Preparatoria Gral. Emiliano Zapata Edificio 1

Transcripción

1 Preparatoria Gral. Emiliano Zapata Edificio 1 Alberto Anaya Rodrigo Gómez y Julio A. Roca Sector Heróico, Monterrey. N.L. 29 de septiembre del 2015

2 INDICE INDICE Descripción Consideraciones Generales Reglamentos y normas Calidad de los materiales Cargas de Diseño Cargas sobre azotea Cargas de entrepiso (aulas) Cargas de entrepiso (pasillos) Carga de viento Carga de sismo Combinaciones de carga Análisis y Diseño Estructural Modelo matemático Revisión de desplazamientos laterales Carga de viento Carga de sismo Diseño de cimentación Diseño de columnas Diseño de vigas Diseño de losa... 13

3 1. Descripción En esta memoria de cálculo se describe el análisis y diseño estructural de un edificio de 12 niveles el cual formará pare de 3 nuevos edificios en la Preparatoria Técnica Gral. Emiliano Zapata, cuya estructuración es a base de marcos (columnas y vigas) y losa aligerada con barroblock, cimentada con pilotes en cada columna. 2. Consideraciones Generales a) Se respetaron íntegramente los planos arquitectónicos del proyecto. b) La cimentación se diseñó conforme a las recomendaciones del estudio de Mecánica de Suelos proporcionado utilizando pilotes. c) Todos los elementos de concreto se diseñaron en base a las especificaciones que marca el código del ACI 318 en su edición vigente. 3. Reglamentos y normas a) Reglamento de Construcciones del Municipio de Monterrey. b) Manual de diseño por viento, CFE, c) Manual de diseño por sismo, CFE, d) Reglamento del ACI 318 en su edición vigente. 4. Calidad de los materiales a) Concreto f c = 250 kg/cm2 b) Varilla de refuerzo #3 en adelante fy = 4200 kg/cm 2 c) Varilla #2 (para estribos) fy = 2300 kg/cm 2 d) Malla electrosoldada fy = 5000 kg/cm 2

4 5. Cargas de Diseño 5.1. Cargas sobre azotea Peso propio de losa 345 kg/m2 Sobrecarga muerta (empastado) 100 kg/m2 Total Carga Muerta = 445 kg/m2 Carga Viva (azotea pendiente <5%) = 250 kg/cm Cargas de entrepiso (aulas) Peso propio de losa 345 kg/m2 Acabados y pisos 60 kg/m2 Muros 100 kg/m2 Plafones e instalaciones 100 kg/m2 Total Carga Muerta = 545 kg/m2 Carga Viva (aulas) = 350 kg/cm Cargas de entrepiso (pasillos) Peso propio de losa 345 kg/m2 Acabados y pisos 60 kg/m2 Plafones e instalaciones 100 kg/m2 Total Carga Muerta = 445 kg/m2 Carga Viva (pasillos) = 350 kg/cm Carga de viento Las cargas de viento fueron calculadas de acuerdo a una velocidad de viento obtenido del manual de diseño por viento de la CFE para Monterrey, con un periodo de retorno de 200 años (Grupo A) como se muestra a continuación.

5 ANÁLISIS POR VIENTO Clasificación según su importancia Grupo A? Clasificación según su respuesta al viento Tipo 1? 4.2 Velocidad básica de diseño, V D Categoria del terreno según rugosidad 3? Velocidad regional, V R Seleccione la velocidad regional a utilizar Periodo de Retorno Fijo Ciudad Monterrey, N. L.? Vel. Óptima VR 160 km/h? Factor de exposición, F rz Tabla Factor de topgrafia, F T Sitio Normales Ht 100 m? F T 1.00 Lu 100 m Xt 30 m L1 40 m L2b 160 m L2s 400 m Zt 30 m Presión Dinámica Base, qz msnm 495 m Ω G H m Numero de niveles 17 Altura (m) Frz V D Barlovento (km/h) V D Sotavento (km/h) q z (kg/m 2 ) Barlovento q z (kg/m 2 ) Sotavento

6 Fuerza de vento por nivel FADx = 1.00 Cp = 1.30 FADy = 1.00 Nivel Presión Elevación Altura Ancho X Ancho Y Fx Fy (kg/cm2) (m) (m) (m) (m) (kg) (kg) Σ = Carga de sismo De acuerdo al manual de diseño por sismo de CFE se obtuvo el espectro de diseño. ZONA A Tipo de Suelo 2 Q= 2 ao c Ta (seg) Tb (seg) R T a para Q

7 5.6. Combinaciones de carga Las combinaciones de cargas se hicieron de acuerdo al ASCE 7-10 Combinaciones de servicio: a) D b) D + L c) D L L d) 0.6D + W Combinaciones factorizadas a) 1.4D b) 1.2D + 1.6L c) 1.2D + 1.0L + 1.6W d) 1.2D + 0.8W e) 0.9D + 1.6W f) 1.2D + 1.0L + 1.0E g) 0.9D + 1.6E Donde: D L W E = Carga Muerta = Carga Viva = Carga de viento = Carga de sismo NOTA: Las cargas laterales de sismo y viento, se aplicaron tanto en las direcciones ortogonales X y Y.

