CImavewa.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE AISLAMIENTO SÍSMICO DE BAJO COSTO EN UNA VIVIENDA DE
2 PISOS EN ALBAÑILERÍA CONFINADA
Tesis presentada por:
Mamani Venancio, Wilder Arturo
Para optar el Título Profesional de:
Ingeniero Civil
Asesor:
M g. Ing. Enciso Miranda, Fernando Ubaldo
AREQUIPA – PERÚ
2022
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
TÍTULO DE LA TESIS:
DISEÑO DE AISLAMIENTO SÍSMICO DE BAJO COSTO EN UNA VIVIENDA DE
2 PISOS EN ALBAÑILERÍA CONFINADA
TESIS PRESENTADA POR:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
CALIFICACIÓN:
APROBADO POR UNANIMIDAD
_________________________
_________________________
Ing. Fidel Daniel Copa Pineda
(Presidente)
Mg. Ing. Fernando Ubaldo Enciso Miranda
(Miembro)
_________________________
Mg. Ing. John Percy Aragón Brousset
(Miembro)
AREQUIPA – PERÚ
2022
DEDICATORIA
A mi madre y a mi padre, por darme la
oportunidad de ser profesional y por su
confianza a lo largo de todos los años de mi
formación profesional en la escuela de
ingeniería civil. A mi madre por ser la persona
que me guió y cuidó de forma atenta a todos los
pasos que daba en mi vida. A mi padre por ser
la persona que veló constantemente por mi
éxito profesional y mi bienestar personal.
A mi abuelo y a mi abuela, por ser los
pilares de mi vida y por el amor brindado
desde muy pequeño. A mi abuelo, por darme
soporte, ser un segundo padre y fuente de
inspiración determinante para la elección de
la presente carrera profesional. A mi abuela,
por su apoyo permanente a la familia, por su
generosidad y gran corazón.
AGRADECIMIENTOS
A mi asesor de tesis, el Ing. Fernando Enciso Miranda por sus valiosas observaciones y
críticas constructivas para la elaboración de la presente investigación.
A mis docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, por todos los conocimientos
impartidos en las aulas, los cuales fueron una base fundamental para poder comprender temas más
profundos de la profesión como la presente investigación. Agradecer en particular, al Ing. José
Flores Castro Linares, por sus clases tan inspiradoras y elaboradas, los cuales fueron momentos
claves para un aprendizaje más apasionante a lo largo de toda mi carrera profesional.
A los investigadores y comunidad científica en general, por su inadvertido papel en sus
inicios, pero fundamental ante la sociedad futura, por su afán de proponer soluciones a problemas
actuales del campo de su especialidad, por su ahínco de esclarecer un camino, existente o no, con
los conocimientos actuales y, así, poder entender el caso en estudio y, de esta manera, han sido
una motivación para poder realizar la presente investigación.
A todos mis familiares, en especial a mis padres, por su apoyo, paciencia y compresión
durante todos los años de mi formación universitaria y todo el desarrollo de la presente tesis.
A mis amigos; a los más cercanos, por todas las experiencias compartidas, por el apoyo y
comprensión en el proceso de elaboración del presente trabajo.
RESUMEN
Se investigó mediante un diseño pre-experimental la implementación de un sistema de
aislamiento sísmico de bajo costo en una vivienda de 2 pisos en albañilería confinada. El área de
terreno era 147.7m2 (7.0m x 21.1m) y el área construida total era 189m2. El proyecto se ubicó en
el distrito de José Luis Bustamante y Rivero, Arequipa, Perú. Se empleó el software ETABS para
el análisis estructural y, hojas de cálculo para el diseño estructural de forma manual para la
edificación original y la edificación aislada. Así mismo, se empleó principalmente las Normas
Técnicas Peruanas E.020 (Cargas), E.030 (Diseño Sismorresistente), E.060 (Concreto Armado) y
E.070 (Albañilería), vigentes a la fecha para la Edificación original y, adicionalmente la E.031
Aislamiento Sísmico, para la Edificación Aislada. El diseño del sistema de aislamiento sísmico se
basó en la construcción del modelo histerético Pivote-Elástico para el UFREI y, después, se graficó
la curva bilineal histerética equivalente, y luego, se continuó con el procedimiento tradicional para
el diseño de una edificación aislada.
Los resultados indican que se incrementó el periodo de vibración de la edificación original
de 0.11s hasta 2.17s. En el análisis modal-espectral se obtuvo una reducción máxima de: 88% en
derivas de entrepiso, 58% en aceleraciones absolutas de piso, pero un incremento máximo de 20%
del cortante del primer entrepiso. Además, en el análisis tiempo-historia se realizó con 3 pares de
acelerogramas escalados a un PGA=0.53g, se obtuvo una reducción máxima de: 92% en derivas
de entrepiso, 89% en aceleraciones absolutas de piso y 83% en fuerza cortante del primer entrepiso.
Y, por último, el costo por m2 de área construida resultó S/540 y S/1417 para, la edificación
original y edificación aislada, respectivamente.
Palabras Clave: Vivienda de Albañilería Confinada, Aislamiento Sísmico de bajo Costo,
Modelo Pivote-Elástico, Modelo Computacional
ABSTRACT
The implementation of a low-cost seismic isolation system in a 2-story confined masonry
house was investigated through a pre-experimental design. The land area was 147.7m2 (7.0m x
21.1m) and the total built area was 189m2. The project was located in the district of Jose Luis
Bustamante y Rivero, Arequipa, Peru. The ETABS software was used for the structural analysis
and spreadsheets for the structural design manually for the original building and the isolated
building. Likewise, the Peruvian technical standards E.020 (Loads), E.030 (Seismic Design),
E.060 (Reinforced Concrete) and E.070 (Masonry) in force to date for the original building were
mainly used and, additionally, E.031 Seismic Isolation, for Isolated Building. The design of the
seismic isolation system was based on the construction of the Pivot-Elastic hysteretic model for
the UFREI and, later, the equivalent hysteretic bilinear curve was plotted, and then the traditional
procedure for the design of an isolated building was continued.
The results indicate that the vibration period of the original building increased from 0.11s
to 2.17s. And in the modal-spectral analysis, a maximum reduction of: 88% in interstory drifts,
58% in absolute floor accelerations, but a maximum increase of 20% in the shear of the first story
was obtained. In addition, in the time-history analysis, it was performed with 3 pairs of
accelerograms scaled to a PGA=0.53g, a maximum reduction of: 92% in interstory drifts, 89% in
absolute floor accelerations and 83% in shear force of the first story was obtained. And, finally,
the cost per m2 of built area was S/540 and S/1417 for the original building and isolated building,
respectively.
Keywords: Confined Masonry Housing, Low-Cost Seismic Isolation, Pivot-Elastic Model,
Computational Model
ÍNDICE DE CONTENIDO
ÍNDICE DE CONTENIDO ........................................................................................................... I
ÍNDICE DE TABLAS............................................................................................................... VII
ÍNDICE DE FIGURAS............................................................................................................... XI
ÍNDICE DE ANEXOS ............................................................................................................. XIV
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... 4
1.1.
Descripción del Problema ....................................................................................... 4
1.2.
Formulación del Problema ...................................................................................... 5
1.2.1 Problema General .................................................................................................... 5
1.2.2 Problemas Específicos............................................................................................. 5
1.3.
Objetivos ................................................................................................................. 6
1.3.1 Objetivo General ..................................................................................................... 6
1.3.2 Objetivos Específicos .............................................................................................. 7
1.4.
Hipótesis .................................................................................................................. 8
1.5.
Justificación ............................................................................................................. 8
1.6.
Alcances .................................................................................................................. 9
1.6.1 Alcance Metodológico ............................................................................................ 9
1.6.2 Alcance Geográfico ................................................................................................. 9
1.6.3 Alcance Temporal ................................................................................................... 9
1.6.4 Alcance Técnico ...................................................................................................... 9
1.7.
Limitaciones .......................................................................................................... 10
1.8.
Viabilidad .............................................................................................................. 10
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO........................................................................................ 11
2.1.
Antecedentes del Estudio ...................................................................................... 11
2.1.1 Antecedentes Nacionales....................................................................................... 11
2.1.2 Antecedentes Internacionales ................................................................................ 11
2.2.
Bases Teóricas ....................................................................................................... 12
2.2.1 Estado del Arte de Aislamiento Sísmico ............................................................... 12
2.2.2 Tipos de aislamiento Sísmico Convencional ........................................................ 15
I
2.2.3 Propiedades de los Materiales Convencionales en Aisladores Elastoméricos ...... 17
2.2.4 Aislador Elastomérico Convencional .................................................................... 21
2.2.5 Aisladores Sísmicos Alternativos de Bajo Costo .................................................. 22
2.2.6 Aislador Elastomérico de Fibra Reforzada (FREI) ............................................... 23
2.2.7 Aislador Elastomérico con Fibra Reforzada sin Conexión (UFREI) .................... 23
2.2.8 Propiedades de los UFREI .................................................................................... 26
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO ...................................................................... 29
3.1.
Tipo de Investigación. ........................................................................................... 29
3.2.
Nivel de Investigación. .......................................................................................... 29
3.3.
Diseño de Investigación ........................................................................................ 29
3.4.
Variables................................................................................................................ 29
3.5.
Operacionalización de Variables ........................................................................... 30
3.6.
