38 9.38 cumple

M-13 14.63 1.73 0.13 6.50 9.38 cumple

1er M-16 5.17 0.55 0.13 7.23 9.38 cumple

M-19 15.02 2.16 0.13 5.35 9.38 cumple

M-20 10.08 1.78 0.13 4.36 9.38 cumple

M-21 3.76 0.9 0.13 3.21 9.38 cumple

M-23 12.69 3.06 0.13 3.19 9.38 cumple

M-24 5.06 1.35 0.13 2.88 9.38 cumple

M-25 15.03 3.2 0.13 3.61 9.38 cumple

M-6 5.93 0.93 0.13 4.90 9.38 cumple

Y M-7 5.26 0.93 0.13 4.35 9.38 cumple

M-10 29.61 2.9 0.13 7.85 9.38 cumple

M-11 5.93 1.325 0.13 3.44 9.38 cumple

M-12 3.18 0.65 0.13 3.76 9.38 cumple

M-14 14.06 2.25 0.13 4.81 9.38 cumple

M-15 2.57 0.65 0.13 3.04 9.38 cumple

M-17 16.34 2.25 0.13 5.58 9.38 cumple

M-18 3.01 0.65 0.13 3.57 9.38 cumple

M-26 24.82 3.95 0.13 4.83 9.38 cumple

M-1 8.87 1.23 0.13 5.55 9.38 cumple

X M-2 15.20 2.68 0.13 4.36 9.38 cumple

M-3 15.98 2.55 0.13 4.82 9.38 cumple

M-4 9.86 1.66 0.13 4.57 9.38 cumple

M-5 18.30 3.3 0.13 4.27 9.38 cumple

M-9 14.78 2.27 0.13 5.01 9.38 cumple

M-13 10.72 1.73 0.13 4.76 9.38 cumple

2do M-16 3.81 0.55 0.13 5.33 9.38 cumple

M-19 11.76 2.16 0.13 4.19 9.38 cumple

M-20 8.77 1.78 0.13 3.79 9.38 cumple

M-21 4.07 0.9 0.13 3.48 9.38 cumple

M-23 11.05 3.06 0.13 2.78 9.38 cumple

M-25 12.13 3.2 0.13 2.92 9.38 cumple

M-29 9.61 2.86 0.13 2.59 9.38 cumple

Y M-10 22.33 2.9 0.13 5.92 9.38 cumple

M-12 3.87 0.65 0.13 4.58 9.38 cumple

M-14 10.28 2.25 0.13 3.51 9.38 cumple

M-15 1.92 0.65 0.13 2.28 9.38 cumple

M-17 12.29 2.25 0.13 4.20 9.38 cumple

M-18 3.35 0.65 0.13 3.96 9.38 cumple

M-26 15.08 3.95 0.13 2.94 9.38 cumple

M-1 6.56 1.23 0.13 4.11 9.38 cumple

X M-2 10.35 2.68 0.13 2.97 9.38 cumple

M-3 13.53 2.55 0.13 4.08 9.38 cumple

M-5 13.43 3.3 0.13 3.13 9.38 cumple

M-9 9.85 2.27 0.13 3.34 9.38 cumple

M-13 7.04 1.73 0.13 3.13 9.38 cumple

3er M-16 2.65 0.55 0.13 3.70 9.38 cumple

M-19 7.88 2.16 0.13 2.80 9.38 cumple

M-20 6.45 1.78 0.13 2.79 9.38 cumple

M-21 2.36 0.9 0.13 2.02 9.38 cumple

M-23 7.24 3.06 0.13 1.82 9.38 cumple

M-25 8.34 3.2 0.13 2.01 9.38 cumple

M-29 7.09 2.86 0.13 1.91 9.38 cumple

Y M-10 14.89 2.9 0.13 3.95 9.38 cumple

M-12 2.60 0.65 0.13 3.07 9.38 cumple

M-14 7.03 2.25 0.13 2.40 9.38 cumple

M-15 1.3609 0.65 0.13 1.61 9.38 cumple

M-17 8.3453 2.25 0.13 2.85 9.38 cumple

M-18 2.0558 0.65 0.13 2.43 9.38 cumple

M-26 9.4403 3.95 0.13 1.84 9.38 cumple


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7.7. ANÁLISIS SÍSMICO POR MÉTODO ESTÁTICO

Tomando solo el 25% de la carga viva para el análisis sísmico por el método

estático.

