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PROYECTO: “MEJORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO DE LA I.E.P. N 17328PROYECTO: “ME JORAMIENTO DEL SERVICIO EDUCATIVO DE LA I.E.P. N 17328
CC.NN. NUEVA UNIDA, DISTRITO DE NIEVA, PROVINCIA DE CONDORCANQUI -CC.NN. NUEVA UNIDA, DISTRITO DE NIEVA, PROVINCIA DE CONDORCANQUI -
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MEMORIA DE CÁLCULO
1. ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE CIMENTACIONES Y PORTICOSLa presente información resume las consideraciones técnicas tomadas en
cuenta para el análisis y diseño de las cimentaciones y pórticos del pabellón de
Dos ambientes Aula – Sala de cómputo, 03 aulas, de un (0! piso, con cobertura
li"iana de calamina, para la #nstitución $ducati"a %rimaria &'3)* – ++&&
&-$.A -&#DA
$ste pabellón, /a sido analiado y diseñado de manera independiente,
considerando las si1uientes &ormas 2écnicas de $dicaciones del %er4 (&2%!5
• $0)0 6 &ormas de +ar1as
• $030 6 &ormas de Diseño Sismorresistente
• $070 6 &orma de Suelos y +imentaciones
• $080 6 &orma de +oncreto Armado
Además de las si1uientes normas de American +oncrete #nstitute (A+#!5
• A+# 3* – 9uildin1 +ode :e;uirements for :einforced +oncrete
• A+# 370 6 $n"ironmental $n1ineerin1 +oncrete Structures
2. DIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE LA CIMENTACION
La &orma $6080 indican ;ue le "alor de presión admisible de la resistencia del
terreno podrá incrementarse en 30< para los estudios de car1a en ;ue
inter"en1an las fueras de sismo o "iento sal"o ;ue se indi;ue lo contrario el
$studio de =ecánica de Suelos $l área de contacto se /a determinado en
función a las car1as de ser"icio, no considerándose los esfueros de tracción,
sobre el terreno por efectos de la >e?ión de la apata
3. DIMENSIONAMIENTO DE LA ALTURA DE LA CIMENTACION
$l criterio para la determinación de la altura de los elementos de la cimentación,
está su@eto por el recubrimiento de lon1itud de ancla@e en compresión del
refuero lon1itudinal en las columnas o por los esfueros de corte por
punonamiento en las apatas 2ambién se /a "ericado los esfueros por
tracción dia1onal
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4. DISEÑO PARA LA DETERMINACION DE LOS REFUERZOS
%ara las cimentaciones aisladas ;ue tenemos, se /a considerado ;ue todos los
esfueros de corte eran tomados 4nicamente por el concreto, de esta manera el
4nico esfuero calculado es el ;ue corresponde al re;uerido para absorber los
momentos de >e?ión
5. TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS
La transferencia de esfueros de la columna a la cimentación "iene dado
cuando no produce tracciones en la interfase entre columna y apata, y el
esfuero de acero lon1itudinal de la columna ;ue pasa a tra"és de la @unta entre
ella y la apata es capa de trasmitir toda fuera de compresión ;ue e?ceda a la
resistencia de aplastamiento del concreto
$s importante señalar ;ue la práctica se1uida en el %er4 es la de introducir él
inte1ro del refuero de la columna dentro de la apata con nes constructi"os y
traba@e monolCticamente
6. CIMENTACIONES AISLADAS
+onsiderando ;ue la relación entre la lon1itud y la altura de las cimentaciones
aisladas son relati"amente ba@as, estas se /an analiado como cimentaciones
rC1idas cuando las columnas ;ue se apoyan sobre las apatas tienen momentos
de >e?ión en dos direcciones principales, el análisis para determinar los
esfueros sobre el terreno en las apatas se /an realiado ba@o el procedimiento
descrito en la respecti"a /o@a de cálculo
7. SISMICIDAD
La resistencia sCsmica de la sub estructura debe estar preparada para poderabsorber las car1as "erticales y /oriontales actuantes durante el sismo Los
factores considerados durante el diseño son5
• 2ransmisión de corte basal de la estructura al suelo
• %ro"isión para los momentos de "olteo
• %osibilidad de mo"imientos diferenciales de los elementos de la
cimentación
• %osibilidad de 1iro de la cimentación