Selección de Sistema Estructural, Caso de Estudio y Software de Análisis ......... 30
3.6.1 Vivienda Convencional de Base Fija .................................................................... 30
3.6.2 Vivienda Convencional con Base Aislada ............................................................ 30
3.7.
Análisis y Diseño de la Edificación con Base Fija................................................ 31
3.8.
Análisis y Diseño de la Edificación con Base Aislada.......................................... 32
3.9.
Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica ........................................................ 33
3.9.1 Análisis Comparativo de Respuesta de Diseño ..................................................... 33
3.9.2 Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica ........................................................ 33
CAPITULO IV: ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA EDIFICACIÓN CONVENCIONAL ....... 34
4.1.
Requerimientos Básicos ........................................................................................ 34
4.1.1 Descripción del Proyecto ...................................................................................... 34
4.1.2 Normas .................................................................................................................. 36
4.1.3 Propiedades de los Materiales ............................................................................... 36
4.1.4 Cargas Unitarias .................................................................................................... 36
4.1.5 Distribución de Muros ........................................................................................... 36
4.2.
Estructuración y Predimensionamiento ................................................................. 38
4.2.1 Estructuración........................................................................................................ 38
4.2.2 Predimensionamiento ............................................................................................ 39
4.3.
Fuerza Cortante Basal y Fuerzas Cortantes por Piso ............................................ 41
II
4.3.1 Peso Sísmico ......................................................................................................... 41
4.3.2 Cortante Basal ....................................................................................................... 42
4.3.3 Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso ................................................................ 42
4.4.
Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones ......................................... 43
4.5.
Diseño de la Albañilería Confinada ...................................................................... 48
4.6.
Análisis y Diseño de Vigas ................................................................................... 49
4.6.1 Descripción General .............................................................................................. 49
4.6.2 Predimensionamiento ............................................................................................ 49
4.6.3 Análisis Estructural ............................................................................................... 50
4.6.4 Diseño por Flexión ................................................................................................ 50
4.6.5 Diseña por Corte.................................................................................................... 52
4.7.
Análisis y Diseño de Columnas ............................................................................ 53
4.7.1 Predimensionamiento ............................................................................................ 53
4.7.2 Análisis Estructural ............................................................................................... 53
4.7.3 Diseño por Flexocompresión ................................................................................ 54
4.7.4 Diseño por Corte ................................................................................................... 55
4.8.
Análisis y Diseño de Placas .................................................................................. 56
4.8.1 Predimensionamiento ............................................................................................ 56
4.8.2 Análisis Estructural ............................................................................................... 56
4.8.3 Diseño por Flexocompresión ................................................................................ 58
4.8.4 Diseño por Corte ................................................................................................... 62
4.9.
Análisis y Diseño de Losas ................................................................................... 66
4.9.1 Descripción General .............................................................................................. 66
4.9.2 Análisis Estructural ............................................................................................... 66
4.9.3 Diseño por Flexión ................................................................................................ 67
4.9.4 Diseño por Corte ................................................................................................... 70
4.10.
Análisis y Diseño de la Cimentación .................................................................... 71
4.10.1 Descripción General .............................................................................................. 71
4.10.2 Análisis Estructural ............................................................................................... 71
4.10.3 Diseño Estructural ................................................................................................. 77
4.11.
Análisis y Diseño de la Escalera ........................................................................... 82
III
4.11.1 Descripción General .............................................................................................. 82
4.11.2 Análisis Estructural y Diseño por Flexión y Corte ............................................... 82
CAPITULO V: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN CON
UFREI………………………………………………………………………………………..….86
5.1.
Generalidades ........................................................................................................ 86
5.1.1 Normas .................................................................................................................. 86
5.1.2 Propiedades de los Materiales ............................................................................... 87
5.1.3 Cargas Unitarias .................................................................................................... 87
5.1.4 Esquemas de Muros .............................................................................................. 88
5.1.5 Esquema de Distribución de Aisladores................................................................ 88
5.2.
Diseño del Aislamiento de Tipo UFREI ............................................................... 90
5.2.1 Elección del Aislador ............................................................................................ 90
5.2.2 Curva Bilineal ....................................................................................................... 98
5.2.3 Periodo Objetivo y Amortiguamiento Objetivo .................................................. 100
5.2.4 Balance Torsional ................................................................................................ 101
5.2.5 Análisis Estático de Desplazamientos Laterales ................................................. 104
5.2.6 Periodo Efectivo Calculado y Amortiguamiento Efectivo Calculado ................ 104
5.2.7 Análisis Estático de Fuerzas Laterales Mínimas ................................................. 105
5.3.
Estructuración y Predimensionamiento ............................................................... 113
5.3.1 Estructuración...................................................................................................... 113
5.3.2 Predimensionamiento .......................................................................................... 114
5.4.
Fuerza Cortante Basal y Fuerzas Cortantes por Piso .......................................... 116
5.4.1 Peso Propio.......................................................................................................... 116
5.4.2 Cortante Basal ..................................................................................................... 116
5.4.3 Cálculo de las Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso ....................................... 116
5.4.4 Fuerzas de Diseño del Sistema de Aislamiento Sísmico y Subestructura........... 120
5.4.5 Fuerzas de Diseño de la Superestructura............................................................. 120
5.4.6 Fuerzas de Diseño de la Edificación en Base Aislada ........................................ 121
5.5.
Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones ....................................... 121
5.6.
Diseño de la Albañilería Confinada .................................................................... 124
5.7.
Análisis y Diseño de Vigas ................................................................................. 125
IV
5.7.1 Descripción General ............................................................................................ 125
5.7.2 Análisis Estructural ............................................................................................. 126
5.7.3 Diseño por Flexión .............................................................................................. 126
5.7.4 Diseño por Corte ................................................................................................. 128
5.8.
Análisis y Diseño de Columnas .......................................................................... 129
5.8.1 Predimensionamiento .......................................................................................... 129
5.8.2 Análisis Estructural ............................................................................................. 130
5.8.3 Diseño por Flexión .............................................................................................. 130
5.8.4 Diseño por Corte ................................................................................................. 130
5.9.
Análisis y Diseño de Losas ................................................................................. 130
5.9.1 Descripción General ............................................................................................ 130
5.9.2 Predimensionamiento .......................................................................................... 131
5.9.3 Análisis Estructural ............................................................................................. 131
5.9.4 Diseño por Flexión .............................................................................................. 133
5.9.5 Diseña por Corte.................................................................................................. 134
5.10.
Análisis y Diseño de la Cimentación .................................................................. 134
5.10.1 Descripción general ............................................................................................. 134
5.10.2 Análisis estructural .............................................................................................. 135
5.10.3 Diseño estructural ................................................................................................ 138
5.11.
Análisis y Diseño de la Escalera ......................................................................... 138
CAPITULO VI: ANÁLISIS COMPARATIVO DE RESPUESTA SÍSMICA ................... 139
6.1.
Generalidades ...................................................................................................... 139
6.2.
Análisis Comparativo de Respuesta de Diseño ................................................... 139
6.2.1 Modos de Vibración ............................................................................................ 139
6.2.2 Desplazamientos.................................................................................................. 140
6.2.3 Aceleraciones de Entrepiso ................................................................................. 143
6.2.4 Cortantes de Piso ................................................................................................. 144
6.3.
Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica ...................................................... 145
6.3.1 Registros Sísmicos de Análisis ........................................................................... 145
6.3.2 Desplazamientos.................................................................................................. 148
6.3.3 Aceleración de Entrepiso .................................................................................... 151
V
6.3.4 Cortantes de Piso ................................................................................................. 152
6.4.
Análisis de Resultados ........................................................................................ 154
CAPITULO VII: ESTIMACIÓN Y ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTO .............. 156
7.1.
Generalidades ...................................................................................................... 156
7.2.
Estimación de Costos de la Edificación Convencional ....................................... 156
7.3.
Estimación de Costos de la Edificación Aislada ................................................. 158
7.4.
Análisis Comparativo de Costos Estimados........................................................ 161
CONCLUSIONES..................................................................................................................... 162
RECOMENDACIONES .......................................................................................................... 164
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................... 166
ANEXOS….… ........................................................................................................................... 168
VI
1.