PESO DE LA EDIFICACIÓN POR PISO

CORTANTE BASAL POR SISMO SEVERO:

V = 162.81 ton

ton ton ton ton m

ton ton

NIVEL CM CV 25%CV CM + 25%CV hi Pixhi Fi VEi

3 86.17 21.41 5.35 91.52 8.3 759.64 74.52 74.52

2 92.22 21.68 5.42 97.64 5.65 551.68 54.12 128.64

1 110.61 21.95 5.49 116.10 3 348.30 34.17 162.81

P = 305.27

1659.63

Usando el ETABS para modelar la estructura compuesta por:

Muros de albañilería confinada + Placas + Pórtico (este se adicionó en la zona

delantera de ausencia de muros portantes en la dirección corta.

VERIFICACIÓN DE DISTORCIÓN MÁXIMA (OBTENCIÓN DE DESPLAZAMIENTOS RELATIVOS MÁXIMOS DE ENTREPISO)

Máx. Distorsión Distorsión Máxima Albañilería Confi. = 1/200 = 5/1000

NIVEL SISMO DIR. ΔL/h 0.75R x (ΔL/h) n/1000 n/1000

3 S. SEVERO X 0.000650 0.001097 1.10 < 5 cumple

S. SEVERO Y 0.001351 0.002280 2.28 < 5 cumple

2 S. SEVERO X 0.001136 0.001917 1.92 < 5 cumple

S. SEVERO Y 0.001231 0.002077 2.08 < 5 cumple

1 S. SEVERO X 0.000501 0.000845 0.85 < 5 cumple

S. SEVERO Y 0.000723 0.001220 1.22 < 5 cumple

V = 𝑍𝑈𝐶𝑆

𝑅 P


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DESPLAZAMIENTOS TOTALES MÁXIMOS

Esto para comprobar posteriormente la separación mínima de los linderos por

sismo

cm

cm

NIVEL SISMO DIR. d max. 0.75R x d max.

3 S. SEVERO X 0.42 0.71

S. SEVERO Y 0.90 1.52 = Dmáx

2 S. SEVERO X 0.25 0.42

S. SEVERO Y 0.54 0.91

1 S. SEVERO X 0.10 0.17

S. SEVERO Y 0.22 0.37

VERIFICACIÓN DE EXCENTRICIDAD

LONGITUDES DE EDIFICACIÓN (EN 1ER PISO) USADA PARA TODOS LOS PISOS: LX = 15.15 m

LY = 7.79 m

m m m m

NIVEL XCM YCM XCR YCR ΔX ΔY eX eY

1 7.12 3.41 10.57 1.86 3.45 1.54 21% 20% ACEPTABLE

2 7.00 3.48 9.09 2.99 2.08 0.49 14% 6% 3 6.99 3.45 8.98 3.12 1.98 0.33 13% 4%

Tomando en cuenta que se recomienda 20% como máximo, pero en el 1er nivel es necesario debido a la rigidez extra que aportan los muros de contención de concreto armado M25 Y M26

El sistema estructural optimizado consta de albañilería confinada en casi todo lo

que es zona de muros, excepto las 3 placas actuando como muros de contención

por desnivel del terreno en la parte posterior. A esto se le suman 3 placas y un

sistema aporticado en la parte delantera (fachada) debido a la falta de rigidez que

había en el lado más corto y pocos muros en esa zona de sala comedor y pequeño

voladizo.


