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MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
MEMORIAS DE DISEÑO ESTRUCTURALSEGÚN NSR-2010
VIVIENDA MULTIFAMILIAR
PROYECTOVIVIENDA MULTIFAMILIAR
XXXXXXXXXXXXXXXING. CIVIL
M.P. 52202-XXXXX (NRÑ)CONSULTOR
NARIÑO, JUNIO 2014
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
ANALISIS ESTRUCTURAL
PROYECTO: VIVIENDA MULTIFAMILIAR
El presente diseño estructural se realizó bajo las Normas de Diseño y
Construcción Sismo Resistente, ley 400 de 1997, decreto 926 de 2010.
El sistema planteado será mediante mampostería estructural que soportan las
cargas provenientes de las losas en concreto (losa maciza) las cargas resultantes
son trasmitidas a la cimentación.
Se empleara de análisis dinámico a partir del espectro elástico de diseño de la
norma NSR-10.
Las derivas se controlan con el límite máximo permisible del 1% de la altura del
piso, considerando acciones de flexión, efectos P delta y solicitaciones torsionales.
Se suscribe atentamente para cualquier aclaración o complemento del presente
análisis estructural:
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
INGENIERO CIVIL
M.P. xxxxxxxxxxxxxxx NRÑ
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
Para el diseño estructural se consideró el sistema constructivo de losa maciza apoyado en sobre muros estructurales. El sistema portante es de pórticos resistentes a momentos muros en mampostería estructural (De acuerdo al título D de la NSR-10) de cortante en concreto reforzado y la cimentación se diseña con el sistema de zapatas corridas de forma cuadrada o rectangular en concreto reforzado.
La Capacidad portante para el diseño de acuerdo al estudio de suelos es de 12.0 Ton/m2.
Para el diseño de cimentación, chequeo de esfuerzos de contacto, se trabajó con las combinaciones de carga por el método de esfuerzos de trabajo. De acuerdo al Apéndice C-G.2.2. Es posible dimensionarse para el 75% de la capacidad requerida en otras partes del apéndice C-G, cuando se consideran fuerzas de viento o sísmicas combinadas con otras cargas, siempre y cuando la sección que resulte no sea menor que la requerida para la combinación de carga viva y muerta. Inicialmente se dimensiona para cargas muerta y viva únicamente y posteriormente se chequea los esfuerzos de contacto con las combinaciones que incluyen fuerzas sísmicas incrementando la capacidad portante en el 25% de acuerdo a lo descrito en C-G.2.2.
La norma empleada para el diseño estructural es El Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NRS-10, expedida mediante decreto 926 de marzo de 2010. La modelación estructural fue elaborada utilizando el software SAP-2000 Versión 14.2.4 en el cual se modeló la estructura tridimensional, teniendo en cuenta un análisis dinámico con base en las masas de la estructura y para el diseño de la cimentación se utiliza el software MODULO CIMENTACIONES.
Para el análisis dinámico se tuvo en cuenta la masa proporcionada por la carga muerta y por el peso propio de los elementos que son tomadas directamente por el programa de análisis.
Para el diseño de elementos prismáticos, tales como vigas, se tomó la modelación como una estructura esquelética (elementos FRAME como los denomina el programa de análisis de estructuras).
Este tipo de estructura es catalogada como una construcción del grupo de importancia I, es decir, son aquellas estructuras de ocupación normal.
A continuación se presenta en forma detallada las especificaciones generales, parámetros de diseño y resistencia de los materiales a emplear, las memorias de cálculo estructural y planos en medio magnético e impreso.
Especificaciones generales de diseño:
La densidad del concreto se tomó igual 2400 kgf/m3
La carga viva para placa de entrepiso se consideró igual a 180 kgf/m2 para entrepisos, y de 300 kgf/m2 para escaleras.
Los materiales empleados para el análisis son los siguientes:
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ESTRUCTURA EN CONCRETO:
Concreto: f´c=210 kg/cm2 a los 28 días. Densidad del concreto = 2.4 T/m3
Acero: fy=4200 kg/cm2, deberá cumplir con C.3.5.3 — Refuerzo corrugado.
ESTRUCTURA METÁLICA:
Losa: Concreto f’c 210 kgf/cm2
Malla electro-soldada 0.15x0.15_5mm
A continuación se presentan en forma detallada los cálculos de diseño.