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Módulo de Elasticidad según Dureza del Elastómero .................................................. 17
Tabla 2.2 Módulo de Corte según Dureza del Elastómero ........................................................... 18
Tabla 2.3 Módulo de Elasticidad según Dureza del Elastómero .................................................. 19
Tabla 2.4 Elongación de Rotura según Dureza del Elastómero.................................................... 20
Tabla 3.1 Operacionalización de Variables .................................................................................. 30
Tabla 4.1 Propiedades de la Albañilería, Concreto y Acero ......................................................... 36
Tabla 4.2 Cargas Unitarias de la Edificación................................................................................ 36
Tabla 4.3 Predimensionamiento de Losa Aligerada Unidireccional ............................................ 39
Tabla 4.4 Parámetros Sísmicos en la Dirección X-X y Y-Y ........................................................ 40
Tabla 4.5 Áreas Techadas de la Edificación ................................................................................. 40
Tabla 4.6 Densidad de Muros en la dirección X-X en el Primer Nivel y Segundo Nivel ............ 40
Tabla 4.7 Densidad de Muros en la dirección Y-Y en el Primer Nivel y Segundo Nivel ............ 41
Tabla 4.8 Verificación de Mínima Densidad de Muros en cada Dirección .................................. 41
Tabla 4.9 Porcentaje de Carga de Viva según el Uso de la Edificación ....................................... 41
Tabla 4.10 Drifts Máximos sobre los Drifts Promedio por Piso y Dirección ............................... 42
Tabla 4.11 Masa Concentradas en los Diafragmas de la Edificación en Base Fija ...................... 42
Tabla 4.12 Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso y por Dirección ............................................ 43
Tabla 4.13 Resultados de los Primeros 10 Modos del Análisis Modal ........................................ 44
Tabla 4.14 Cortante Basal por Sismo Estático y Sismo Severo no Escalado ............................... 44
Tabla 4.15 Relación de Cortantes no Escaladas y Factor de Corrección...................................... 44
Tabla 4.16 Cortante Basal por Sismo Estático y Sismo Severo Escalado .................................... 45
Tabla 4.17 Relación de Cortantes Escaladas ................................................................................ 45
Tabla 4.18 Resumen de Fuerzas Internas de los Muros del Etabs ................................................ 45
Tabla 4.19 Datos Preliminares y Verificación de Espesor Efectivo Mínimo ............................... 46
Tabla 4.20 Análisis de Cargas Verticales ..................................................................................... 46
Tabla 4.21 Análisis Elástico y Control de Fisuración................................................................... 47
Tabla 4.22 Fuerzas de Diseño de Muros y Condición de Agrietamiento ..................................... 47
Tabla 4.23 Condición de Resistencia por Piso.............................................................................. 48
Tabla 4.24 Resultados del Diseño de la Albañilería Confinada en la Edificación en Base Fija. . 48
Tabla 4.25 Peralte Mínimo de Vigas Principales y Secundarias .................................................. 49
Tabla 4.26 Combinaciones de Carga para el Diseño de Elementos de Concreto Armado ........... 50
Tabla 4.27 Momentos y Cortantes Máximos en las Vigas de la Edificación en Base Fija .......... 50
Tabla 4.28 Resumen del Diseño de Vigas .................................................................................... 53
Tabla 4.29 Combinación de Carga Gobernante de las Columnas de la Edificación en Base Fija del
Primer Piso .................................................................................................................................... 54
Tabla 4.30 Combinación de Carga Gobernantes de las Columnas de la Edificación en Base Fija
del Segundo Piso ........................................................................................................................... 54
VII
Tabla 4.31 Cortante Máximo en Ambas Direcciones en las Columnas de la Edificación en Base
Fija ................................................................................................................................................ 55
Tabla 4.32 Cargas Axiales y Momentos en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección X-X .... 56
Tabla 4.33 Cargas Axiales y Momentos en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección Y-Y .... 56
Tabla 4.34 Fuerzas Cortantes en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección X-X ..................... 57
Tabla 4.35 Fuerzas Cortantes en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección Y-Y ..................... 57
Tabla 4.36 Comparación de Momento de Demanda y de Agrietamiento en la Dirección X-X ... 59
Tabla 4.37 Puntos de Combinación de Demanda Final en la Dirección X-X .............................. 60
Tabla 4.38 Momentos Máximos Positivos y Negativos por Piso y Tipo de Losa ........................ 67
Tabla 4.39 Cortantes Máximas por Piso y Tipo de Losa .............................................................. 67
Tabla 4.40 Momento Máximo Positivo y Negativo en la Zapata Concéntrica de la Edificación en
Base Fija........................................................................................................................................ 78
Tabla 4.41 Momento Máximo Positivo y Negativo en la Zapata Combinada de la Edificación en
Base Fija........................................................................................................................................ 78
Tabla 5.1 Propiedades Geométricas del UFREI ........................................................................... 87
Tabla 5.2 Relación de Aspecto y Factor de Forma del UFREI .................................................... 87
Tabla 5.3 Ubicación Geométrica de los Aisladores ...................................................................... 89
Tabla 5.4 Resultado de Ensayos Experimentales del UFREI ....................................................... 92
Tabla 5.5 Parámetros del Modelo Pivote-Elástico ........................................................................ 93
Tabla 5.6 Rigidez Efectiva y Amortiguamiento Efectivo a lo Largo y a lo Ancho con los
Parámetros del Modelo Pivote Elástico ........................................................................................ 93
Tabla 5.7 Relación de las Rigideces Efectivas y Amortiguamientos Efectivos con los Datos
Experimentales .............................................................................................................................. 93
Tabla 5.8 Propiedades Dinámicas de la Curva Histérética Bilineal Nominal del UFREI a lo Largo
....................................................................................................................................................... 98
Tabla 5.9 Propiedades Dinámicas de la Curva Histérética Bilineal Nominal del UFREI a lo Ancho
....................................................................................................................................................... 99
Tabla 5.10 Factores de Modificación Máximo y Mínimo de las Propiedades de los Dispositivos
clase II ......................................................................................................................................... 100
Tabla 5.11 Cálculos Preliminares de la Rigidez Efectiva Necesaria .......................................... 101
Tabla 5.12 Parámetros Preliminares para el Cálculo del Centro de Masa y Centro de Rigidez del
Sistema del Aislamiento Sísmico................................................................................................ 102
Tabla 5.13 Centro de Masa y Centro de Rigidez ........................................................................ 103
Tabla 5.14 Factor de Amortiguamiento ...................................................................................... 104
Tabla 5.15 Periodo y Amortiguamiento Objetivo....................................................................... 105
Tabla 5.16 Periodo y Amortiguamiento Calculado .................................................................... 105
Tabla 5.17 Resumen de las Propiedades Dinámicas y Cargas Actuantes de los Aisladores ...... 107
Tabla 5.18 Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento Sísmico .................................. 108
Tabla 5.19 Fuerzas Cortantes y Valores asociados a la Edificación con Base Aislada .............. 108
VIII
Tabla 5.20 Factores de Modificación de las Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento
Sísmico........................................................................................................................................ 108
Tabla 5.21 Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento Sísmico .................................. 108
Tabla 5.22 Propiedades Dinámicas Auxiliares del Sistema de Aislamiento Sísmico en sus 3
Estados ........................................................................................................................................ 109
Tabla 5.23 Verificación de las Rigideces Efectivas en los 3 Estados Dinámicos del Sistema de
Aislamiento Sísmico ................................................................................................................... 110
Tabla 5.24 Capacidad de Restitución del Sistema de Aislamiento en sus 3 Estados Dinámicos.
..................................................................................................................................................... 110
Tabla 5.25 Periodo Efectivo del Sistema de Aislamiento........................................................... 111
Tabla 5.26 Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas en la Superestructura ..................... 112
Tabla 5.27 Cortante en el Sistema de Aislamiento Sísmico, en la Superestructura sin Reducir y
Reducida ..................................................................................................................................... 112
Tabla 5.28 Condiciones de los Límites de Vs Aplicables .......................................................... 113
Tabla 5.29 Porcentaje de Carga de Viva según el Uso de la Edificación ................................... 116
Tabla 5.30 Amortiguamiento Efectivo, Parámetro de Forma y Fuerza Inercial al Nivel de Base
..................................................................................................................................................... 117
Tabla 5.31 Masa Concentradas en los Diafragmas de la Edificación en Base Aislada .............. 118
Tabla 5.32 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base
Aislada con las Propiedades Nominales ..................................................................................... 118
Tabla 5.33 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base
Aislada con las Propiedades del Límite Inferior ......................................................................... 118
Tabla 5.34 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base
Aislada con las Propiedades del Límite Superior ....................................................................... 119
Tabla 5.35 Verificación de la Fuerza Cortante Basal Mínima del Análisis Dinámico Modal
Espectral. ..................................................................................................................................... 120
Tabla 5.36 Desplazamientos Máximos Totales en los 3 Estados de Propiedades Dinámicas del
Sistema de Aislamiento Sísmico................................................................................................. 120
Tabla 5.37 Fuerzas Cortantes en la Superestructura en los 3 Estados de Propiedades Dinámicas del
Sistema de Aislamiento Sísmico................................................................................................. 120
Tabla 5.38 Fuerzas Cortantes y Fuerzas Inerciales de Diseño de la Edificación en Base Aislada
..................................................................................................................................................... 121
Tabla 5.39 Resumen de Fuerzas Internas de los Muros.............................................................. 121
Tabla 5.40 Datos Preliminares y Verificación de Espesor Efectivo Mínimo. ............................ 122
Tabla 5.41 Análisis de Cargas Verticales ................................................................................... 122
Tabla 5.42 Análisis Elástico y Control de Fisuración................................................................. 123
Tabla 5.43 Fuerzas de Diseño de Muros y Condición de Agrietamiento ................................... 123
Tabla 5.44 Condición de Resistencia por Piso............................................................................ 124
Tabla 5.45 Resultados del Diseño del Muro 2x de Albañilería Confinada ................................ 124
IX
Tabla 5.46 Momentos y Cortantes Máximos en las Vigas Superiores del Sistema de Aislamiento
Sísmico........................................................................................................................................ 126
Tabla 5.47 Carga Gobernante y Fuerzas Internas del Pedestal Modelo de la Subestructura...... 130
Tabla 5.48 Momentos Máximos Positivos y Negativos de la Losa Técnica .............................. 132
Tabla 5.49 Cortantes Máximas Positivas y Negativas de la Losa Técnica ................................. 132
Tabla 6.1 Comparación de los 3 Primeros Modos de Vibración ................................................ 139
Tabla 6.2 Resumen de Desplazamientos y Derivas en la Dirección X según la Respuesta de Diseño
..................................................................................................................................................... 140
Tabla 6.3 Resumen de Desplazamientos en la Dirección Y según la Respuesta de Diseño....... 142
Tabla 6.4 Resumen de Aceleraciones Absolutas según la Respuesta de Diseño........................ 143
Tabla 6.5 Resumen Comparativo de las Fuerzas Cortantes de Entrepiso según la Respuesta de
Diseño ......................................................................................................................................... 145
Tabla 6.6 Resumen Comparativo de Desplazamientos en Dirección X según la Respuesta Sísmica
..................................................................................................................................................... 149
Tabla 6.7 Resumen Comparativo de Desplazamientos en Dirección Y según la Respuesta Sísmica
..................................................................................................................................................... 150
Tabla 6.8 Resumen Comparativo de Aceleraciones Absolutas de Entrepiso según la Respuesta
Sísmica ........................................................................................................................................ 152
Tabla 6.9 Resumen Comparativo de Fuerza Cortante de Piso según la Respuesta Sísmica ...... 153
X
2.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Vista esquemática de la deformación de la estructura (a) sin y con (b) aislamiento
sísmico (Osgooei, 2014) ............................................................................................................... 14
Figura 2.2 Reducción en la aceleración sísmica en periodos largos y mayor relación de
amortiguamiento (Osgooei, 2014) ................................................................................................ 14
Figura 2.3 Sección transversal de un aislador de goma (Foster, 2011) ........................................ 16
Figura 2.4 (Parte superior) Un típico SREI, (Parte inferior) un LRB (Foster, 2011) ................... 16
Figura 2.5 Curva Módulo de Corte “G” vs Deformación Angular “γ” de un elastómero un LRB
(Bradley, 2017) ............................................................................................................................. 18
Figura 2.6 Aislador de goma natural y sintética (Fuente: Shekhar, Shukla y Zafar, 2017) .......... 21
Figura 2.7 LRB (Shekhar, Shukla y Zafar, 2017) ......................................................................... 22
Figura 2.8 Aislador bajo compresión (Parte superior) y combinación de compresión y de un gran
desplazamiento lateral activando la restricción de desplazamiento (Cilsalar y Constantinou, 2019)
....................................................................................................................................................... 23
Figura 2.9 Un FREI no anclado bajo el efecto de diferentes desplazamientos laterales δ. (Ehsani y
Toopchi-Nezhad, 2017) ................................................................................................................ 24
Figura 2.10 Prototipo de edificación de albañilería con base aislada localizada en Tawang, India.
