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GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Proyecto: REVISION Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE CLÍNICA UBICADA EN LA ZONA DE CHOLULA PUEBLA. MC – 1 MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURA PRINCIPAL Cliente: Arq. Japhet García Osorio Clínica Paris GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Fecha: 09 de Mayo de 2017 INTRODUCCION DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Características generales En este documento se presenta el cálculo de la estructura principal y la cimentación para la “Clínica Paris”, con base a la información indicada en el proyecto arquitectónico correspondiente, la configuración de la estructura estará compuesta por columnas y vigas de concreto armado en zonas de claros que concentren grandes cantidades de carga, cubierta a base de losa aligerada, la cimentación será a base de zapatas aisladas. Por tal motivo se realizó un modelo tridimensional de la estructura apegándose de la mejor manera posible a la realidad, en donde se reflejen todas las cargas que actúan sobre la misma. El análisis estructural se realizó por medio del programa ETABS Vrs. 16, donde se obtuvieron los elementos mecánicos necesarios para el diseño estructural. Para el análisis de la estructura de concreto y los dados de la Capilla se utilizó el programa ETBAS Vers. 2016 y para el análisis y el diseño de la cimentación se utilizó el programa SAFE 2014. Localización. La clínica Paris se encuentra en la localidad de Cholula Puebla, con una topografía que podría considerarse, de manera general, como terreno plano. Materiales Los materiales considerados para el análisis y diseño tienen las siguientes propiedades: GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Materiales. Resistencia a compresión del concreto utilizado en las columnas, trabes y losas 2 250' cm Kg cf Tipo de concreto Clase I Módulo de elasticidad del concreto cfEcI '000'14 Resistencia a la fluencia del acero de refuerzo en concreto: 2y cm Kg 200'4f Módulo de Elasticidad del Acero 2 000'100'2 cm Kg Ea Disposiciones generales para el diseño En el presente documento se toma como base las Normas Técnicas Complementarias para diseño de estructuras de concreto (NTC-A). De estos documentos se consideran las disposiciones de seguridad estructural de las construcciones, así como los parámetros establecidos para el diseño y análisis de los elementos estructurales que compongan la edificación, además de las clasificaciones y especificaciones que para el caso en estudio se requieran. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA PLANOS ARQUITECTONICOS Figura Planta Arquitectónica del inmueble. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Planta Arquitectónica del primer nivel. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Planta Arquitectónica del segundo nivel. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Planta Arquitectónica de Azotea.. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Fachada Frontal.. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA OBJETIVOS a) Mostrar los criterios de análisis y diseño utilizados para la realización del cálculo estructural de los diferentes elementos que componen el conjunto. b) Cumplir con los criterios de diseño establecidos en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y las Normas Técnicas Complementarias (NTC) para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto, NTC para Diseño y Construcción de Estructuras Metálicas, NTC para Diseño por Sismo, NTC para Diseño y Construcción de Cimentaciones (NTC- 04), el Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC) de la CFE y su apartado para Diseño por Sismo, así como también lo establecido en el ACI 318 (Instituto Americano del Concreto). CONSIDERACIONES DEL DISEÑO Información del Proyecto: El análisis y diseño estructural para la Clínica Paris, se realizó conforme a las siguientes consideraciones: El análisis y diseño estructural de los elementos concreto se realiza considerando la combinación más desfavorable entre las combinaciones que incluyen acciones permanentes, variables y accidentales que tienen una probabilidad no despreciable de ocurrir simultáneamente. Se utilizara concreto, con un esfuerzo de compresión de f'c = 250 kg/cm2 (dados y cimentación), la densidad del concreto será de 2.4 Ton/m³ y su módulo de elasticidad de 2 x 105kg/cm2. Los elementos de concreto serán reforzados con varillas de acero tipo A-650, con un esfuerzo de fluencia igual a 4200 kg/cm2, densidad del acero estructural (7.85 Ton/m³) y un Módulo de elasticidad = 2 x 106 kg/cm2. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Se consideran las fuerzas por acciones y efectos de sismo de acuerdo a lo establecido en el Manual de Obras Civiles para Diseño por Sismo de la C.F.E. edición 2008. Normatividad para Materiales. Las piezas usadas en los elementos estructurales de mampostería deberán cumplir con la Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE, con excepción de lo dispuesto para el límite inferior del área neta de piezas huecas. En general, se deben aplicar las siguientes normas: NORMA PIEZA C-6 Ladrillos y bloques cerámicos de barro, arcilla o similar. C-10 Ladrillos o tabiques, bloques y tabicones de concreto. C-404 Ladrillos o tabiques, bloques y tabicones para uso estructural El peso volumétrico neto mínimo de las piezas, en estado seco, será el indicado en la tabla: Peso volumétrico neto mínimo de piezas (seco) TIPO DE PIEZA VALORES EN kN/m³ (kg/m³) Tabique de barro recocido (13) 1300 Tabique de barro con huecos verticales (17) 1700 Bloque de concreto (17) 1700 Tabique de concreto (tabicón) (15) 1500 Las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería (NTCM, Referencia 1) proporciona resistencias a compresión (f*m) y cortante (v*) para las mamposterías construidas en las siguientes piezas: A. Tabique de barro recocido (arcilla artesanal maciza). B. Bloque de concreto tipo A (pesado, fabricado con arena-cemento). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA C. Tabique de concreto, f*p > 80kg/cm2 (con arena sílica y wv no menor de 1500kg/m3) D. Tabique con huecos verticales, f*p > 120kg/cm2 (relación área neta-bruta no menor de 0.45 con arcilla industrial). E. Piedras naturales (piedra brasa, cimientos de mampostería). Materiales empleados. I. Cemento hidráulico. En la elaboración del concreto y morteros se empleará cualquier tipo de cemento hidráulico que cumpla con los requisitos especificados en la norma NMX-C-414-ONNCCE. II. Cemento de albañilería. En la elaboración de morteros se podrá usar cemento de albañilería que cumpla con los requisitos especificados en la norma NMX-C-021. III. Cal hidratada. En la elaboración de morteros se podrá usar cal hidratada que cumpla con los requisitos especificados en la norma NMX-C-003- ONNCCE. IV. Agregados pétreos. El tamaño máximo del agregado grueso o grava será a la tercera parte del peralte de la losa. Si la losa tiene 10cm de peralte, entonces el agregado no debe exceder los 3.5cm. V. Agua de mezclado. El agua para el mezclado del mortero o del concreto debe cumplir con las especificaciones de la norma NMX-C-122. El agua debealmacenarse en depósitos limpios y cubiertos, para evitar el contenido de cloruros, sulfatos, materia orgánica o altos contenidos de sólidos disueltos. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Morteros. Resistencia a compresión. La resistencia a compresión del mortero, sea para pegar piezas o de relleno, se determinará de acuerdo con el ensaye especificado en la norma NMX-C-061- ONNCCE. La resistencia a compresión del concreto de relleno se determinará del ensaye de cilindros elaborados, curados y probados de acuerdo con las normas NMX-C-160 y NMX-C-083-ONNCCE. Morteros para pegar piezas. Los morteros que se empleen en elementos estructurales de mampostería deberán de cumplir los requisitos siguientes: 1. Su resistencia a compresión será por lo menos de 4 Mpa. (40Kg/cm2). 2. Siempre deberán contener cemento en la cantidad mínima indicada. 3. La relación volumétrica entre la arena y la suma de cementantes se encontrará entre 2.25 y 3. El volumen de arena se medirá en estado suelto. 