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II ANALISIS SISMICO
Método de análisis para evaluación de carga sísmica. Se utiliza el Análisis
Dinámico Elástico.
Sistema de aceleración de masas. Se toma para el análisis las masas correspondientes a Cargas Muertas, peso propio de elementos estructurales y carga de viento para la estructura.
ESPECTRO DE DISEÑO
A continuación se presenta los parámetros para la elaboración del espectro elástico de diseño:
1. LOCALIZACION Y AMENAZA
Ciudad: Tambo
Zona de amenaza sísmica: Alta (Apéndice A-4)
Aa= 0.25
Av= 0.25
1.3 Número de pisos= 2
1.4 Altura total= 8.9 m
2. DEFINICION DE LOS MOVIMIENTOS SISMICOS DE DISEÑO
Tipo de suelo (Tabla A.2.4-1): Suelo tipo D
Coeficientes de amplificación:
Fa (Tabla A.2.4-3) : 1.3
2.2.2 Fv (Tabla A.2.4-4) : 1.9
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Coeficiente de importancia (A.2.5)
Para vivienda de grupo de uso I (Estructuras de ocupación normal, según A.2.5.1)
Coeficiente de importancia I = 1.00
3. ESPECTRO DE DISEÑO (A.2.6)
Sa = 2.5 * Aa * Fa * I = 0.813
Sa = (1.2 * Av * Fv * I) / T
Sa = (1.2 * Av * Fv * Tl * I) / T2
Tl = 2.4*Fv = 4.56
Tc = 0.48 * (Av * Fv) / (Aa * Fa) = 0.702 seg
Aa * Fa * I = 0.325
To = 0.10 * (Av * Fv) / (Aa * Fa) = 0.146 seg
Sa = 2.5 * Aa * Fa * I (0.4 + 0.6 (T/To))
- 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
T(seg)
Sa
(g)
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4. SISTEMA ESTRUCTURAL (Tabla A.3-3)
Sistema estructural de pórtico resistente a momentos
Pórticos resistentes a momentos con capacidad especial de energía (DES)
Sistema de resistencia sísmica para fuerzas horizontales: Pórticos de concreto (DES)
Sistema de resistencia sísmica para cargas verticales: Pórticos de concreto (DES)
5. GRADO DE DISIPACION DE ENERGIA (Tabla A.3-2)
6.1 Coef. de disipación de energía Ro = 7.0
7. IRREGULARIDADES DE LA ESTRUCTURA
7.1 Irregularidad en planta (Tabla A.3-6): 1aP Irregularidad torsional externa Φp = 0.9
7.2 Irregularidad en altura (Tabla A.3-7): - Φa = 0.9
8. GRADO DE AUSENCIA DE REDUNDANCIA (A.3.3.8)
- 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
T(seg)
Sa
(g)
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No presenta Φr = 1.00
9. REDUCCION DE R PARA ESTRUCTURAS IRREGULARES Y CON AUSENCIA
DE REDUNDANCIA (A.3.3.3)
R = Φp * Φa * Φr * Ro = 5.7
10. PROCEDIMIENTO DE ANALISIS (A.3.4.2)
10.1 Método de la fuerza horizontal equivalente.
10.2 Método de análisis dinámico elástico.
13. METODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE (CAP A.4):
13.1 Periodo Fundamental de la Edificación T=Ct xhα
T=Ct xhα =
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0.28
a.) k = 1 Para T menor o igual a 0.5seg.
K= 1.00 b.) k = 0.75+0.5T Para T entre 0.5 - 2.5 seg
c.) k = 2 Para T mayor que 2.5seg.
MODOS DE VIBRACIÓN.
El número de modos empleados es de 100, tal que por lo menos el 90% de la masa participe en el cálculo de la respuesta sísmica.