(Thuyet, Deb y Dutta, 2018) ......................................................................................................... 25
Figura 2.11 Representación gráfica que muestra las tendencias de ablandamiento y endurecimiento
debido a la deformación por vuelco del apoyo SU-FREI ............................................................. 26
Figura 2.12 Ejemplo de pérdida de rigidez debido al scragging de la goma durante un ensayo
cíclico. (Foster, 2011) ................................................................................................................... 26
Figura 4.1 Vista de Primera y Segunda Planta Arquitectónica ..................................................... 34
Figura 4.2 Vista de Elevación Principal y Corte Longitudinal B-B ............................................. 35
Figura 4.3 Vista de Corte Longitudinal A-A ................................................................................ 35
Figura 4.4 Ubicación y Nomenclatura de los Muros Portantes en el Primer Piso y Segundo Piso
....................................................................................................................................................... 37
Figura 4.5 Sentido de Aligerado en el Primer Piso y Segundo Piso ............................................. 38
Figura 4.6 Modelo de la Edificación en Base Fija ........................................................................ 43
Figura 4.7 Diagrama de Interacción de la Columna C-1 .............................................................. 55
Figura 4.8 Ejes Locales de la Placa y Ejes Globales .................................................................... 57
Figura 4.9 Esquema Referencial de la Placa P-1 .......................................................................... 59
Figura 4.10 Diagrama de Interacción de la Placa P-1 ................................................................... 60
Figura 4.11 Proyección de Mn para el Cálculo de la Fuerza Cortante de Diseño ........................ 62
Figura 4.12 Esquema de Diagrama de Momentos (izquierda) y Cortantes (derecha) de las Franjas
del 1er piso .................................................................................................................................... 66
Figura 4.13 Esquema de Cimiento Corrido .................................................................................. 71
Figura 4.14 Esquema de Cimentaciones de EBF .......................................................................... 75
Figura 4.15 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0 CV en EBF ............................ 75
XI
Figura 4.16 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV+0.8CSX en EBF .......................... 76
Figura 4.17 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV-0.8CSX en EBF ........................... 76
Figura 4.18 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV+0.8CSY en EBF .......................... 77
Figura 4.19 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV-0.8CSY en EBF ........................... 77
Figura 5.1 Modelado de la Edificación con Base Aislada ............................................................ 88
Figura 5.2 Distribución de los UFREI con la Losa Técnica ......................................................... 88
Figura 5.3 Distribución de los UFREI con el Sistema de Vigas Superiores................................. 89
Figura 5.4 Codificación de los UFREI ......................................................................................... 89
Figura 5.5 Diagrama de Flujo para el Análisis Estático del Sistema de Aislamiento Sísmico..... 91
Figura 5.6 Definición de Modelo Pivote-Elástico (Osgooei, 2016) ............................................. 91
Figura 5.7 Grafica F vs D del Resorte no Lineal a lo Largo y lo Ancho del UFREI ................... 94
Figura 5.8 Grafica F vs D del Backbone a lo Largo y a lo Ancho del UFREI ............................. 94
Figura 5.9 Ejes Locales del Link y Ejes Globales del Sistema..................................................... 95
Figura 5.10 Definición del Modelo Pivote Bilineal a lo Largo en Dirección Local U2 ............... 95
Figura 5.11 Definición del Modelo Pivote Bilineal a lo Ancho en Dirección Local U3 .............. 96
Figura 5.12 Definición del Modelo de Resorte no Lineal a lo Largo en Dirección Local U2
(izquierda) y a lo Ancho en Dirección Local U3 (derecha) .......................................................... 96
Figura 5.13 Asignación de Desplazamiento Unitario en Dirección X-X y Y-Y (Izquierda) y
Definición del Desplacigrama para el Ensayo Lateral del UFREI (Derecha) .............................. 97
Figura 5.14 Tiempo Historia del Modelo Pivote-Elástico a lo Largo (Izquierda) y a lo Ancho
(Derecha)....................................................................................................................................... 97
Figura 5.15 Curva Histérética Bilineal al Desplazamiento Máximo DM del UFREI a lo Largo .. 98
Figura 5.16 Curva Histérética Bilineal al Desplazamiento Máximo DM del UFREI a lo Ancho . 99
Figura 5.17 Esquema Referencial de la Disposición del UFREI-1 (izquierda) y del UFREI-2
(derecha) ..................................................................................................................................... 102
Figura 5.18 Esquema de la Codificación de los Aisladores (izquierda) y el Tipo de UFREI
(derecha) ..................................................................................................................................... 106
Figura 5.19 Reacción de los UFREI debido a la Combinación de Carga Vertical Promedio
(izquierda) y Combinación de Carga Vertical Máxima (derecha); ambos en Tonf.................... 106
Figura 5.20 Reacción de los UFREI debido a la Combinación de Carga Vertical Mínima en Tonf
..................................................................................................................................................... 107
Figura 5.21 Gráfica de las Curvas Bilineales asociadas a las Propiedades Dinámicas del Límite
Superior, Nominal y Límite Inferior del Sistema de Aislamiento Sísmico ................................ 109
Figura 5.22 Fases de la Deformación por Rodamiento en un UFREI (Foster, 2011)................. 114
Figura 5.23 Esquema de Dimensionamiento de Muro de Contención ....................................... 115
Figura 5.24 Esquema de Distribución de Fuerzas Inerciales y Fuerzas Cortantes en una Edificación
con Base Aislada (Ryan, Button & Mayes , 2019) ..................................................................... 117
Figura 5.25 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las
Propiedades Nominales ............................................................................................................... 118
XII
Figura 5.26 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las
Propiedades del Límite Inferior .................................................................................................. 119
Figura 5.27 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las
Propiedades del Límite Superior ................................................................................................. 119
Figura 5.28 Distribución de Esfuerzo Cortante (Izquierda) y Desfase de las Cargas Compresivas
Resultantes (Derecha) (Kelly y Konstantinidis, 2011) ............................................................... 125
Figura 5.29 Diagramas de Momentos de la Losa Técnica en Dirección X-X (Izquierda) y Dirección
Y-Y (Derecha) ............................................................................................................................ 131
Figura 5.30 Diagramas de Cortantes de la Losa Técnica en Dirección X-X (Izquierda) y en
Dirección Y-Y (Derecha) ............................................................................................................ 132
Figura 5.31 Esquema de Cimentaciones de EBA ....................................................................... 135
Figura 5.32 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0 CV en EBA ......................... 135
Figura 5.33 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV+0.8CSX en EBA ........... 136
Figura 5.34 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV-0.8CSX en EBA ............ 136
Figura 5.35 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0CV+0.8CSY en EBA ........... 137
Figura 5.36 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV-0.8CSY en EBA ............ 137
Figura 6.1 Gráficos Comparativos de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y las Derivas de
Entrepiso (Derecha) en la Dirección X según la Respuesta de Diseño ...................................... 141
Figura 6.2 Gráficos Comparativos de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y las Derivas de
Entrepiso (Derecha) en la Dirección Y según la Respuesta de Diseño ...................................... 142
Figura 6.3 Gráfico Comparativo Aceleraciones Absolutas de Piso en la Dirección X (Izquierda) y
en la Dirección Y (Derecha) según la Respuesta de Diseño ....................................................... 143
Figura 6.4 Gráfico Comparativo de Fuerzas Cortantes de Entrepiso en la Dirección X (Izquierda)
y en la Dirección Y (Derecha) según la Respuesta de Diseño .................................................... 144
Figura 6.5 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O, Arequipa, 2001/07/07/ .... 146
Figura 6.6 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes N-S, Arequipa, 2001/07/07/ .... 146
Figura 6.7 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O, Lima el 1966/10/17/ ....... 146
Figura 6.8 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes N-S Lima el 1966/10/17/......... 147
Figura 6.9 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O Ica el 2007/08/15/ ............ 147
Figura 6.10 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O Ica el 2007/08/15/ .......... 147
Figura 6.11 Espectro Objetivo y Escalado de los Registros de los Acelerogramas ................... 148
Figura 6.12 Gráfico Comparativo de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y Derivas de Entrepiso
(Derecha) en Dirección X según la Respuesta Sísmica .............................................................. 149
Figura 6.13 Gráfico Comparativo de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y Derivas de Entrepiso
(Derecha) en Dirección Y según la Respuesta Sísmica .............................................................. 150
Figura 6.14 Gráfico Comparativo de Aceleraciones Absolutas en Dirección X (Izquierda) y en
Dirección Y (Derecha) según la Respuesta Sísmica ................................................................... 151
Figura 6.15 Gráfico Comparativo de Cortantes de Piso en la Dirección X (Izquierda) y en la
Dirección Y (Derecha) según la Respuesta Sísmica ................................................................... 153
Figura 7.1 Comparativo de Costos Directos entre la Edificación en Base Fija y Base Aislada . 161
XIII
3.