4. Se empleará la mínima cantidad de agua que dé como resultado un mortero fácilmente trabajable. Aditivos. En la elaboración de concretos, concretos de relleno y morteros de relleno se podrán usar aditivos que mejoren la trabajabilidad y que cumplan con los requisitos especificados en la norma NMX-C- 255. No deberán usarse aditivos que aceleren el fraguado. Acero de refuerzo. El refuerzo que se emplee en castillos, dalas, elementos colocados en el interior del muro y/o en el exterior del muro, estará constituido por barras corrugadas, por malla de acero, por alambres corrugados laminados en frío, o por armaduras soldadas por resistencia eléctrica de alambre de acero para castillos y dalas, que cumplan con las Normas Mexicanas correspondientes. Se admitirá el uso de barras lisas, como el alambrón, únicamente en estribos, en mallas de alambre soldado o en conectores. El GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA diámetro mínimo del alambrón para ser usado en estribos es de 5.5mm. Se podrán utilizar otros tipos de acero siempre y cuando se demuestre a satisfacción de la Administración su eficiencia como refuerzo estructural. El módulo de elasticidad del acero de refuerzo ordinario, Es, se supondrá igual a 2×105 MPa (2×106 kg/cm²). Para diseño se considerará el esfuerzo de fluencia mínimo, f’y, establecido en las Normas citadas y en este caso, se tomará el f’y=4200 kg/cm². Muros. Confinados con cadenas y castillos de concreto armado, hechos con Tabique de barro recocido, pegados con mortero tipo II, teniendo su proporción cemento-cal, arena de 1:1/2:5 y su resistencia nominal en compresión de 40 kg/cm². Castillos. Ahogados en muros, usando armex y considerando el acero de refuerzo en castillos de f’y=4200 kg/cm² y el concreto con un f’c=150 kg/cm². Sistema de losas. Serán losas aligeradas con un peralte de 25cm apoyándose en las columnas y las cadenas de concreto, teniendo su acero de refuerzo igual de f’y=4200 kg/cm². GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA MODELO GEOMETRICO El modelo geométrico elaborado para el presente análisis de la “Clínica Paris”, incluye: elementos tipo columnas, vigas de concreto armado y cubierta a base de una losa aligerada. Consiste en una serie de miembros (MEMBERS y SHELL), los cuales quedan definidos por su sección y propiedades mecánicas, que corresponden a las características del concreto estructural. Los nodos están definidos por sus coordenadas cartesianas en X, Y y Z, las cuales se encuentran referidas a un sistema coordenado, en el que el eje Z coincide con la vertical, y los ejes X e Y definen el plano horizontal. En las páginas siguientes se muestran algunos esquemas del modelo geométrico, donde se indica la numeración de los nodos, barras, placas y los elementos que conforman el modelo estructural. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Isometría del modelo estructural. Fuente: ETABS. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Isometría del modelo estructural cubierta losas. Fuente: ETABS GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Topología general del modelo. Fuente: ETABS. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Numeración de nodos del modelo. Fuente: ETABS. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Numeración de elementos barra del modelo. Fuente: ETABS. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Elementos placa del modelo. Fuente: ETABS. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL El diseño estructural de los elementos de concreto se basa en la Norma ACI 318 – 14 la cual establece que las estructuras se deben diseñar por el método de Factores de Carga y Resistencia (LRFD), cumpliendo con los procedimientos y recomendaciones de dicha norma, con lo cual se revisa que los elementos sean capaces de resistir los esfuerzos actuantes. Se han revisado todos los elementos para cada una de las combinaciones de cargas estudiadas. Estos esfuerzos se han obtenido mediante el análisis estructural estático (método de rigideces) de un modelo tridimensional de la estructura, considerando el comportamiento de los materiales dentro del rango elástico lineal, usando para ello el software para computadora ETABS 2016, en el cual se han incluido las cargas muertas, vivas y accidentales. Los nodos han sido identificados con etiquetas alfa-numéricas, mientras que los elementos están definidos por medio de sus nodos extremos (nodo i - nodo j – nodo k – nodo l). Las diferentes geometrías de la sección transversal de los elementos y sus propiedades mecánicas están definidas por “grupos”, de manera que cada elemento está relacionado al grupo que define sus propiedades. Se ha usado un sistema de coordenadas globales “cartesiano derecho”, con los ejes X e Y sobre la horizontal, y el eje Z como vertical. ANALISIS DE CARGA Cargas básicas