Después de realizar el análisis con los modos de vibración, se obtiene un 100% de participación en el sentido X y de 100% en el sentido Y para el bloque A y un 100% de participación en el sentido X y de 100% en el sentido Y
Table: Modal Load Participation RatiosTable: Modal Load Participation Ratios
OutputCase ItemType Item Static Dynamic
Percent Percent
MODAL Acceleration UX 100.0000 99.9977
MODAL Acceleration UY 100.0000 99.9991
Table: Modal Participating Mass Ratios, Part 1 of 3OutputCase StepNum Period UX UY UZ SumUX SumUY
Sec
MODAL 1.000000 0.378350 0.8906 0.0547 4.681E-07 0.8906 0.0547
MODAL 2.000000 0.364887 0.0557 0.9055 7.080E-07 0.9463 0.9602
MODAL 3.000000 0.177013 0.0097 8.225E-04 1.323E-07 0.9560 0.9610
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OutputCase StepNum Period UX UY UZ SumUX SumUY
Sec
MODAL 4.000000 0.141482 0.0409 0.0027 1.514E-06 0.9969 0.9637
MODAL 5.000000 0.136766 0.0026 0.0362 3.265E-06 0.9994 0.9999
MODAL 6.000000 0.068829 5.344E-04 8.427E-05 5.767E-07 1.0000 1.0000
Table: Modal Participating Mass Ratios, Part 2 of 3OutputCase StepNum SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY
MODAL 1.000000 4.681E-07 0.0472 0.8771 0.6334 0.0472 0.8771
MODAL 2.000000 1.176E-06 0.7868 0.0551 0.0254 0.8340 0.9322
MODAL 3.000000 1.308E-06 0.0021 0.0145 0.2879 0.8362 0.9467
MODAL 4.000000 2.823E-06 6.933E-04 0.0097 0.0420 0.8368 0.9564
MODAL 5.000000 6.087E-06 0.0113 0.0010 0.0017 0.8482 0.9574
MODAL 6.000000 6.664E-06 3.765E-05 3.072E-04 0.0095 0.8482 0.9577
Table: Modal Participating Mass Ratios, Part 3 of 3Table: Modal Participating Mass Ratios, Part 3 of 3
OutputCase StepType StepNum SumRZ
MODAL Mode 1.000000 0.6334
MODAL Mode 2.000000 0.6588
MODAL Mode 3.000000 0.9468
MODAL Mode 4.000000 0.9888
MODAL Mode 5.000000 0.9905
MODAL Mode 6.000000 1.0000
EVALUACIÓN DE LAS DERIVAS.
Se verifica las derivas para que no exceda 0.01 hpi equivalente al 1% de la altura de piso. El análisis de los desplazamientos se calcula con las fuerzas sísmicas producidas por el espectro elástico para un 100% del sismo en sentido “X” y en sentido “Y”.
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Según el software de cálculo se tiene:
Table: Joint Displacements, Part 1 of 2Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2
in in in Radians Radians
1 ESPECX LinRespSpec
0.003138 0.000795 0.000049 8.209E-08 7.048E-07
1 ESPECY LinRespSpec
0.001016 0.002346 0.000040 2.564E-07 2.262E-07
2 ESPECX LinRespSpec
0.002296 0.000832 0.000027 8.209E-08 7.048E-07
2 ESPECY LinRespSpec
0.000744 0.002508 0.000011 2.564E-07 2.262E-07
3 ESPECX LinRespSpec
0.001913 0.000795 0.000048 8.209E-08 7.048E-07
3 ESPECY LinRespSpec
0.000662 0.002346 0.000035 2.564E-07 2.262E-07
4 ESPECX LinRespSpec
0.001913 0.000892 0.000049 8.209E-08 7.048E-07
4 ESPECY LinRespSpec
0.000662 0.002555 0.000033 2.564E-07 2.262E-07
5 ESPECX LinRespSpec
0.001913 0.000832 0.000029 8.209E-08 7.048E-07
5 ESPECY LinRespSpec
0.000662 0.002508 0.000031 2.564E-07 2.262E-07
6 ESPECX LinRespSpec
0.003138 0.000892 0.000048 8.209E-08 7.048E-07
6 ESPECY LinRespSpec
0.001016 0.002555 0.000043 2.564E-07 2.262E-07
7 ESPECX LinRespSpec
0.004722 0.001187 0.000061 1.022E-07 8.780E-07