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO 1 DISEÑO DE CERCO PERIMÉTRICO............................................................. 168
ANEXO 2 CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO PIVOTE-ELASTICO
DIRECCIÓN LARGA ........................................................................................................... 174
ANEXO 3 COTIZACIÓN DE AISLADORES REFERENCIALES ................................. 178
ANEXO 4 PLANOS DE LA EDIFICACIÓN EN BASE FIJA .......................................... 179
ANEXO 5 PLANOS DE LA EDIFICACIÓN EN BASE AISLADA ................................. 184
XIV
4.
INTRODUCCIÓN
En el territorio nacional (Perú) han ocurrido sismos de gran magnitud como el de Atico;
Arequipa del 2001 con PGA de 0.30g y en Nazca; Ica del 2007 con PGA de 0.49g, han generado
muchos daños en viviendas de albañilería en el país, siendo la autoconstrucción una de las causas
principales. Por otro lado, si se concibe un proyecto estructural cumpliendo con los lineamientos
de las normativas, se considera un diseño con las fuerzas del sismo reducidas en un factor R=6
para un sistema estructural en base a muros como el de la albañilería confinada y, por
consecuencia, se permite la incursión en los desplazamientos inelásticos o, en otras palabras, en
daño estructural.
En los últimos años, las edificaciones con aislamiento sísmico se han vuelto comunes en
las zonas de alto peligro sísmico, y continúa siendo un tema de investigación de forma activa.
Estos dispositivos tienen su primer uso en los años 80 en Estados Unidos y Japón, en
Latinoamérica (Chile) en el 1992 y en Perú en el 2012. Además, los lineamientos de estos se han
implementado en los códigos de construcción y diseño alrededor del mundo. De esta manera,
tenemos la Norma Técnica Peruana E.031 (Aislamiento Sísmico).
El aislamiento sísmico tiene el objetivo de mitigar la demanda sísmica en la estructura
mediante un alargamiento del periodo de vibración fundamental de la estructura aislada fuera del
rango de periodo de alta energía de los movimientos sísmicos del suelo, por lo que, es una solución
técnica efectiva para reducir la vulnerabilidad de las estructuras con periodos muy bajos, como se
presentan en las viviendas de albañilería confinada.
1
Los aisladores elastoméricos con fibra de reforzamiento (FREI), han demostrado ser
dispositivos de aislamiento sísmico viables y potencialmente económicos. La utilización de capas
de fibra de reforzamiento reduce el costo de producción a comparación de los aisladores
elastoméricos convencionales y, además, el retiro de las placas gruesas de acero superior e inferior
y, el uso de capas de fibra de reforzamiento (UFREI), en vez del acero, resulta en un aislador
mucho más ligero, y por consecuencia, el costo de su instalación también se reduce.
Con el fin de poder comprender la influencia del comportamiento particular del UFREI en
una edificación de baja altura y, principalmente, el costo de la edificación aislada, se plantea la
presente investigación que permitirá esclarecer el procedimiento de diseño del sistema de
aislamiento UFREI en una edificación de 2 pisos en albañilería confinada. Para cumplir este
objetivo, la estructura de la presente investigación se ha dividido en 7 partes principales.
En el primer capítulo se presenta el planteamiento y la formulación del problema, la
descripción de los objetivos, la justificación, las hipótesis, los alcances, las limitaciones y la
viabilidad de la investigación.
En el segundo capítulo hace referencia al marco teórico, el cual contiene una revisión de
las investigaciones a escala nacional y extranjera en función a la variable en estudio; aislamiento
sísmico de bajo costo. También, se presenta conceptos importantes para entender la clasificación
adecuada del aislamiento sísmico con UFREI y la descripción de sus propiedades dinámicas.
En el tercer capítulo se presenta la metodología de trabajo que se utilizó, la selección del
sistema estructural, la selección del caso de estudio y la selección del Software de Análisis
Estructural. Se especifica el procedimiento seguido para el análisis y diseño de la edificación con
base fija y base aislada y, del mismo modo, para el análisis comparativo de Respuesta Sísmica.
2
En el cuarto capítulo se lleva a cabo el análisis y diseño de la edificación con base fija; se
presenta la descripción de las generalidades del proyecto, la estructuración y el
predimensionamiento del proyecto, la distribución de las fuerzas cortantes en la edificación y el
diseño completo de todos los elementos estructurales presentes en la edificación con base fija.
En el quinto capítulo se efectúa el análisis y diseño de la edificación con base aislada; se
presenta la descripción de las generalidades del proyecto, el diseño del aislamiento de tipo UFREI,
la estructuración y predimensionamiento, la distribución de las fuerzas cortantes en la edificación
y el diseño completo de todos los elementos estructurales presentes en la edificación con base
aislada.
En el sexto capítulo se realiza la comparación de las principales respuestas de la edificación
con base fija y la edificación con base aislada. Se realiza dos comparaciones; mediante las
respuestas de diseño o análisis modal-espectral y, mediante las respuestas sísmicas o análisis
tiempo-historia.
En el séptimo capítulo se calcula el costo estimado de la edificación con base fija y la
edificación con base aislada. Se hace la comparación respectiva de los costos directos de las
principales partidas de estructuras.
Finalmente, se indican las conclusiones a las que se llegan y, luego, se presenta algunas
recomendaciones para futuras investigaciones que se podrían llevar a cabo para una mayor
compresión del aislamiento sísmico en estudio.
3
1.
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Descripción del Problema
En países como Japón, Italia, Estados Unidos, Indonesia entre otros, se encuentran
investigando sobre alternativas de aislamiento sísmico de bajo costo. Habieb, Milani, Tavio y
Milani (2018), investigadores de Italia e Indonesia estudiaron acerca de una alternativa de
aislamiento sísmico de bajo costo, el cual sería adecuado para aislar las edificaciones de
albañilería.
En América Latina, un sistema aislamiento sísmico de bajo costo fue aplicado a una
estructura en Chile. Dra. Svetlana Drev (2013), reconocida investigadora mundial, menciona en
sus diapositivas, acerca de 8 aisladores de alto amortiguamiento de 31.3 cm y 32.0 cm de diámetro
y altura, respectivamente, aplicado a una edificación de 4 pisos, el cual, está frente a un edificio
de similares características, pero sin aisladores para fines comparativos.
En Perú ya se aplica los aisladores sísmicos en grandes edificaciones, como las esenciales,
sin embargo, un aislamiento de bajo costo aplicado a viviendas de baja altura aún no se ha
desarrollado, ni mucho menos, para sistemas de albañilería confinada, el cual, es el más usado en
el territorio nacional.
Arequipa, al encontrarse en expansión poblacional y prevalecer con las construcciones
tradicionales de albañilería confinada, surge la necesidad contemporánea de reducir los daños
sísmicos interiores de la vivienda (el cual se permite actualmente por ser una edificación común)
con la implementación de una alternativa de aislamiento sísmico de bajo costo, para el sistema
estructural de albañilería confinada.
4
Por lo tanto, se ha observado una falta de implementación de un aislamiento sísmico de
bajo costo en las construcciones de albañilería confinada, es decir, no existe una alternativa
económica de aislamiento sísmico para viviendas de albañilería confinada.
Las viviendas de albañilería confinada carecen de un sistema de aislamiento sísmico debido
al elevado costo de este. Siendo el costo, una de las causas elegidas para dar el enfoque
investigativo en dicho problema, pudiendo existir otras causas por la falta de implementación de
dicho sistema en la albañilería confinada.
Si las viviendas de albañilería confinada carecen de un sistema de aislamiento sísmico de
bajo costo, continuarán siendo vulnerables y aceptando daño bajo sismos severos, además de,
pérdidas materiales en el interior de la vivienda.