utilizadas. Las cargas que se tomaron en cuenta durante el análisis fueron las siguientes: Carga Muerta. (CM) Peso propio de la estructura generado por el programa (este peso incluye el de las secciones utilizadas por el modelo). Carga muerta en el primer nivel (499.5 kg/m2) Carga muerta en losas de entrepiso (523.65 kg/m2) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Carga muerta en losa de azotea (499.5 kg/m2) Carga Viva Máxima. (CVM) Carga Viva Máxima aplicada en las losas de entrepiso (170 kg/m2). Carga Viva Máxima aplicada en la losa de azotea (100 kg/m2). De acuerdo a lo indicado en el inciso a), h) e i) de la tabla 6.1 Cargas Vivas Unitarias de la Norma Técnica Complementaria sobre criterios y acciones para el diseño estructural de las edificaciones del RCDF (NTC-04). Carga Viva Accidental. (CVA) Carga Viva Accidental aplicada en las losas de entrepiso será (90 kg/m2). Carga Viva Accidental aplicada en la cubierta de la capilla (70 kg/m2). De acuerdo a lo indicado en el inciso a), h) e i) de la tabla 6.1 Cargas Vivas Unitarias de la Norma Técnica Complementaria sobre criterios y acciones para el diseño estructural de las edificaciones del RCDF (NTC-04). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Carga accidental por sismo en la dirección X e Y. (Sx y Sy)Se han calculado las cargas por sismo en la dirección “X” e “Y” de acuerdo a lo recomendado por el “Manual de Diseño de Obras Civiles. Diseño por Sismo” de CFE; lo parámetros para el cálculo se muestran a continuación. Análisis sísmico Lugar: San Andrés Cholula GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Espectro utilizado. Requisitos para Q= 2 Se usará Q= 2 cuando la resistencia a fuerzas laterales es suministrada por losas planas con columnas de acero o de concreto reforzado, por marcos de acero con ductilidad reducida o provistos de contraventeo con ductilidad normal, o de concreto reforzado que no cumplan con los requisitos para ser considerados dúctiles, o muros de concreto reforzado, de placa de acero o compuestos de acero y concreto, que no cumplen en algún entrepiso lo especificado por las secciones 5.1 y 5.2 de este Capítulo, o por muros de mampostería de piezas macizas confinados por castillos, dalas, columnas o trabes de concreto reforzado o de acero que satisfacen los requisitos de las Normas correspondientes. También se usará Q= 2 cuando la resistencia es suministrada por elementos de concreto prefabricado o presforzado, con las excepciones que sobre el particular marcan las Normas correspondientes, o cuando se trate de estructuras de madera con las características que se indican en las Normas respectivas, o de GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA algunas estructuras de acero que se indican en las Normas correspondientes. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Tseg a Q' Q'' Qcondic a/Qc 0 0.04 1 0.8 1 0.04 0.1 0.1 1.5 1.2 1.2 0.083333 0.19 0.154 1.95 1.56 1.56 0.098718 0.2 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.3 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.4 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.5 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.6 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.7 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.8 0.16 2 1.6 1.6 0.1 0.9 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1.1 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1.2 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1.3 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1.35 0.16 2 1.6 1.6 0.1 1.36 0.15882 2 1.6 1.6 0.099265 1.4 0.15429 2 1.6 1.6 0.096429 1.5 0.144 2 1.6 1.6 0.09 1.6 0.135 2 1.6 1.6 0.084375 1.7 0.12706 2 1.6 1.6 0.079412 1.8 0.12 2 1.6 1.6 0.075 1.9 0.11368 2 1.6 1.6 0.071053 2 0.108 2 1.6 1.6 0.0675 2.1 0.10286 2 1.6 1.6 0.064286 2.2 0.09818 2 1.6 1.6 0.061364 2.3 0.09391 2 1.6 1.6 0.058696 2.4 0.09 2 1.6 1.6 0.05625 2.5 0.0864 2 1.6 1.6 0.054 2.6 0.08308 2 1.6 1.6 0.051923 2.7 0.08 2 1.6 1.6 0.05 2.8 0.07714 2 1.6 1.6 0.048214 2.9 0.07448 2 1.6 1.6 0.046552 3 0.072 2 1.6 1.6 0.045 3.1 0.06968 2 1.6 1.6 0.043548 3.2 0.0675 2 1.6 1.6 0.042188 3.3 0.06545 2 1.6 1.6 0.040909 3.4 0.06353 2 1.6 1.6 0.039706 3.5 0.06171 2 1.6 1.6 0.038571 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA 3.6 0.06 2 1.6 1.6 0.0375 3.7 0.05838 2 1.6 1.6 0.036486 3.8 0.05684 