7 ESPECY LinRespSpec
0.001525 0.003512 0.000050 3.192E-07 2.818E-07
8 ESPECX LinRespSpec
0.002207 0.000892 0.000048 8.209E-08 7.048E-07
8 ESPECY LinRespSpec
0.000721 0.002555 0.000019 2.564E-07 2.262E-07
9 ESPECX LinRespSpec
0.002935 0.001187 0.000059 1.022E-07 8.780E-07
9 ESPECY LinRespSpec
0.001007 0.003512 0.000043 3.192E-07 2.818E-07
10 ESPECX LinRespSpec
0.002935 0.001324 0.000061 1.022E-07 8.780E-07
10 ESPECY LinRespSpec
0.001007 0.003806 0.000040 3.192E-07 2.818E-07
11 ESPECX LinRespSpec
0.002207 0.000795 0.000047 8.209E-08 7.048E-07
11 ESPECY LinRespSpec
0.000721 0.002346 0.000021 2.564E-07 2.262E-07
12 ESPECX LinRespSpec
0.004722 0.001324 0.000060 1.022E-07 8.780E-07
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2
in in in Radians Radians
12 ESPECY LinRespSpec
0.001525 0.003806 0.000053 3.192E-07 2.818E-07
13 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
13 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
15 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
15 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
16 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
16 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
18 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
18 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
19 ESPECX LinRespSpec
0.002296 0.000795 0.000047 8.209E-08 7.048E-07
19 ESPECY LinRespSpec
0.000744 0.002346 0.000018 2.564E-07 2.262E-07
20 ESPECX LinRespSpec
0.002296 0.000998 0.000075 8.209E-08 7.048E-07
20 ESPECY LinRespSpec
0.000744 0.002619 0.000025 2.564E-07 2.262E-07
21 ESPECX LinRespSpec
0.003335 0.000998 0.000076 8.209E-08 7.048E-07
21 ESPECY LinRespSpec
0.001090 0.002619 0.000057 2.564E-07 2.262E-07
22 ESPECX LinRespSpec
0.003335 0.000779 0.000017 8.209E-08 7.048E-07
22 ESPECY LinRespSpec
0.001090 0.002436 0.000049 2.564E-07 2.262E-07
23 ESPECX LinRespSpec
0.002296 0.000892 0.000047 8.209E-08 7.048E-07
23 ESPECY LinRespSpec
0.000744 0.002555 0.000017 2.564E-07 2.262E-07
24 ESPECX LinRespSpec
0.003138 0.000779 0.000014 8.209E-08 7.048E-07
24 ESPECY LinRespSpec
0.001016 0.002436 0.000038 2.564E-07 2.262E-07
26 ESPECX LinRespSpec
0.002657 0.000998 0.000075 8.209E-08 7.048E-07
26 ESPECY LinRespSpec
0.000849 0.002619 0.000028 2.564E-07 2.262E-07
27 ESPECX LinRespSpec
0.003138 0.001031 0.000083 8.209E-08 7.048E-07
27 ESPECY LinRespSpec
0.001016 0.002638 0.000049 2.564E-07 2.262E-07
28 ESPECX LinRespSpec
0.003335 0.000892 0.000049 8.209E-08 7.048E-07
28 ESPECY LinRespSpec
0.001090 0.002555 0.000053 2.564E-07 2.262E-07
29 ESPECX LinRespSpec
0.002593 0.000794 8.090E-06 8.209E-08 7.048E-07
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
Joint OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 R2
in in in Radians Radians
29 ESPECY LinRespSpec
0.000829 0.002466 8.821E-06 2.564E-07 2.262E-07
30 ESPECX LinRespSpec
0.003929 0.001185 0.000010 1.022E-07 8.780E-07
30 ESPECY LinRespSpec
0.001256 0.003680 0.000011 3.192E-07 2.818E-07
31 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
31 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
32 ESPECX LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
32 ESPECY LinRespSpec