Como profesional del área, realizo una propuesta de diseño de un aislamiento sísmico de
bajo costo en una vivienda de 2 pisos de albañilería confinada ubicada en Arequipa.
1.2. Formulación del Problema
1.2.1
Problema General
¿Cómo será el diseño de un Aislamiento Sísmico de bajo costo en una Vivienda de 2 pisos
en Albañilería Confinada de Arequipa?
1.2.2
Problemas Específicos
1. ¿Cómo será el Análisis Estructural en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada
de Arequipa antes de la Implementación del Aislamiento Sísmico?
2. ¿Cómo será el Diseño Estructural de acuerdo con la norma E.030 y E.070 vigente de una
Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa antes de la Implementación del
Aislamiento Sísmico?
5
3. ¿Cuánto es el Costo Estimado en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de
Arequipa antes de la Implementación del Aislamiento Sísmico?
4. ¿Cómo se diseñará el Aislamiento Sísmico con UFREI de acuerdo con la norma E.031
en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa?
5. ¿Cómo será el Análisis Estructural en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada
de Arequipa después de la Implementación del Aislamiento Sísmico con UFREI?
6. ¿Cómo será el Diseño Estructural de acuerdo con la norma E.030 y E.070 vigente, de
una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa después de la Implementación del
Aislamiento Sísmico con UFREI?
7. ¿Cuánto será el Costo Estimado de una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de
Arequipa después de la Implementación del Aislamiento Sísmico con UFREI?
8. ¿Cómo será el Análisis Comparativo de las Respuestas Sísmicas de la Edificación
Convencional y la Edificación Aislada?
9. ¿Cómo será el Análisis Comparativo de los Costos Estimados de la Edificación
Convencional y la Edificación Aislada?
1.3. Objetivos
1.3.1
Objetivo General
1. Diseñar un Aislamiento Sísmico de bajo costo en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería
Confinada de Arequipa.
6
1.3.2
Objetivos Específicos
1. Realizar el Análisis Estructural en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de
Arequipa antes de la implementación del Aislamiento Sísmico.
2. Realizar el Diseño Estructural de acuerdo con la norma E.030 y E.070 vigente de una
Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa antes de la Implementación del
Aislamiento Sísmico.
3. Calcular el Costo Estimado de una vivienda de 2 pisos en Vivienda Confinada de
Arequipa antes de la implementación del Aislamiento Sísmico.
4. Diseñar el Aislamiento Sísmico con UFREI de acuerdo con la norma E.031 en una
Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa.
5. Realizar el Análisis Estructural en una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de
Arequipa, después de la implementación del Aislamiento Sísmico con UFREI.
6. Realizar el Diseño Estructural de acuerdo con la norma E.030 y E.070 vigente de una
Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de Arequipa después de la Implementación del
Aislamiento Sísmico con UFREI.
7. Calcular el Costo Estimado de una Vivienda de 2 pisos en Albañilería Confinada de
Arequipa después del diseño del Aislamiento Sísmico con UFREI.
8. Realizar el Análisis Comparativo de las Respuestas Sísmicas de la Edificación
Convencional y la Edificación Aislada.
9. Realizar el Análisis Comparativo de los Costos Estimados de la Edificación
Convencional y la Edificación Aislada.
7
1.4. Hipótesis
La investigación por ser del tipo preexperimental, además de contar con solo una variable
independiente, así pues, no cuenta con hipótesis.
1.5. Justificación
Este estudio cuenta con justificación teórica porque resume el aporte teórico de los autores
más importantes, quienes hacen referencia a la variable de aislamiento sísmico de bajo costo.
Así mismo tiene justificación práctica, ya que se propone una implementación de un diseño
de aislamiento sísmico de bajo costo en una vivienda en albañilería confinada, la cual es el sistema
estructural más usado en Arequipa y en el Perú.
De igual manera presenta una justificación económica, puesto que contribuirá a menores
gastos económicos en reparaciones en la edificación analizada frente a eventos sísmicos severos.
Igualmente, presenta una justificación social debido a que se asegura la vida de las personas
frente a un rango de probabilidad menor de superar el sismo de diseño de la estructura aislada.
También cuenta con una justificación metodológica porque se plantea un proceso de diseño
del aislamiento sísmico de bajo costo aplicado en la Vivienda de albañilería confinada propuesta.
También con una justificación legal porque se aplicará las normas legales de E.020 de
Cargas, E.030 de Diseño Sismorresistente, E.060 de Concreto Armado la E.070 de Albañilería y
la E.031 de Aislamiento Sísmico.
Además de una justificación investigativa pues los resultados darán pie a que se continúen
los estudios en este campo, pudiendo utilizar una variable adicional u otros criterios no presentes
en esta investigación.
8
1.6. Alcances
1.6.1
Alcance Metodológico
En esta investigación se propone la implementación de un diseño de aislamiento sísmico
de bajo costo en una vivienda de 2 pisos en albañilería confinada con el cálculo del costo estimado
y las respuestas sísmicas de: La Edificación sin aislamiento sísmico y con aislamiento sísmico.
La investigación es del tipo preexperimental siendo la variable independiente y única; el
aislamiento sísmico de bajo costo.
1.6.2
Alcance Geográfico
Esta investigación se limita a una vivienda de 2 pisos en albañilería confinada de un
proyecto de vivienda propuesto ubicado en Arequipa pudiendo tener una aplicación análoga para
otros de sus mismas características.
1.6.3
Alcance Temporal
El presente estudio se realiza en el año 2020 en el mes de junio con las normas E.020 E.030,
E.031, E.060 y E.070 vigentes a la fecha.
1.6.4
Alcance Técnico
Este estudio se limitará al uso de ensayos experimentales realizados en los UFREI por otros
académicos por lo que se hará un diseño conveniente basándose en estos.
Se considera que no existen viviendas colindantes en la etapa de diseño, para evitar la
reducción del área en planta debido al mayor desplazamiento permitido; gracias al beneficio en
reducción de aceleraciones y drifts del sistema de aislamiento de base de los UFREI.
Por otro lado, con respecto a los costos, solo se incluirá el costo directo de las partidas
principales de estructuras para fines comparativos.
9
1.7. Limitaciones
Este estudio tiene limitaciones en cuanto a la bibliografía en español, ya que existe escasa
información sobre el tipo de aislamiento sísmico propuesto en tal idioma.
También, la inexistencia de una normativa rigurosa para el aislador propuesto, conduce a
tomar criterios matemáticos y físicos adicionales al diseño de aislamiento convencional, además
de tomar como guía, métodos de diseños propuestos por académicos del área, el cual, se adaptan
a la Norma Técnica Peruana E.031 vigente a la fecha.
1.8. Viabilidad
Este es un estudio viable, ya que es del tipo analítico y de carácter práctico, el primero
porque se realizarán cálculos computacionales y manuales y; el segundo, debido a que el sistema
de albañilería confinada es el de mayor uso en el Perú.
10
2.
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes del Estudio
2.1.1
Antecedentes Nacionales
Bedriñana (2009) en su estudio acerca de aislamiento sísmico del tipo friccional titulado
“Propuesta de un sistema económico de aislamiento sísmico para viviendas”, se realizaron ensayos
de carga cíclica con distintos niveles de carga vertical. El objetivo general fue comparar el
comportamiento sísmico de la vivienda típica de 2 pisos propuesta con y sin los aisladores
friccionales mediante un análisis dinámico y determinar las propiedades dinámicas del aislador
friccional. Se hizo uso de los softwares STERA 3D y NONLIN; y, el Laboratorio de Estructuras
del Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID). El
diseño que se empleó fue experimental y analítico. Los resultados indican que en el sismo Lima
1966-NS se obtiene una distorsión máxima en la base fija de 0.0018 frente a la aislada de 0.0004.
Se presenta una reducción en la respuesta sísmica en general excepto en un sismo de suelo blando.
Así mismo, se presentó rotación al aplicar cargas laterales. Con respecto a los aisladores la energía
disipada varía con la presión vertical aplicada alcanzando un valor de amortiguamiento equivalente
del orden de 1%. Además, a mayor presión vertical se pierde eficiencia en el dispositivo aislador.
Por último, tiene mayor eficacia para periodos bajos.
2.1.2
Antecedentes Internacionales
Thuyet, Deb y Dutta (2017) realizaron un estudio titulado: “Mitigation of Seismic
Vulnerability of Prototype Low-Rise Masonry Building Using U-FREIs” [Mitigación de la
vulnerabilidad sísmica del prototipo de edificación en mampostería de baja altura usando UFREIs] en la ciudad Tawang, India. El objetivo general fue implementar los aisladores U-FREIs
11
y, como objetivo secundario, la evaluación de la edificación prototipo empleando curvas de
fragilidad. La muestra fue una edificación prototipo de tipología típica con ubicación en Tawang,
India con la utilización de 14 UFREIs. Se hizo una simulación de la edificación aislada mediante
un análisis no lineal de elementos finitos en 3 dimensiones. El diseño de la investigación fue
aplicada experimental y preexperimental; por la implementación en una edificación real, por las
características mecánicas del UFREI obtenidas experimentales y por la simulación numérica;
respectivamente. Y de los resultados obtenidos se tiene que, las curvas de fragilidad
correspondientes a diferentes estados de daño, se obtiene una significante reducción en la
vulnerabilidad sísmica de la estructura aislada. La efectividad del UFREI incrementa con el
desplazamiento horizontal. Los aisladores presentan una configuración estable en el volcamiento.