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Para finalizar esta primera etapa de análisis se separan 2 casos requeridos para el

diseño de la albañilería confinada según el RNE en E-070:

- SISMO MODERADO.

Caso en el cual se verifica que no haya fisura de ningún muro de albañilería de

la estructura, debido a que estos sismos son los más comunes, además se

verifica que los muros de concreto armado (placas) tampoco se fisuren y no se

considera aporte de su refuerzo, debido a que su rango de deformaciones para

que empiece a trabajar el refuerzo es mayor al que soporta la albañilería antes

de fisurar.

- SISMO SEVERO.

Caso en el que se verifica la resistencia total de la estructura por cada piso,

respecto a la cortante de un sismo con el doble de intensidad que el moderado,

se consideran aquí que todos los muros de albañilería confinada del 1er piso

fallan por agrietamiento diagonal y es aquí que se diseñan las columnas de

amarre y vigas soleras.

SISMO MODERADO

IRREGULAR

Z 0.4 Lima ECUACIÓN:

U 1 vivienda normal

S 1.2 intermedio

R 4.5 Alb. Conf. Irreg.

C 2.5 0.267 = ZUCS/R

R' 6 Alb. Conf.

COND.= IRREGULAR C/R = 0.56

C' 10.84

Tp 0.6

T 0.14

hn 8.3

Ct 60

V =

P

C ≤ 2.5

R = 3/4R'

C/R ≥ 0.125

M25

M26


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13

8. DISEÑO DE ELEMETOS ESTRUCTURALES

8.1. DISEÑO DE ALBAÑILERÍA CONFINADA

Aquí se consideran y diseñan los siguientes elementos:

- Muros de albañilería confinada

- Columnas de confinamiento

- Vigas soleras o de amarre

PROCEDIMIENTO PARA DISEÑO DE MUROS:

a) Control de todos los muros a fisuración diagonal, mediante los esfuerzos del

sismo moderado.

b) Verificación de la resistencia total al corte de cada piso, mediante los esfuerzos

del sismo severo.

c) Verificación del refuerzo horizontal.

d) Verificación al agrietamiento diagonal en pisos superiores, debido al sismo

severo.

PROCEDIMIENTO PARA DISEÑO DE COLUMNAS Y VIGAS DE CONFINAMIENTO DEL

1ER PISO Y MUROS AGRIETADOS DE PISOS SUPERIORES:

a) Determinación de la sección de concreto de la columna de confinamiento por

compresión y tracción.

b) Determinación del refuerzo vertical.

c) Determinación de los estribos de confinamiento.

d) Diseño de las vigas solera.

Se realiza un procedimiento parecido para los pisos superiores no agrietados.

Toda esta fase es fuera del software ETABS debido a que el ETABS modela y

analiza muros de albañilería, pero no los diseña. Se muestra la evaluación de

cortante general de cada piso en ambas direcciones.

SISMO SEVERO

IRREGULAR

Z 0.4 Lima ECUACIÓN:

U 1 vivienda normal

S 1.2 intermedio

R 2.25 Alb. Conf. Irreg.

C 2.5 0.533 = ZUCS/R

R' 3 Alb. Conf.

COND. = IRREGULAR C/R = 1.11

C' 10.84

Tp 0.6

T 0.14

hn 8.3

Ct 60

V =

P

C ≤ 2.5

R = 3/4R'

C/R ≥ 0.125


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14

VERIFICACIÓN DE RESISTENCIA AL CORTE DE CADA PISO

ton ton ton

NIVEL DIRECCIÓN MURO MAT Vm Ve VE

M-1 CON 12.28 4.5902 9.18

X M-2,3,4,5 ALB 68.69 25.9052 51.81

M-8,9 ALB 17.49 6.133 12.27

M-13 ALB 5.88 1.6838 3.37

1er M-16 ALB 1.95 0.2321 0.46

M-19,20,21 ALB 24.92 7.8695 15.74

M-23,24 ALB 26.86 ΣVm 9.1396 18.28 ΣVE

M-25 CON 44.24 202.31 ok 38.4689 76.94 188.04

Para verificar la resistencia general de cada piso, hay que contemplar el aporte de todos los sistemas y/o elementos que contribuyen a la resistencia cortante, como las columnas aisladas del sistema aporticado que se agregó a la estructura.