0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
33 ESPECX LinRespSpec
0.003495 0.001324 0.000059 1.022E-07 8.780E-07
33 ESPECY LinRespSpec
0.001131 0.003806 0.000021 3.192E-07 2.818E-07
34 ESPECX LinRespSpec
0.003495 0.001187 0.000059 1.022E-07 8.780E-07
34 ESPECY LinRespSpec
0.001131 0.003512 0.000022 3.192E-07 2.818E-07
Table: Joint Displacements, Part 2 of 2Table: Joint Displacements, Part 2 of 2
Joint OutputCase StepType R3
Radians
1 ESPECX Max 4.703E-06
1 ESPECY Max 2.168E-06
2 ESPECX Max 4.703E-06
2 ESPECY Max 2.168E-06
3 ESPECX Max 4.703E-06
3 ESPECY Max 2.168E-06
4 ESPECX Max 4.703E-06
4 ESPECY Max 2.168E-06
5 ESPECX Max 4.703E-06
5 ESPECY Max 2.168E-06
6 ESPECX Max 4.703E-06
6 ESPECY Max 2.168E-06
7 ESPECX Max 6.848E-06
7 ESPECY Max 3.104E-06
8 ESPECX Max 4.703E-06
8 ESPECY Max 2.168E-06
9 ESPECX Max 6.848E-06
9 ESPECY Max 3.104E-06
10 ESPECX Max 6.848E-06
10 ESPECY Max 3.104E-06
11 ESPECX Max 4.703E-06
11 ESPECY Max 2.168E-06
12 ESPECX Max 6.848E-06
12 ESPECY Max 3.104E-06
13 ESPECX Max 0.000000
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
Table: Joint Displacements, Part 2 of 2
Joint OutputCase StepType R3
Radians
13 ESPECY Max 0.000000
15 ESPECX Max 0.000000
15 ESPECY Max 0.000000
16 ESPECX Max 0.000000
16 ESPECY Max 0.000000
18 ESPECX Max 0.000000
18 ESPECY Max 0.000000
19 ESPECX Max 4.703E-06
19 ESPECY Max 2.168E-06
20 ESPECX Max 4.703E-06
20 ESPECY Max 2.168E-06
21 ESPECX Max 4.703E-06
21 ESPECY Max 2.168E-06
22 ESPECX Max 4.703E-06
22 ESPECY Max 2.168E-06
23 ESPECX Max 4.703E-06
23 ESPECY Max 2.168E-06
24 ESPECX Max 4.703E-06
24 ESPECY Max 2.168E-06
26 ESPECX Max 4.703E-06
26 ESPECY Max 2.168E-06
27 ESPECX Max 4.703E-06
27 ESPECY Max 2.168E-06
28 ESPECX Max 4.703E-06
28 ESPECY Max 2.168E-06
29 ESPECX Max 4.703E-06
29 ESPECY Max 2.168E-06
30 ESPECX Max 6.848E-06
30 ESPECY Max 3.104E-06
31 ESPECX Max 0.000000
31 ESPECY Max 0.000000
32 ESPECX Max 0.000000
32 ESPECY Max 0.000000
33 ESPECX Max 6.848E-06
33 ESPECY Max 3.104E-06
34 ESPECX Max 6.848E-06
34 ESPECY Max 3.104E-06
Table: Base Reactions, Part 1 of 3Table: Base Reactions, Part 1 of 3
OutputCase CaseType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ GlobalMX GlobalMY GlobalMZ GlobalX
Tonf Tonf Tonf Tonf-cm Tonf-cm Tonf-cm cm
DEAD LinStatic -9.820E-16 2.927E-16 142.2229 23170.694 -9994.942 3.530E-13 0.000
VIVA LinStatic -3.084E-16 1.983E-16 12.9295 3556.008 -1985.111 1.471E-13 0.000
MEMORIAS DE DISEÑO VIVIENDA MULTIFAMILIAR
Table: Base Reactions, Part 2 of 3Table: Base Reactions, Part 2 of 3
OutputCase GlobalY GlobalZ XCentroidFX
YCentroidFX
ZCentroidFX
XCentroidFY
YCentroidFY
ZCentroidFY
cm cm cm cm cm cm cm cm
DEAD 0.000 0.000 170.000 332.115 0.000 109.677 381.667 0.000
VIVA 0.000 0.000 170.000 373.878 0.000 161.905 381.667 0.000
Table: Base Reactions, Part 3 of 3Table: Base Reactions, Part 3 of 3
OutputCase XCentroidFZ
YCentroidFZ
ZCentroidFZ
cm cm cm
DEAD 144.505 334.803 0.000
VIVA 133.136 238.424 0.000
CORTANTE ESTATICO EN LA BASE (Ver numeral II-12)
Vs = 103.67 ton-f
CORTANTE DINAMICO
Table: Base Reactions
OutputCase CaseType GlobalFZ
Tonf
MUERTA LinStatic 142
VIVA LinStatic 12.0
Condición:
CORTANTE ESTATICO <= CORTANTE DINAMICO
103.67 < 116.8 OK!!