La implementación del UFREI sería sencilla debido a su peso ligero y condiciones sin anclaje
superior ni inferior.
2.2. Bases Teóricas
2.2.1
Estado del Arte de Aislamiento Sísmico
El objetivo principal del diseño sísmico convencional es resguardar las vidas humanas y
evitar el colapso estructural durante grandes movimientos sísmicos. El diseño convencional bajo
estos lineamientos, permite daños estructurales y no estructurales después de un sismo severo,
además, de poder presentar desplazamientos residuales. Evitar estas desventajas nos lleva al
término de “funcionalidad continua”, el cual es indispensable para estructuras de suma importancia
como hospitales, centros de emergencia y estaciones de bomberos, por la demanda de urgencia
consecuencia de un gran terremoto, por lo tanto, deben permanecer operativos (Osgooei, 2014).
Lograr este nuevo objetivo conlleva a dejar de lado la filosofía de diseño por capacidad, el
cual en esencia es incrementar la capacidad de la estructura por medio de la fluencia de ciertos
12
elementos estructurales antes que otros, a través de una jerarquía de resistencias para lograr disipar
energía sísmica a nivel local, por consecuencia, lograr una reducción de daños a nivel global y así
poder cumplir con el objetivo convencional. Es evidente, que al existir los factores de reducción
sísmica realmente no estamos diseñando con la fuerza sísmica total, más bien con la reducida, y si
en caso utilizamos el R=1 (para un análisis sísmico real) nuestras estructuras serían muy rígidas
debido a una fuerza cortante basal mucho mayor de lo usual (3 veces más en el caso de la
albañilería confinada), ocasionando mayores aceleraciones de entrepiso y, por ende, mayores
daños no estructurales y de equipamiento interno, a pesar de lograr la integridad de los elementos
estructurales durante el sismo. Así que, existen dos opciones principales para un diseño estructural
más realista: podemos aumentar la resistencia de los elementos estructurales como se expuso líneas
arriba, o disminuir la demanda sísmica en la estructura. Por lo tanto, en vez de aumentar la
capacidad resistente, optamos por la segunda opción, y se utiliza un sistema de aislamiento de base
el cual disminuye la demanda sísmica en la estructura.
Los sistemas de aislamiento sísmico de base tienen como finalidad desacoplar el
movimiento horizontal de la superestructura del movimiento del suelo durante un gran movimiento
sísmico mediante la instalación de dispositivos flexibles debajo de los puntos de soporte de la
estructura o superestructura. Los dispositivos de aislamiento sísmico generalmente se instalan
entre el nivel de la base y la superestructura. A diferencia del diseño sísmico convencional o los
sistemas de diseño sísmico que emplean amortiguadores (donde el objetivo principal es disipar la
energía de entrada del terremoto), en los sistemas de aislamiento sísmico, el objetivo es limitar la
energía del terremoto transferida a la superestructura por medio de desplazamientos de los
dispositivos de aislamiento. Idealmente, si no se transfiere energía de entrada de sismo a la
estructura, la estructura no se ve afectada durante un evento sísmico.
13
Una estructura con aislamiento sísmico presenta en su primer modo de vibración la
deformación casi en su totalidad en el nivel de aislamiento, mientras que la superestructura
permanece casi rígida. (Figura 2.1). Además, debido a la flexibilidad presente en el sistema de
aislamiento sísmico, el período fundamental de la estructura de base aislada cambia a valores más
grandes (Figura 2.2), lo que resulta en una reducción de las fuerzas que debe resistir la
superestructura. Adicionalmente, se puede obtener una mayor mitigación sísmica utilizando una
relación de amortiguación en el sistema de aislamiento mayor que la de la superestructura de base
fija (Osgooei, 2014).
Figura 2.1 Vista esquemática de la deformación de la estructura (a) sin y con (b) aislamiento sísmico
(Osgooei, 2014)
Figura 2.2 Reducción en la aceleración sísmica en periodos largos y mayor relación de amortiguamiento
(Osgooei, 2014)
14
2.2.2
Tipos de aislamiento Sísmico Convencional
2.2.2.1 Sistemas de Deslizamiento
Los primeros sistemas de deslizamiento tenían la característica indeseable del
desplazamiento permanente de la estructura debido a la falta de una fuerza restauradora necesaria
para que el sistema de aislamiento retorne a su posición anterior al terremoto. Por consecuencia,
se desarrolló el sistema de péndulo de fricción, ya que, debido a su superficie de deslizamiento
cóncava, se genera una fuerza de restauración en función de la gravedad, el cual funciona como
una fuerza “recentradora” para los aisladores presentes, superando así el gran problema del sistema
de deslizamiento (Foster, 2011).
2.2.2.2 Sistema de Péndulo de Fricción
Un sistema de péndulo de fricción también es una forma atractiva de aislamiento deslizante
por varias razones. Primero, debido a la geometría cóncava del apoyo, el movimiento lateral del
suelo eleva la estructura introduciendo una fuerza restauradora que devuelve la estructura a su
posición original. (Foster, 2011).
2.2.2.3 Sistema de Multicapas de Elastómero
La primera instalación de un sistema de aislamiento de base elastomérico se remonta a una
escuela de tres pisos ubicada en la ex Yugoslavia en 1969. Los ingenieros se dieron cuenta del
efecto adverso del balanceo que surgió del uso de capas de caucho sin reforzamiento y el apoyo
elastomérico evolucionó a un apoyo elastomérico laminado con reforzamiento colocado entre las
capas del elastómero, como se muestra en la Figura 2.3. Normalmente, el material de refuerzo son
láminas delgadas de acero a las que a menudo se hace referencia como “shims”. Investigaciones
recientes han demostrado que los materiales de fibra se pueden utilizar como refuerzo alternativo
(Foster, 2011).
15
Figura 2.3 Sección transversal de un aislador de goma (Foster, 2011)
2.2.2.4 Sistema de Elastómeros con Reforzamiento de Acero (SREI)
Los apoyos SREI (Steel Reinforced Elastomeric Isolator [Apoyos elastoméricos con
reforzamiento de acero]) existen desde hace varias décadas y son el tipo de dispositivo más común
utilizado para el aislamiento de base. Hay dos tipos principales de SREI. El primero; es de
elastómeros y acero en capas, mientras que, el segundo; es un aislador similar, pero, incluido un
núcleo de plomo, estos aisladores son llamados LRB (Lead Rubber Bearing Isolator [Apoyos de
Goma y núcleo de Plomo]). Se muestra en la Figura 2.4 junto con un SREI regular (Foster, 2011).
Figura 2.4 (Parte superior) Un típico SREI, (Parte inferior) un LRB (Foster, 2011)
16
2.2.3
Propiedades de los Materiales Convencionales en Aisladores Elastoméricos
2.2.3.1 Acero
Usualmente se usa en forma de planchas, las cuales dan capacidad de carga vertical y evitan
el abultamiento lateral de las capas de caucho. (Bradley, 2017).
2.2.3.2 Goma
El objetivo de utilizar las capas de caucho es proporcionar baja rigidez lateral y presentar
fuerza restauradora elástica al aislador sísmico de base.
2.2.3.2.1 Propiedades Principales de la Goma
2.2.3.2.1.1 Dureza
El IRHD (International Rubber Hardness Degrees [Grado Internacional de Dureza del
Caucho]) de la ASTM se utiliza para la clasificación del caucho por su dureza. Las propiedades
dinámicas y físicas del aislador elastomérico dependerá principalmente de la dureza de la goma,
las cuales se utilizan en su diseño (Bradley, 2017).
2.2.3.2.1.2 Módulo de Elasticidad
Es el valor de la relación de esfuerzo-deformación. Además, este valor depende
directamente de la dureza de la goma, así como se observa en la Tabla 2.1.
Tabla 2.1 Módulo de Elasticidad según Dureza del Elastómero
IRHD
37
40
45
50
55
En (MPa)
1.35
1.5
1.8
2.2
3.25
2.2.3.2.1.3 Módulo de Corte
El módulo de corte representa la relación del esfuerzo y la deformación angular del
material. El módulo de corte puede variar por una alteración química del material, además de variar
17
hasta en un 250% según la dureza del caucho. Esto último se visualiza en la Tabla 2.2 (Bradley,
2017).
Tabla 2.2 Módulo de Corte según Dureza del Elastómero
IRHD
37
40
45
50
55
60
Gn (Mpa)
0.4
0.45
0.54
0.64
0.81
1.06
Generalmente el valor del módulo de corte se asume constante; sin embargo, los HDR
(High Damping Rubber [Goma de Alto Amortiguamiento]) se manufactura para que su valor
cambie con la deformación angular (Figura 2.5) debido a una alteración química inducida en la
goma, ocasionando un aumento en la capacidad de disipación de energía del aislador (FIP
Industriale – III, 2015 p.5) (Bradley, 2017).
Figura 2.5 Curva Módulo de Corte “G” vs Deformación Angular “γ” de un elastómero un LRB (Bradley,
2017)
18
2.2.3.2.1.4 Constante del Material (K)
Este valor se relaciona con la dureza de la goma según IRHD (Tabla 2.3) y, además,
simplifica el cálculo del módulo de compresibilidad, y este a su vez, es necesario para el cálculo
de su rigidez vertical. (ASTM 1994) (Bradley, 2017).