C-12 CON 9.40 1.9 3.80

C-10 CON 8.29 0.21 0.42

C-11 CON 11.78 1.69 3.38

C-6 CON 5.79 0.32 0.64

C-6 CON 5.79 0.18 0.36

M-6 ALB 2.93 1.2238 2.45

Y M-7 ALB 3.06 1.3531 2.71

M-10 CON 46.29 38.1219 76.24

M-11 CON 18.32 9.1235 18.25

M-12 ALB 1.77 0.4892 0.98

M-14,15 ALB 10.58 4.8352 9.67

M-17,18 ALB 12.11 ΣVm 4.117 8.23 ΣVE

M-26 CON 54.61 190.73 ok 31.2495 62.50 189.63

M-1 CON 12.28 3.39 6.78

X M-2,3,4,5 ALB 72.50 41.1499 82.30

M-9 ALB 10.22 3.8732 7.75

M-13 ALB 7.80 2.1636 4.33

2do M-16 ALB 1.69 0.2841 0.57

M-19,20,21 ALB 30.14 13.0294 26.06

M-23 ALB 18.37 ΣVm 7.367 14.73 ΣVE

M-25 ALB 19.30 172.30 ok 9.9147 19.83 162.34

C-10 CON 8.29 0.16 0.32

C-10 CON 8.29 0.35 0.70

C-9 CON 8.25 0.64 1.28

C-6 CON 5.79 0.5 1.00

C-13 CON 7.79 0.22 0.44

M-29 ALB 16.99 9.7533 19.51

Y M-10 CON 46.29 35.922 71.84

M-12 ALB 1.89 0.5186 1.04

M-14,15 ALB 17.34 9.6913 19.38

M-17,18 ALB 18.30 ΣVm 9.7663 19.53 ΣVE

M-26 ALB 23.35 162.58 ok 13.7446 27.49 162.53


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15

Diseño de los elementos del 1er piso (muros agrietados) en dirección X

M-1 CON 12.28 4.1028 8.21

X M-2,3 ALB 35.91 19.3479 38.70

M-5 ALB 20.00 7.259 14.52

M-9 ALB 13.84 2.8069 5.61

M-13 ALB 10.46 1.8578 3.72

3er M-16 ALB 1.47 0.2107 0.42

M-19,20,21 ALB 28.85 10.4024 20.80

M-23 ALB 17.60 ΣVm 5.6786 11.36 ΣVE

M-25 ALB 18.52 158.92 ok 8.319 16.64 119.97

M-29 ALB 16.48 7.3743 14.75

Y M-10 CON 46.29 25.2471 50.49

M-12 ALB 1.64 0.3602 0.72

M-14,15 ALB 16.92 7.9496 15.90

M-17,18 ALB 17.29 ΣVm 7.2778 14.56 ΣVE

M-26 ALB 22.71 121.34 ok 10.3994 20.80 117.22


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16

Como resultados adicionales se obtuvo:

- Todos los muros de albañilería confinada del 1er nivel llevarán refuerzo

horizontal: 2 Ø 1/4" @ 2 hiladas del muro y en el 2do nivel cada 3 hiladas.