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%ara las cimentaciones aisladas se /a considerado ;ue todos los esfueros de
corte eran tomados 4nicamente por el concreto, de esta manera el 4nico
esfuero calculado es el ;ue corresponde al re;uerido para absorber los
momentos de >e?ión
8. DISEÑO DE LA CIMENTACION
%ara los cálculos de las cimentaciones se /an tenido en consideración como
primer punto de partida los re;uerimientos de capacidad portante del terreno,
frente a la car1a a?ial ;ue se transmitirCan a tra"és de las apatas /acia ella,
desde este punto de "ista, se procede a "ericar los cálculos de diseño,
teniendo en consideración en todo momento la resistencia del terreno, y la
car1a 1ra"itante sobre la cimentación
9re"emente describiremos los principales parámetros utiliados dentro de las
/o@as de cálculo ;ue se ad@untan5
8.1DATOS DEL TERRENO
La arcilla inor1ánica, densicada y meteoriada, constituye el terreno de
fundación por cuanto el basamento rocoso, se encuentra a mayor
profundidad
La capacidad portante admisible del terreno de fundación a una profundidad
de 70m es de 0E F1G+m) dic/o "alor, se /a obtenido por los métodos
manuales de campo
8.2DIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACION
Las cimentaciones (apatas y "i1as de cone?ión! se /an predimensionadode acuerdo a las e?i1encias de car1a ;ue 1ra"itará sobre ellas y la
supercie mCnima necesaria para ;ue esta sea distribuida uniformemente al
terreno sin sobrepasar la capacidad portante de la misma $ste
dimensionamiento preliminar se somete a pruebas de comprobación de
diseños en función a la resistencia admisible del terreno Si las dimensiones
preliminarmente dadas cumplen con las e?i1encias del terreno, se asume
dic/o diseño preliminar, pero si en cambio estas no se encuentran dentro de
las solicitaciones del terreno, las dimensiones de la cimentación se
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modicaran adecuadamente /asta alcanar los "alores deseados ;ue
1aranticen su estabilidad
8.3CARGA GRAVITANTELas car1as 1ra"itantes indicadas en la /o@a de cálculo, se reeren al peso
propio de la edicación en condiciones de ser"icio, las mismas ;ue durante
el transcurso de su "ida 4til estará sometida a ella
8.4CÁLCULOS DE LAS CARGAS ETERNAS ACTUANTES
Las car1as e?ternas actuantes, están determinadas por la car1a de ser"icio
1ra"itante y las fueras e?ternas de sismo o "iento ;ue se pudieran dar para
este tipo de estructuras %or lo 1eneral, as fueras sCsmicas /oriontales
aplicadas en la base de la cimentación (se14n el :&+! /an sido las
determinantes para denir los cálculos de la estructura de cimentación
2odo el proceso de combinaciones de car1a, se resume en los 1rácos
ad@untos, ;ue ilustran al detalle los resultados obtenidos
8.5MOMENTO ACTUANTE
$l momento actuante nal sobre la estructura de cimentación, es el
resultado de la sumatoria de todos los momentos actuantes sobre dic/a
estructura de cimentación, es decir el momento producido por la supuesta
fuera sCsmica, sumado a ello el momento por la supuesta car1a e?céntrica
;ue se presenta
8.6CÁLCULO DE LAS PRESIONES SO!RE EL TERRENO Y ESTA!ILIDAD DELA ESTRUCTURA
2omando en consideración las car1as "erticales de ser"icio y los momentos
producidos, "amos a determinar como se encuentran las respuestas en el
terreno a dic/as car1as %ara ello, primero determinamos el tipo de presión
;ue se presenta en la base, y ;ue puede ser, presión parcial y presión total
Decimos ;ue es presión parcial cuando sólo una parte de la cimentación
asentada sobre el terreno recibe una car1a e?céntrica ;ue /ace ;ue ésta
este sometida a un esfuero diferencial con respecto al resto de la
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cimentación La presión total se reere cuando la cimentación recibe una
car1a uniformemente distribuida y simétrica en toda su supercie de
contacto
-na "e determinado el tipo de presión ;ue recibe el terreno, se /ace la
"ericación de la transmisión de esfueros a esta, determinando sC e?iste