2 1.6 1.6 0.035526 3.9 0.05538 2 1.6 1.6 0.034615 4 0.054 2 1.6 1.6 0.03375 4.1 0.05268 2 1.6 1.6 0.032927 4.2 0.05143 2 1.6 1.6 0.032143 4.3 0.05023 2 1.6 1.6 0.031395 4.4 0.04909 2 1.6 1.6 0.030682 4.5 0.048 2 1.6 1.6 0.03 4.6 0.04696 2 1.6 1.6 0.029348 4.7 0.04596 2 1.6 1.6 0.028723 4.8 0.045 2 1.6 1.6 0.028125 4.9 0.04408 2 1.6 1.6 0.027551 5 0.0432 2 1.6 1.6 0.027 5.1 0.04235 2 1.6 1.6 0.026471 5.2 0.04154 2 1.6 1.6 0.025962 5.3 0.04075 2 1.6 1.6 0.025472 5.4 0.04 2 1.6 1.6 0.025 5.5 0.03927 2 1.6 1.6 0.024545 5.6 0.03857 2 1.6 1.6 0.024107 5.7 0.03789 2 1.6 1.6 0.023684 5.8 0.03724 2 1.6 1.6 0.023276 5.9 0.03661 2 1.6 1.6 0.022881 6 0.036 2 1.6 1.6 0.0225 6.1 0.03541 2 1.6 1.6 0.022131 6.2 0.03484 2 1.6 1.6 0.021774 6.3 0.03429 2 1.6 1.6 0.021429 6.4 0.03375 2 1.6 1.6 0.021094 6.5 0.03323 2 1.6 1.6 0.020769 6.6 0.03273 2 1.6 1.6 0.020455 6.7 0.03224 2 1.6 1.6 0.020149 6.8 0.03176 2 1.6 1.6 0.019853 6.9 0.0313 2 1.6 1.6 0.019565 7 0.03086 2 1.6 1.6 0.019286 7.1 0.03042 2 1.6 1.6 0.019014 7.2 0.03 2 1.6 1.6 0.01875 7.3 0.02959 2 1.6 1.6 0.018493 7.4 0.02919 2 1.6 1.6 0.018243 7.5 0.0288 2 1.6 1.6 0.018 7.6 0.02842 2 1.6 1.6 0.017763 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA 7.7 0.02805 2 1.6 1.6 0.017532 7.8 0.02769 2 1.6 1.6 0.017308 7.9 0.02734 2 1.6 1.6 0.017089 8 0.027 2 1.6 1.6 0.016875 8.1 0.02667 2 1.6 1.6 0.016667 8.2 0.02634 2 1.6 1.6 0.016463 8.3 0.02602 2 1.6 1.6 0.016265 8.4 0.02571 2 1.6 1.6 0.016071 8.5 0.02541 2 1.6 1.6 0.015882 8.6 0.02512 2 1.6 1.6 0.015698 8.7 0.02483 2 1.6 1.6 0.015517 8.8 0.02455 2 1.6 1.6 0.015341 8.9 0.02427 2 1.6 1.6 0.015169 9 0.024 2 1.6 1.6 0.015 9.1 0.02374 2 1.6 1.6 0.014835 9.2 0.02348 2 1.6 1.6 0.014674 9.3 0.02323 2 1.6 1.6 0.014516 9.4 0.02298 2 1.6 1.6 0.014362 9.5 0.02274 2 1.6 1.6 0.014211 9.6 0.0225 2 1.6 1.6 0.014063 9.7 0.02227 2 1.6 1.6 0.013918 9.8 0.02204 2 1.6 1.6 0.013776 9.9 0.02182 2 1.6 1.6 0.013636 10 0.0216 2 1.6 1.6 0.0135 10.1 0.02139 2 1.6 1.6 0.013366 10.2 0.02118 2 1.6 1.6 0.013235 10.3 0.02097 2 1.6 1.6 0.013107 10.4 0.02077 2 1.6 1.6 0.012981 10.5 0.02057 2 1.6 1.6 0.012857 10.6 0.02038 2 1.6 1.6 0.012736 10.7 0.02019 2 1.6 1.6 0.012617 10.8 0.02 2 1.6 1.6 0.0125 10.9 0.01982 2 1.6 1.6 0.012385 11 0.01964 2 1.6 1.6 0.012273 11.1 0.01946 2 1.6 1.6 0.012162 11.2 0.01929 2 1.6 1.6 0.012054 11.3 0.01912 2 1.6 1.6 0.011947 11.4 0.01895 2 1.6 1.6 0.011842 11.5 0.01878 2 1.6 1.6 0.011739 11.6 0.01862 2 1.6 1.6 0.011638 11.7 0.01846 2 1.6 1.6 0.011538 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA 11.8 0.01831 2 1.6 1.6 0.011441 11.9 0.01815 2 1.6 1.6 0.011345 12 0.018 2 1.6 1.6 0.01125 12.1 0.01785 2 1.6 1.6 0.011157 12.2 0.0177 2 1.6 1.6 0.011066 12.3 0.01756 2 1.6 1.6 0.010976 12.4 0.01742 2 1.6 1.6 0.010887 12.5 0.01728 2 1.6 1.6 0.0108 12.6 0.01714 2 1.6 1.6 0.010714 12.7 0.01701 2 1.6 1.6 0.01063 12.8 0.01688 2 1.6 1.6 0.010547 12.9 0.01674 2 1.6 1.6 0.010465 13 0.01662 2 1.6 1.6 0.010385 13.1 0.01649 2 1.6 1.6 0.010305 13.2 0.01636 2 1.6 1.6 0.010227 13.3 0.01624 2 1.6 1.6 0.01015 13.4 0.01612 2 1.6 1.6 0.010075 13.5 0.016 2 1.6 1.6 0.01 13.6 0.01588 2 1.6 1.6 0.009926 13.7 0.01577 2 1.6 1.6 0.009854 13.8 0.01565 2 1.6 1.6 0.009783 13.9 0.01554 2 1.6 1.6 0.009712 14 0.01543 2 1.6 1.6 0.009643 14.1 0.01532 2 1.6 1.6 0.009574 14.2 0.01521 2 1.6 1.6 0.009507 14.3 0.0151 2 1.6 1.6 0.009441 14.4 0.015 2 1.6 1.6 0.009375 14.5 0.0149 2 1.6 1.6 0.00931 14.6 0.01479 2 1.6 1.6 0.009247 14.7 0.01469 2 1.6 1.6 0.009184 14.8 0.01459 2 1.6 1.6 0.009122 14.9 0.0145 2 1.6 1.6 0.00906 15 0.0144 2 1.6 1.6 0.009 Tabla Ordenas espectrales GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Asignación de las cargas a la estructura. CM (Carga Muerta) Figura Carga muerta en losa del primer nivel (Incluye el peso propio). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga muerta en losas de entrepiso (Incluye el peso propio). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga muerta en losa de azotea (Incluye el peso propio). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga muerta en losas (Incluye el peso propio). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA CV (Carga Viva) Figura Carga viva en primer nivel GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga viva en entrepisos GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga viva en losa de azotea GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Carga viva en losas. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Sx (Sismo en Dirección X) Asignada automáticamente por el programa. Sy (Sismo en Dirección Y) Asignada automáticamente por el programa. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA COMBINACIONES DE CARGA.Las combinaciones de carga utilizadas para el análisis y diseño de los elementos estructurales se realizaron de acuerdo a lo indicado en las NTC-04 del RCDF y a lo descrito en el inciso 8.2.7.2 “Diseño por sismo” MDOC-CFE-2008, las acciones de sismo deben determinar de manera particular para la estructura en análisis, lo cual determina la siguiente tabla: COMBINACIONES DE CARGA: U = 1.4 CM + 1.4 CV U = 1.1 ± (CM + CV) ± 1,1 CS U = 0.9 CM ± CS U = 1.4 CM El diseño Estructural se efectúa con la “ENVOLVENTE” de las combinaciones anteriores. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Patrones de carga. DISEÑO DE ELEMENTOS DE CONCRETO. Para el diseño de los elementos de concreto se utilizó la herramienta computacional ETABS, el cual trae la opción de diseñar las estructuras con el reglamento de construcciones del ACI 318-14. Figura Parámetros de diseño de estructuras de concreto. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Las consideraciones fueron las siguientes: Para los dados se propusieron secciones rectangulares. Se propuso un armado y se checo con el código de diseño elegido que este fuera el adecuado para la solicitación de esfuerzo en cada elemento. Las secciones que se propusieron para los dados fueron las siguientes: Columna tipo C-1 de 50 x 50 cm. Columna tipo C-2 de 40 x 40 cm. Viga tipo V-1 de 50 x 35 cm. Viga tipo V-2 de 40 x 30 cm. Figura Diseño de vigas de concreto. (V1) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diseño de vigas de concreto. (V2) Figura Diseño de columna de concreto. (C1) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diseño de columna de concreto. (C2) Figura Diseño de losa maciza. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diseño de losa aligerada. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA ASIGNACION DE MASAS. 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 de la siguiente manera. a. En edificaciones de las categorías A y B, se tomará el 50% de la carga viva. b. En edificaciones de la categoría C, se tomará el 30% de la carga viva. c. En depósitos, el 80% del peso total que es posible almacenar. d. En azoteas y techos en general se tomará el 30 % de la carga viva. e. En estructuras de tanques, silos y estructuras similares se considerará el 100% de la carga que puede contener. Para el presente proyecto se tomara el 30% de la carga viva debido a que la edificación es de categoría B. Figura Asignación de Masa sismica GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS. CENTROS DE MASA: Figura Diafragma Nivel 1 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diafragma Nivel 2 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diafragma Nivel 3 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Diafragma Nivel 4 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA PERIODOS Y MASA PARTICIPANTE Los periodos y la masa participante calculados mediante un análisis dinámico para 9 modos de vibración (3 modos por cada nivel), se presentan a continuación: EDIFICACION: ProgramNa me Versi ón ProgLev el ETABS 2015 15.0.0 Ultimat e GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DESPLAZAMIENTOS CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES EDIFICACION (grafico de desplazamiento exagerado) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Desplazamientos máximos verticales. Desplazamientos permisibles según NTC, debe ser menor que el claro dividido entre 480 más 3mm. [(L/480)+3mm], para elementos en voladizo los valores se duplican. De acuerdo a lo anterior tenemos para la Envolvente de Servicio que el desplazamiento máximo es de -0.0533 cm. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Desplazamiento vertical permisible = L/480 = 2682/480 = 0.5416 cm > 0.0533 cm, por lo tanto cumple. Desplazamientos máximos horizontales. Desplazamientos permisibles según NTC, debe ser menor que la altura dividida entre 500 (H/500). GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA De acuerdo a lo anterior tenemos que el desplazamiento máximo horizontal presentado en las columnas en dirección Y es de 0.061 cm. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Desplazamiento horizontal Y para nuestro caso: ∆ permisible = (H/500) = 158/500 cm = 0.316cm > 0.061 cm, por lo tanto cumple. De acuerdo a lo anterior los desplazamientos calculados para la estructura en ninguno momento sobre pasan los desplazamientos máximos permisibles por la normativa vigente, lo que indica que la propuesta estructural es adecuada, y por lo tanto, se cumple el estado límite de servicio. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DISEÑO DISEÑO DE COMPONENTES DE CONCRETO ARMADO Según Norma de Diseño en Concreto Armado. RCDF. Basado en el código ACI 318-99 El factor de reducción de resistencia: Flexión sin carga axial 0.90 Carga axial de compresión con o sin flexión: Elementos con refuerzo en espiral 0.70 Otros elementos 0.70 Cortante y torsión 0.80 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DISEÑO DE PORTICOS DE CONCRETO ARMADO Diseño de refuerzo longitudinal en los miembros (frame) de concreto armado: ELEVACIONES DE LOS PRINCIPALES PORTICOS GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DIAGRAMAS DE CARGA AXIAL Figura Carga Axial GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DIAGRAMAS DE ESFUERZOS CORTANTES (Kg) Figura Cortante en Vigas GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Cortante en Columnas GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DIAGRAMAS DE MOMENTOS FLECTORES (Kg cm) Figura Momentos en Columnas GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Figura Momentos en Vigas GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA REFUERZOS DE ACERO LONGITUDINAL NECESARIO (cm2) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DISEÑO DE LOSAS ALIGERADAS ESTRUCTURACIÓN ProgramNa me Versi ón ProgLev el SAFE 2014 Advance d Losa sobre el 2° Nivel GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Losa sobre el 3° Nivel GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DESPLAZAMIENTOS POR CARGA MUERTA (cm) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA MOMETOS MAXIMOS EN LA LOSA (kg.m/m) Esfuerzos en la losa que oscila entre 200 y 400 kgf-m/m según la leyenda. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Áreas de acero superior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido X-X Áreas de acero inferior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido X-X GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Áreas de acero superior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido Y-Y Áreas de acero inferior.Según leyenda (cm2/cm) Sentido Y-Y GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DESPLAZAMIENTOS POR CARGA MUERTA (cm) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA MOMETOS MAXIMOS EN LA LOSA (kg.m/m) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Esfuerzos en la losa que oscila entre 200 y 350 kgf-m/m según la leyenda. Losa sobre el 1° Nivel Áreas de acero inferior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido X-X GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Áreas de acero inferior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido Y-Y DISEÑO DE CIMENTACIÓN GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA ProgramNa me Versi ón ProgLev el SAFE 2016 Advance d DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMENTACION. Para el diseño de los elementos de concreto se utilizó la herramienta computacional SAFE 12.3.1, el cual trae la opción de diseñar las estructuras con el reglamento de construcciones del ACI 318-14. Las propiedades de los materiales y la geometría se muestran a continuación: CONFIGURACIÓN: Propiedades de Sección: Zapatas de 40 cm de espesor con concreto f’c=250 kg/cm2 Zapatas de 50 cm de espesor con concreto f’c=250 kg/cm2 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Propiedades del suelo: Esfuerzo admisible: 1.38 kg/cm2 Módulo de Winkler: 2.92 kg/cm3 GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DISTRIBUCIÓN: ProgramNa me Versi ón ProgLev el SAFE 2014 Advance d Distribucion en Planta Modelo Matematico GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DESPLAZAMIENTOS POR CARGA MUERTA (cm) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA ESFUERZOS DE PRESIÓN EN SUELO (Método de elementos finitos) Presion de suelo caso de carga por servicio (D+L) CARGA POR SERVICIO (Kg/cm2) La presión máxima (2.4 kg/cm2) es menor que la admisible (2.96 kg/cm2) GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA PRESION POR PUNZONAMIENTO La relación de corte es menor que 1 para el espesor definido por lo que se lo considera aceptable. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA ESPESORES DE CIMENTACION RELACIONES DE CORTE Zapatas de 40 cm de espesor GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA AREAS DE ACERO EN CIMENTACION. Áreas de acero inferior. Según leyenda (cm2/cm) Sentido X-X Sentido Y-Y GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA Por lo tanto la cimentación será a base de zapatas aisladas de 40cms. de espesor, doblemente armada con varillas # 6 @ 20 cms. en ambas direcciones. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA CONCLUSIONES. Se ha realizado el análisis y diseño estructural de la estructura y cimentación de la clínica Paris, obteniendo en cada una de las revisiones resultados satisfactorios de acuerdo a los códigos utilizados, esto es: El diseño de los elementos de concreto se realizó mediante los lineamientos establecidos en el ACI 318-14. Las resistencias de los elementos en todos los casos resultaron mayores a las solicitaciones a las que estarán sometidos. Los desplazamientos verticales y horizontales calculados para la estructura en ningún momento exceden los valores que indican las NTC-04. Los desplazamientos inducidos al terreno de cimentación por la estructura son menores que los valores límites permisibles indicados en el estudio de Mecánica de Suelos del sitio. El esfuerzo inducido al suelo por la cimentación es menos que el valor límite de capacidad de carga indicado en el estudio de Mecánica de Suelos. Con base en todo lo anterior se considera aceptable la propuesta analizada para la estructura. RECOMENDACIONES. En base al diseño y análisis realizado se solicita que se ponga atención en las siguientes recomendaciones. Para la revisión del primer nivel es necesario reforzar las columnas y vigas con la sección propuesta de 50 x 50cm, con la finalidad de evitar de que los desplazamientos y deformaciones aumenten. En el diseño de los pisos superiores se realizó por medio de losas aligeradas con la finalidad de quitar peso en las losas. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA REFERENCIAS. I. Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto, edición 2004, Gaceta oficial del Distrito Federal. Tomo I. No 103-bis., México D.F. II. Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal para Diseño y Construcción de Estructuras Metálicas, edición 2004, Gaceta oficial del Distrito Federal. Tomo I. No 103-bis., México D.F. III. Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal para Diseño y Construcción de Cimentaciones, edición 2004, Gaceta oficial del Distrito Federal. Tomo I. No 103-bis., México D.F. IV. Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, edición 2004, Gaceta oficial del Distrito Federal. Tomo II. No 103- bis., México D.F. V. Manual de Diseño de Obras Civiles – Diseño por Sismo, 2008, Comisión Federal de Electricidad, México D.F. VI. Aspectos Fundamentales de Concreto Reforzado, edición 2005, González Cuevas y Robles, Editorial Limusa, Cuarta Edición, México DF. VII. Building code requirements for structural concrete (ACI 318- 11) and commentary, Reported by ACI Committee 318, Structural building code. August 2011. VIII. Diseño Estructural, edición 1985, Roberto Meli Piralla, Editorial Limusa, Primera Edición, México DF. IX. AISC 360-11 Steel Construction Manual, 14th edition, June 2011, American Institute of Steel Construction. X. ANSI/AWS/ D1.1/D1.1 M: 2010 Structural Welding Code – Steel, 22nd edition, 2010, American National Standards Institute. GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA DETALLES ESTRUCTURALES GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA A T E N T A M E N T E ______________________________________________ M.I. GERSON OMAR MARTINEZ GUEVARA CONSULTOR EN INGENIERIA CIVIL. ESTRUCTURAL - MECANICA DE SUELOS Mtro. Ingeniería Aplicada - Línea Estructuras, UV Cedula. Prof. 9804924 Ing. Civil. I.T.Tehuacán Cedula Prof. 4401093 Información de la compañía GEOTECNIA Y DISEÑO DE INGENIERIA AV. CIVER No. COL. CIVER Cd. MENDOZA VERACRUZ Tel. 7 9 7 e- ail: disi g @g ail.co
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