MURO

COLUMNA C-2 C-2 C-3 C-2 C-6 C-2 C-2 C-6 C-2 C-7 C-2 C-2

UBICACIÓN EXT INT INT INT EXT EXT INT EXT EXT EXT EXT EXT

Pg

Vm

Mu

L

Lm

h

Nc

M

F

Pgc 8.60 16.78 13.51 15.92 10.59 2.84 9.10 6.26 6.10 6.10 2.14 2.14

Pt 0.00 0.00 0.00 4.27 0.00 3.80 0.00 0.00 0.00 4.46 4.39 0.00

Pc 8.60 16.78 13.51 20.18 10.59 6.64 9.10 6.26 6.10 10.56 6.53 2.14

T 18.62 3.44 6.71 0.04 16.63 8.26 6.80 8.63 6.21 1.75 3.67 8.06

C 35.82 6.67 3.40 10.07 37.81 21.53 1.15 21.15 18.40 22.86 16.72 12.34

Vc 5.56 3.71 3.71 3.71 5.56 4.51 3.01 4.51 2.94 2.94 0.97 0.97

As 7.16 2.26 3.18 1.31 6.61 3.89 2.96 4.00 2.77 1.52 1.37 2.60

As min 2.01 2.01 2.01 2.01 3.77 2.01 2.01 3.77 2.01 2.15 2.01 2.01

As USAR 7.92 2.85 5.07 2.85 10.13 5.07 2.85 10.13 5.07 5.70 2.85 2.85

#Ø 4#5 4#3 4#4 4#3 8#4 4#4 4#3 8#4 4#4 8#3 4#3 4#3

An 133.45 0.00 0.00 16.40 90.36 58.13 0.00 0.00 40.16 54.55 69.64 42.43

Ac 241.86 0.00 0.00 64.80 182.41 135.13 0.00 0.00 106.85 129.64 152.39 110.54

Acf min 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00 195.00

Ac USAR 299.00 234.00 299.00 234.00 754.00 234.00 234.00 754.00 234.00 429.00 234.00 234.00

COLUMNA C-3 C-2 C-3 C-2 C-6 C-2 C-2 C-6 C-2 C-7 C-2 C-2

tn 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

d 23 18 23 18 48 18 18 48 18 23 18 18

Ø 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4

N° ramas 2 2 2 2 4 2 2 4 2 4 2 2

Av 0.63 0.63 0.63 0.63 1.27 0.63 0.63 1.27 0.63 1.27 0.63 0.63

S1 6.78 5.63 6.78 5.63 25.35 5.63 5.63 25.35 5.63 17.51 5.63 5.63

S2 11.73 11.73 11.73 11.73 23.46 11.73 11.73 23.46 11.73 23.46 11.73 11.73

S3 5.75 5.00 5.75 5.00 12.00 5.00 5.00 12.00 5.00 5.75 5.00 5.00

S4 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

ZONA C 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00

S@Ø min 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5 1@5

S@Ø 8@6 9@5 8@6 9@5 5@10 9@5 9@5 5@10 9@5 8@6 9@5 9@5

RESTO @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25 @25

SOLERA

Acs

Ts

As

As min

As USAR

#Ø

S@Ø

RESTO

AGRIETADOS PRIMER NIVEL

X

2.85

12.31

M-13

12.20

5.88

30.12

1.73

Ø1/4" 1@5, 4@10

@25

0.97

0.26

2.01

2.85

4#34#3

Ø1/4" 1@5, 4@10

@25

M-16

4.27

1.95

8.53

0.55

0.55

3.00

2.00

5.61

10.20

M-16

234

M-13

234

2.94

0.78

2.01

1.73

3.00

2.00

21.29

2.01

2.85

4#3

Ø1/4" 1@5, 4@10

@25

M-8,9

18.20

17.49

75.37

3.30

2.27

3.00

3.00

49.14

14.89

M-8,9

234

6.01

1.59

5.07

4#4

Ø1/4" 1@5, 4@10

@25

M-2,3,4,5

234

11.12

2.94

2.01

3.30

5.00

3.00

277.42

27.22

M-2,3,4,5

65.40

68.69

380.46

10.19


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17

- Todas las columnas de confinamiento empezarán con estribos con separación

menores o iguales a 5cm los 45 primeros cm desde zapata o cimiento.