una car1a ;ue sobrepase los "alores admisibles de resistencia del suelo De
ser asC se redimensiona los elementos de la cimentación dándole mayor
supercie de contacto, caso contrario se contin4a con los cálculos
A continuación calculamos el momento resistente del terreno para la car1a
dada y lo comparamos con el momento e?terior actuante $l momento
resistente del terreno debe ser mayor ;ue el momento e?terior actuante De
no ser asC la estructura estarCa en ries1o de colapsar
8.7VERIFICACI"N DEL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA CIMENTACI"N
$n esta sección, se realia la "ericación del diseño de la cimentación,
debiendo cumplir diferentes parámetros, compatibles con la resistencia
admisible del terreno y la car1a 1ra"itante actuante sobre la cimentación
AsC mismo debemos determinar si esta cimentación no colapsará por
esfueros e?ternos y respuestas internas del concreto y el acero de
refuero, si las secciones determinadas son las más adecuadas para dic/a
cimentación ó es ;ue /ay necesidad de aumentar dic/as secciones, me@orar
la calidad de los concretos, mayor sección de los aceros, etc, para cumplir
con las condiciones de traba@o ;ue se e?i1en $stos parámetros de
"ericación "ienen dado por5
a) V#$%&'('%)* +# +%,#*-%*#- +# /( 0(((
Se "erica ;ue el área mCnima de la apata, en función a la resistencia
del terreno, sea la más adecuada como para soportar las car1as e?ternassin producir /undimientos por ba@as resistencias del terreno
V#$%&'('%)* +# /- #-#$0- '$(*#- $ *0*(,%#*
Se "erica ;ue la fuera cortante por punonamiento ;ue transmite el
pedestal a la apata, dado a una distancia HdG)I de la cara del pedestal
en forma de anillo, no lo puede HcortarI y producir la falla Se debe
determinar ;ue el concreto de la base ten1a la resistencia adecuada
para soportar los esfueros de corte a esta distancia y en esa sección $l
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"alor HdI, "iene dado por el espesor de la capa de concreto ;ue e?iste
entre el acero de refuero y la cara superior de la cimentación (área en
compresión del concreto!
' V#$%&'('%)* +# /- #-#$0- '$(*#- $ #%)*
Se "erica a una distancia HdI de la cara del pedestal, a diferencia del
anterior, esta fuera cortante no forma un anillo alrededor del pedestal,
sino más bien se trata de un corte trans"ersal recto a una distancia HdI
del pedestal %ara ello la sección de concreto de la cimentación a una
distancia HdI, debe ser lo sucientemente resistente para soportar dic/o
esfuero cortante
+ V#$%&'('%)* +# /- #-#$0- $ (/(-(,%#*
Se "erica ;ue la transferencia de esfueros del pedestal, a la base sea
la adecuada, de tal forma ;ue esta no falle por el aplastamiento (;ue el
concreto por no tener la resistencia adecuada se HtritureI y la estructura
colapse!, es decir, ;ue el concreto ten1a la resistencia adecuada como
para soportar toda la car1a transmitida por el pedestal, en caso de ;ue
esto no cumpliera, e?isten dos alternati"as para corre1ir esta deciencia5
Aumentar la resistencia del concreto yGo aumentar la altura de la
cimentación, de tal manera ;ue esta no falle por aplastamiento ba@o el
pedestal
8.8CÁLCULO DEL AREA DE ACERO M9NIMO
%ara determinar el área de acero a utiliar en la estructura de cimentación
determinada, sometemos el elemento a los esfueros e?ternos de >e?o
compresión, de tal manera ;ue se ten1a una supuesta falla balanceada antelos momentos >ectores aplicados y a una determinada sección de acero
presente $l momento 4ltimo determinado por este método para esta
sección de concreto y su respecti"o acero con la disposición dada, tiene ;ue
ser menor ;ue el momento aplicado en forma real, si esta condición se
cumple, el diseño es aceptable por falla balanceada A este resultado
obtenido, lo comparamos con otra condición determinante para denir el
área mCnimo presente en esa sección de concreto $ste cálculo se
denomina, determinación del área de acero mCnimo ;ue se debe colocar en
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una determinada sección de concreto para ;ue esta no colapse de acuerdo