8 6. Análisis y Diseño Estructural 6.1. Modelo matemático Para el análisis y diseño se utilizó el software ETABS, modelando la estructura respetando los planos arquitectónicos. Las consideraciones tomadas para realizar el modelo matemático son las siguientes: La cimentación se hizo con pilotes, ligadas por trabes de cimentación La estructuración se hizo a base de marcos de concreto reforzado y losa aligerada de barroblock. El sistema de resistencia de cargas laterales son muros de cortante en la dirección débil y marcos en la dirección fuerte. La losa de entrepiso será aligerada con barro block con un peralte total de 25 cm A continuación se presenta la memoria generada por el programa ETABS donde se describe el modelo matemático.

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18 Lateral Load to Stories - Set 1 Lateral Load to Stories - Set 2

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47 6.2. Revisión de desplazamientos laterales La revisión de los desplazamientos laterales es de gran importancia en este proyecto, ya que al estar entre pegado a otros dos edificios se debe de evitar el contacto entre ellos, sobre todo en la parte superior de la estructura Carga de viento Los desplazamientos de entrepiso (drift) fueron menores a 0.004, por lo que cumplen con lo marcado en el manual de diseño por viento. Story UX UY Z h entrepiso drift X drift Y Drift X Drift y cm cm m cm cm cm N N N N N N N N N N N N PB Tabla 1. Desplazamientos laterales por viento Carga de sismo Los desplazamientos de entrepiso (drift) fueron menores a 0.015, por lo que cumplen con lo marcado en el manual de diseño por sismo.

48 Story UX UY Z h entrepiso drift X drift Y Drift X Drift y cm cm m cm cm cm N N N N N N N N N N N N PB Tabla 2. Desplazamientos laterales por sismo 6.3. Diseño de cimentación De acuerdo a la mecánica de suelos se tienen las siguientes capacidades de pilotes desplantados a 28 m de profundidad. Diámetro (cm) Capacidad (Ton) Tabla 3. Capacidad de pilotes por punta y fricción En base a las reacciones con las cargas de servicio arrojadas por el ETABS y la capacidad de los pilotes mostradas en la Tabla 3, se propusieron pilotes de 2 m de diámetro en el eje 2 y 1.5 m en el eje 3.

49 6.4. Diseño de columnas El diseño de las columnas se hizo directamente con el software Etabs tomando en cuenta las cargas axiales y momento biaxiales de acuerdo al manual ACI X40 50X50 60X60 70X70 Figura 1. Tamaño de columnas

50 Figura 2. Elevación de los eje 2. Acero Longitudinal en columnas

51 Figura 3. Elevación de los eje 2. Acero longitudinal en columnas

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53 6.5 Diseño de vigas

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76 6.6. Diseño de losa El diseño de la losa se realizó respetando las dimensiones de las vigas y tomando una losa con 25 cm de peralte aligerada con Barroblock y trabajando en dos sentidos. Figura 4. Planta de losa analizada. Se revisaron mediante el programa los siguientes puntos: Deformaciones verticales Momentos flexionantes Esfuerzos cortantes

77 Figura 5. Deformación a largo plazo (cm) (Max = 2.40 cm). Figura 6. Momentos flexionantes (kg-m/m) en dirección X. Figura 7. Momentos flexionantes (kg-m/m) en dirección Y.

78 Figura 8. Fuerzas cortantes (kg/m) en dirección X. Figura 9. Fuerzas cortantes (kg/m) en dirección Y.

79 DISEÑO DE LOSA NERVADAS Proyecto: Prepa Emiliano Fecha: 01/01/2015 Nervadura Nerv. Tipo Analisis de la viga Mmax+ Mmax- Vmax = = = 1650 Kg-m 3100 Kg-m Kg Determinación del ancho efectivo del patín Propiedades de los Materiales L/4 = cm f c = 250 Kg/cm² 16hf + bw = cm fy = 4200 Kg/cm² l+bw = cm Es = Kg/cm² b efectivo = cm β = hf = 5.00 cm Recubrimiento = 2.5 cm Refuerzo para Momento Positivo Refuerzo para Momento Negativo Cantidad No. Varilla Area acero No. Camas Cantidad No. Varilla Area acero No. Camas Área en compresión cm² Área en compresión cm² Compresión dentro del patín? SI d cm d cm a/ cm a 5.93 cm Momento resistente Momento resistente φmn = Kg-m φmn = Kg-m ACEPTABLE ACEPTABLE Acero Mínimo Área de acero mínimo Área de acero mínimo Área de acero mínimo 1.13 ACEPTABLE cm² cm² cm² Acero Mínimo Área de acero mínimo cm² Área de acero mínimo cm² Área de acero mínimo 1.63 cm² ACEPTABLE Acero Máximo Area de acero máximo cm² ACEPTABLE Acero Máximo Area de acero máximo 5.68 cm² ACEPTABLE Revison por Cortante Vud φvc Vs = = = Kg Kg Kg NO REQUIRE ESTRIBOS