8.2. DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO

Aquí se incluyen los siguientes elementos:

- Vigas

- Aligerados

- Columnas

- Placas

- Escalera

- Cimentaciones

Se utiliza el método de resistencia última.

COMBINACIONES NORMATIVAS:

Según el RNE en E-060, se deben considerar las siguientes combinaciones de

amplificación, así como los factores Φ de reducción.

COMB 1 = 1.4CM + 1.7CV

COMB 2 = 1.25 (CM + CV) + SX

COMB 3 = 1.25 (CM + CV) - SX

COMB 4 = 1.25 (CM + CV) + SY

COMB 5 = 1.25 (CM + CV) – SY

COMB 6 = 0.9CM + SX

COMB 7 = 0.9CM – SX

COMB 8 = 0.9CM + SY

COMB 9 = 0.9CM - SY

ENVOLVENTE = SUPERIOR ((MÁX. ABS. (MAX COMB 1 a MAX COMB 9)))

INFERIOR ((MÁX. ABS. (MIN COMB 1 a MIN COMB 9)))

ΦR ≥ Ru Flexión: Φ = 0.9 Cortante: Φ = 0.75

VIGAS Y ESCALERA


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18

Se utilizan todas las combinaciones arriba nombradas y se aplican los factores de

reducción de flexión y cortante para diseñar las vigas y la escalera por el método de

resistencia última, mediante la envolvente de momentos flectores y cortantes.

Además de considerar el acero por torsión requeridas en algunas vigas peraltadas.

De donde se obtienen valores de Acero para flexión, estribado por cortante y por

torsión. Paso importante posterior es la comprobación de los resultados (basados

en norma ACI-318-08) con los valores estipulados por la norma peruana respecto a

la cuantía máxima y mínima.

COLUMNAS


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19

En el caso de las columnas les proporcionaremos un refuerzo inicial para luego

chequear que COMB 1, COMB 2, etc. Todas estén dentro del diagrama truncado de

interacción resistente de la columna a chequear.

PLACAS

De forma similar se chequeó el desempeño de las placas, asignándoles “piers” y

verificando por diagramas de interacción, donde solo en una de ellas requirió

refuerzo en los extremos, pero ya estaba pre establecido que todas llevarían

refuerzo en los extremos debido a las columnas existentes, la armadura típica

chequeada para las placas fue de Ø 3/8” @ 0.20 m en ambas caras, tanto vertical

como horizontal. La escalera se analizó de forma similar a la de una viga.

LOSAS ALIGERADAS

Para el caso de las losas aligeradas se diseñó por el método de los coeficientes,

para la distribución de los momentos generados.

Solo en el caso no contemplado por este método cuando se tiene un solo paño con

2 apoyos no empotrados ni continuos, se tomó el caso crítico en el que los

momentos negativos de apoyo son iguales a los tomados por el caso con un apoyo

continuo y otro simplemente apoyado.

Para cada caso de momento positivo, el bloque equivalente de esfuerzos siempre

se ubicó en la zona del ala de la vigueta (desempeño como viga rectangular).


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20

DISEÑO DE CIMENTACIONES

DISEÑO DE SECCIONES DE VIGA T POR FLEXIÓN

DATOS DE DISEÑO MATERIAL Y NORMATIVO

TIPO = POSITIVO

Mu = 0.47 ton-m f'c = 210 kg/cm2

b = 40 cm fy = 4200 kg/cm2

bw = 10 cm Φ = 0.9 reduc.

hf = 5 cm β1 = 0.85

h = 20 cm β3 = 0.85

r = 3 cm

d = 17 cm

TIPO DE DESEMPEÑO = V. RECT.