al re1lamento de estructuras $ste cálculo de acero se determina por la
cuantCa mCnima de acero ;ue debe estar presente en esta estructura $l
área de acero nal, "iene a ser el mayor "alor obtenido en la aplicación de
ambos métodos de cálculo
%ara efectos de diseño, se /a determinado ;ue el área de acero nal,
corresponde a a;uellos "alores superiores a la falla por cuantCa balanceada
y compatible con la cuantCa mCnima Debemos tener en cuenta ;ue para
iniciar los diseños preliminares se /a tenido ;ue partir de los re;uerimientos
"olumétricos de los e;uipos para con la cimentación, a ello se /a adicionado
las "ericaciones por la capacidad portante y resistencia de materiales
9. RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA LAS DEMAS
ESTRUCTURAS
:.1 PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL DE VIGAS
=ediante las formulaciones matemáticas dadas para el
predimensionamiento de "i1as, se /a determinado los peraltes apro?imados
de las "i1as, el mismo ;ue es función directa de la lu libre de dic/os
elementos .er /o@a de cálculo de predimensionamiento
:.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE CO!ERTURA LIVIANA
=ediante las formulaciones matemáticas dadas para el
predimensionamiento de los tec/os, se /an determinado las secciones de
los elementos de madera de los ti@erales y correas, el mismo ;ue es función
directa del esfuero admisible por tracción6compresión y >e?ión .er /o@a decálculo de Diseño de 2i@erales
:.3 METRADO DE CARGAS
Se efectuó el metrado de car1as de las diferentes estructuras ;ue
encontramos en la edicación (car1as muertas! asC mismo para el propósito
del diseño de la infraestructura, se e?tra@o del :&+ las ma1nitudes
recomendadas por car1a "i"a destinadas a este tipo de edicaciones
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:.4 CÁLCULO DEL PESO DE LA EDIFICACI"N
Se /a determinado el peso de la edicación ba@o el criterio de área
tributaria, se /io esto con la nalidad de obtener la ma1nitud de la car1a
1ra"itante sobre la cimentación en cuestión y "er cual será la ma1nitud de
la fuera sCsmica /oriontal ;ue a esta le corresponderCa A saberse, la
ma1nitud de la fuera /oriontal sCsmica es directamente proporcional a la
masa en estudio
:.5 FUERZAS ;ORIZONTALES
Jabiendo determinado el peso de la edicación, su aspecto "olumétrico,
determinamos las fueras /oriontales ;ue a ella se aplican, estas fueras
son el "iento y las sCsmicas Las ma1nitudes son directamente
proporcionales a las masas 1ra"itantes ;ue se le"antan sobre el terreno Se
/a se1uido las recomendaciones dadas por el :&+ para la distribución de
estas fueras
:.6 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACI"N CON PROGRAMA SAP 2<<<
Jabiendo establecido el metrado de car1as 1ra"itantes sobre la estructura,
la forma de la misma, los tipos de materiales ;ue inter"ienen en ellas
(concreto, muros, acero, etc!, la distribución de pórticos, la altura de los
ni"eles, etc 4nicamente nos ;ueda procesarlo por el conocido softKare del
SA% )000, el mismo ;ue nos arro@a como resultado de las combinaciones de
car1as muerta, car1a "i"a, fueras /oriontales Los esfueros a?iales,
normales, cortantes y momentos >ectores en cada uno de los elementos
confortantes del pórtico de la estructura $ste pa;uete como entrada dedatos e?i1e la sección de cada una de las barras del pórtico ("i1as o
columnas!, el material del ;ue está /ec/o, y si es de concreto armado, /ay
;ue in1resar obli1atoriamente las caracterCsticas del acero, los
recubrimientos, la orientación de las secciones, etc $n el resultado nal, e
incluso las barras de acero a utiliar en cada elemento, es calculado por
dic/o pro1rama Ló1icamente en 4ltima instancia, el responsable de los
cálculos tiene la opción, para interpretar los resultados y 1arantiar con
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criterios in1enieriles (técnico y económicos!, la factibilidad de su
construcción
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