Momento y acero debido a las alas Acero de toto el ala (caso viga rectangular)

aw = 0.43 cm

Asw = 0.74 cm2

Muf = 0.00 ton-m

Asf = 0.00 cm2

Momento y acero debido al alma

Muw = 0.00 ton-m

aw = 0.00 cm

Asw = 0.00 cm2

Hallando acero balanceado en el alma

pb w = 0.02125

pmax w = 0.01594

Rub w = 48.94805 kg/cm2

Mub w = 1.41 ton-m

Asb w = 3.6125 cm

As min = 0.13 cm2

As máx = 7.49 cm2

As Total = 0.74 cm2

1.33 As tot = 0.98 cm2 (recomendado si fuese posible)

Muf

6

6

5

Ru

5

ALIGERADO 1

Coef V = 0.50 Coef V = 0.58 0.58 Coef V = 0.50

Vu = 0.65 ton Vu = 0.75 1.01 ton Vu = 0.88 ton

ØV = 1.22 ton ØV = 1.22 1.22 ton ØV = 1.22 ton

bw = 0.10 m bw = 0.10 0.10 m bw = 0.10 m

QUIT. LAD = NO QUIT. LAD = NO NO QUIT. LAD = NO

h = 0.20 m h = 0.20 m

L = 2.90 m L = 3.90 m

CENTRO CENTRO

Coef M= 0.04 Coef = 0.09 Coef = Coef = 0.09 Coef = 0.04

Mu = 0.16 ton-m Mu = 0.34 ton-m Mu = ton-m Mu = 0.62 ton-m Mu = 0.29 ton-m

As min = 0.13 cm2 As min = 0.13 cm2 As min = cm2 As min = 0.13 cm2 As min = 0.13 cm2

As máx = 2.71 cm2 As máx = 7.49 cm2 As máx = cm2 As máx = 7.49 cm2 As máx = 2.71 cm2

As req = 0.29 cm2 As req = 0.64 cm2 As req = cm2 As req = 1.16 cm2 As req = 0.54 cm2

As = 0.71 cm2 As = 0.71 cm2 As = cm2 As = 1.43 cm2 As = 0.71 cm2

#Ø = 1#3 #Ø1 = #Ø1 = #Ø1 = 1#3 #Ø = 1#3

#Ø2 = 1#3 3 de 3 #Ø2 = 3 de 3 #Ø2 = 1#3 1.5 de 3

#Ø = 1 Ø 3/8 0.58 0.97 #Ø2 = 1 Ø 1/2 1.30 0.78 1 Ø 3/8 = #Ø

ARRIBA

0.73 #Ø1 = 0.98

0.21 #Ø1 = 0.38 0.58 #Ø1 = 1 Ø 3/8 0.36

ABAJO

#Ø2 = 1 Ø 3/8 #Ø2 = 1 Ø 3/8

1#4

1.01

1.27

0.13

2.71

BORDE EXT

0.10

0.52

BORDE EXT BORDE INT


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21

Para el análisis de la cimentación, se colocó losas (simulan los cimientos) en las

bases de columnas y muros para poder exportar las cargas repartidas a muros y

columnas en la base de la estructura al software SAFE.

De esta forma luego de exportar los datos del análisis elástico del ETABS, se toma

en consideración el valor del esfuerzo admisible del suelo, hallando de tablas el

valor aproximado del Módulo de Balasto para un qadm = 2.11 kg/cm2 para el cual

se obtuvo Módulo de Balasto = 4kg/cm3.

Evaluando para el caso de cargas de gravedad en servicio (no amplificadas).

qadm = 2.11 kg/cm2. (SOLO CARGAS DE SERVICIO)

Evaluando para el caso de cargas de gravedad + sismo y aplicando el aumento del

30% que permite el RNE E-050 para cargas temporales provenientes del sismo.

qadm = 1.3 x 2.54 kg/cm2. = 3.30 kg/cm2 (CARGAS DE SERVICIO + SISMO)

CASO 1 CARGAS DE SERVICIO (100% CD + 100% CV)

- Zona de máxima presión en morado indica cargas de hasta 1.62 kg/cm2

- Zona máxima corresponde a la ubicación de una zapata combinada donde caen

2 columnas a las cuales se les amarró con una viga de cimentación a cada una

(líneas de azúl) a la otra zapata combinada central que aparece de rojo, para

equilibrar momentos de excentricidad.

- Además posee una distribución homogénea sobre el suelo lo que evitará

asentamientos diferenciales.

CASO 2 CARGAS DE SERVICIO + SISMO X (100% CD + 100% CV + 100% SX)


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22

- Zona de máxima presión (en morado) aparece con 2.97 kg/cm2 lo cual es

menor que los 3.30 kg/cm2 del qadm aumentado por sismo.

CASO 3 CARGAS DE SERVICIO - SISMO X (100% CD + 100% CV - 100% SX)

- La zona de máxima presión (en morado) produce 2.17 kg/cm2 inferior al q

admisible por sismo (3.30 kg/cm2)

CASO 4 CARGAS DE SERVICIO + SISMO Y (100% CD + 100% CV + 100% SY)


991163098/#942964802

23

- La zona de máxima presión (en morado) es de 2.52 kg/cm2 y toda la zona de

rojo intenso en la zapata combinada superior tiene un promedio de 2.3 kg/cm2

lo cual es aún aceptable ya que es menor que los 3.30 kg/cm2.

CASO 5 CARGAS DE SERVICIO - SISMO Y (100% CD + 100% CV - 100% SY)

- Las zonas de máxima carga (en rojo intenso) presentan 3.18 kg/cm2 lo cual aún

es menos de los 3.30 kg/cm2 de carga admisible por sismo.

Tal como se puede apreciar, se evalúa para las combinaciones con y sin sismo, y se

optimiza la disposición de los cimientos para no superar el esfuerzo admisible.


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Se requiere colocar vigas de conexión entre la zona superior y la intermedia,

debido a que es la menor longitud en esa dirección y el sismo en la dirección del

edificio más esbelta tiende a incrementar los esfuerzos que existían por simple

gravedad ( 100%CM + 100%CV), es decir sumándole y/o restando SX, SY.

NOTA: Para poder realizar un análisis completo, en el que se analicen los esfuerzos

del suelo solo en compresión y redistribuyendo los otros esfuerzos, de tal manera

que el suelo nunca ejerza cargas en tracción sobre la estructura, se realizó por

medio del software un análisis inelástico iterativo de tal manera que se presenten

las presiones lo más real posible.

ETAPA DE DISEÑO

Para esta etapa los elementos de cimentación se diseñan bajo el método de

resistencia última usando las combinaciones normativas para el concreto armado.

Debido a los momentos generados por la excentricidad de los muros portantes

perimetrales, por lo que se incluyen en los planos de cimentación, 3 vigas de

cimentación distribuidas. Tal como se ve en el gráfico.


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9. CONCLUSIONES

El análisis ha tomado en consideración los aspectos generales acerca de la

ubicación, tipo de suelo, uso de la edificación, factor de reducción según

sistema estructural y demás parámetros según la norma de diseño

sismorresistente vigente.

Los elementos de confinamiento de la albañilería han sido diseñados para

resistir sismos moderados y los severos en caso de falla de la albañilería que

confinan.

El sistema de losa aligerada está apoyada sobre muros portantes o vigas

peraltadas, teniendo vigas de costura y vigas transversales de acople que la

rigidizan para asemejarse lo más posible al diafragma rígido de diseño.

Cabe resaltar que para la edificación diseñada, además se ha considerado para

el caso de sobrecargas (adicionadas en el último nivel) hasta para resistir sin

problemas 1 nivel y medio más (4 pisos y media azotea techada), en el caso de

que producto del aumento de población y demanda en la zona haga que la

normativa en dicha zona cambie.

Para las cimentaciones corridas se consideró el análisis de momento máximo

por los muros portantes para que con la altura diseñada no requiera refuerzo,

además por temas de seguridad hacia los muros contra los asentamientos

diferenciales, se está considerando sobrecimiento armado.

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Memoria Descriptiva de Estructuras Chosica