Tabla 2.3 Módulo de Elasticidad según Dureza del Elastómero
IRHD
37
40
45
50
55
60
K
0.87
0.85
0.8
0.73
0.64
0.57
2.2.3.2.1.5 Deformación Angular Inelástica (Yyn)
Por naturaleza la goma no presenta fluencia ante deformaciones angulares, ya que este se
comporta de manera frágil ante solicitaciones últimas; sin embargo, en aisladores HDR, el módulo
de corte varía en función de (Y=5%-10% según proveedor). Se considera estos valores de
deformación pertenecientes al rango inelástico (Bradley, 2017).
2.2.3.2.1.6 Deformación Angular de Rotura (Yun)
La deformación angular para propósitos de diseño es de 300% para HDRs y 250% para
LRB, como valores seguros, debido a que, en los resultados experimentales de “Skellerup
Industries” se obtuvo una capacidad de deformación angular alta antes de llegar la rotura de 350%
(Bradley, 2017).
2.2.3.2.1.7 Elongación de Rotura
La deformación axial, cuando el caucho rompe por tracción, es un valor empleado para el
cálculo de la capacidad de carga a una deformación dada. La relación entre la deformación de
rotura y la dureza del caucho es inversa (Tabla 2.4) (ASTM, 1994) (Bradley, 2017).
19
Tabla 2.4 Elongación de Rotura según Dureza del Elastómero
IRHD
37
40
45
50
55
60
εu
650%
600%
600%
500%
500%
400%
2.2.3.2.1.8 Esfuerzo de Compresión Máximo
“Skellerup Industries” recomienda considerar el esfuerzo de compresión máximo como
tres (03) veces el valor del módulo de corte Gn, su importancia se debe a su uso para el
predimensionamiento del diámetro del aislador ante cargas de servicio (Bradley, 2017).
2.2.3.3 Plomo
Los ciclos de histéresis son más estables debido a la presencia del núcleo de plomo, ya que
este se recristaliza a temperatura ambiente, por lo tanto, los aisladores LRB poseen esta ventaja
frente a los de pura goma (Bradley, 2017).
2.2.3.3.1 Propiedades Principales del Plomo
2.2.3.3.1.1 Módulo de Corte
Resultados experimentales estiman un valor de 150 MPa en su rango elástico. Al exceder
este, el valor cae hasta el cero; sin embargo, se recristaliza al regresar al rango de deformación
elástica (Bradley, 2017).
2.2.3.3.1.2 Deformación Angular de Fluencia
Se estima a un valor de 6.7% de deformación angular, además, el esfuerzo cortante
corresponde a un valor constante de 10 MPa (Bradley, 2017).
20
2.2.3.3.1.3 Capacidad de Carga
El concepto de capacidad de carga del plomo se emplea para dimensionar el diámetro del
núcleo (Bradley, 2017).
2.2.4
Aislador Elastomérico Convencional
2.2.4.1 Aislador de Goma Natural (NRB)
NRB está hecho de capas elastoméricos intercaladas (Figura 2.6) y placas de aceros
vulcanizadas en conjunto, además, pueden ser de alto o bajo amortiguamiento. (Shekhar, Shukla
y Zafar, 2018).
Figura 2.6 Aislador de goma natural y sintética (Fuente: Shekhar, Shukla y Zafar, 2017)
2.2.4.2 Aislador de Goma con Núcleo de Plomo (LRB)
El LRB (Figura 2.7) es como un NRB con la adición de núcleo de plomo. El acero de
reforzamiento restringe al núcleo de plomo y, por lo tanto, se deforma por corte, y a su vez, disipa
de energía (Shekhar, Shukla y Zafar, 2018).
21
Figura 2.7 LRB (Shekhar, Shukla y Zafar, 2017)
2.2.5
Aisladores Sísmicos Alternativos de Bajo Costo
2.2.5.1 Aisladores Elastoméricos con Fibra de Reforzamiento (FREI)
Los apoyos FREI son relativamente nuevos en el campo del aislamiento de base.
Proporcionan aislamiento utilizando el mismo principio; tener una rigidez lateral baja al igual que
los SREI; sin embargo, las fibras tienen la ventaja de reducir el peso y el costo, lo que
potencialmente podría ampliar los usos del aislamiento de la base. (Foster, 2011).
2.2.5.2 Aisladores Friccionales
La forma más sencilla de aislar la superestructura de la subestructura es desacoplarlas
proporcionando una interfaz deslizante en el medio. El movimiento relativo a través de esta
interfaz durante un terremoto restringiría la transmisión de ondas sísmicas a la superestructura al
disipar una parte de la energía sísmica de entrada en la fricción. (Nanda, Shrikhande y Agarwal,
2016).
2.2.5.3 Aislador Sísmico Esférico
El estudio concluye que los aisladores rodantes cóncavos simples moldeados en hormigón
de alta resistencia con una bola rodante de plástico reforzado con acero deformable y un sistema
22
de restricción de desplazamiento representan un sistema de aislamiento prometedor (Figura 2.8).
(Cilsalar y Constantinou, 2019).
Figura 2.8 Aislador bajo compresión (Parte superior) y combinación de compresión y de un gran
desplazamiento lateral activando la restricción de desplazamiento (Cilsalar y Constantinou, 2019)
2.2.6
Aislador Elastomérico de Fibra Reforzada (FREI)
Los aisladores elastoméricos reforzados con fibra (FREI) se han propuesto como un tipo
de aisladores elastoméricos reforzados que tienen características de rendimiento distintas. La
intención original de FREI se centró en desarrollar un dispositivo de bajo costo apropiado para
una aplicación generalizada, particularmente en países en desarrollo donde la devastación de los
terremotos, es a menudo, más severa. (Van Engelen, N. C., 2019).
2.2.7
Aislador Elastomérico con Fibra Reforzada sin Conexión (UFREI)
Un UFREI (Unbonded Fiber Reinforced Elastomeric Isolator [Aislador elastomérico de
fibra reforzada sin conexión]) está conformado por capas unidas y alternadas de elastómero y
láminas de refuerzo de fibra, además, el aislador carece de un mecanismo de anclaje, es decir, el
23
aislador se coloca entre la superestructura y la subestructura sin unión ni sujeción mecánica (Figura
2.9). Debido a esta particularidad de no presentar anclaje y, también, a la falta de rigidez a la flexión
de las capas de refuerzo de fibra, el aislador experimenta una deformación de vuelco única bajo la
aplicación de cargas horizontales de corte. Durante la deformación por vuelco, las superficies de
contacto del aislador se retiran parcialmente de los soportes superior e inferior (Figura 2.9). Por lo
tanto, la rigidez horizontal efectiva del aislador se reduce de manera beneficiosa con el aumento
de las deformaciones por vuelco. Este fenómeno da como resultado una mayor eficiencia de
aislamiento sísmico (Ehsani y Toopchi-Nezhad, 2017).
Figura 2.9 Un FREI no anclado bajo el efecto de diferentes desplazamientos laterales δ. (Ehsani y
Toopchi-Nezhad, 2017)
El resultado común de los estudios de investigación anteriores es que los UFREIs ofrecen
características de respuesta deseables como aisladores sísmicos. Además, existe un potencial
significativo para que este tipo de aisladores funcione como una estrategia rentable para la
mitigación sísmica de muchas estructuras, incluidos los edificios ordinarios (Ehsani y ToopchiNezhad, 2017).
Los UFREI ya se han aplicado para el aislamiento sísmico de prototipos de mampostería
de baja altura probados en el laboratorio. Los resultados experimentales muestran un
comportamiento deseado de la estructura aislada con una significativa reducción de la aceleración
del techo y la deriva entre pisos. A este excelente desempeño también le sigue un sencillo detalle
24
técnico de la conexión entre los aisladores y las estructuras. En consecuencia, se pueden evitar los
métodos de construcción avanzados y complicados. Basándose en resultados tan prometedores,
recientemente se ha construido un primer edificio de mampostería a gran escala aislado con UFREI
en Tawang, India (Figura 2.10), una conocida región de alta sismicidad (Habieb, Milani y Tavio,
2018).
Figura 2.10 Prototipo de edificación de albañilería con base aislada localizada en Tawang, India. (Thuyet,
Deb y Dutta, 2018)
El proceso de diseño para este tipo de rodamiento de fibra es más complicado. Sin embargo,
una característica positiva de esta deformación por volcamiento es la rigidez del aislador, así pues,
disminuye hasta que las caras originalmente verticales, perpendiculares a la excitación, entran en
contacto con las superficies superior e inferior, aumentando así la rigidez lateral. (Habieb, Milani
y Tavio, 2018).
Este comportamiento se muestra en la Figura 2.11 y es beneficioso, debido a que la rigidez
reducida aumenta la eficiencia del sistema mientras que la rigidez actúa para limitar los
desplazamientos laterales máximos de los aisladores (Foster, 2011).
25
Figura 2.11 Representación gráfica que muestra las tendencias de ablandamiento y endurecimiento debido
a la deformación por vuelco del apoyo SU-FREI
2.2.8
Propiedades de los UFREI
2.2.8.1 Scragging
El scragging es un fenómeno que ocurre en materiales elastoméricos, consiste en un
ablandamiento o disminución de la rigidez de un elastómero desde su estado virgen debido a cargas
cíclicas. Los efectos de la reducción de la rigidez son mayores en el primer ciclo y se vuelven
insignificantes después de dos o tres ciclos, como puede verse en la Figura 2.12. (Foster, 2011).
Figura 2.12 Ejemplo de pérdida de rigidez debido al scragging de la goma durante un ensayo cíclico.
(Foster, 2011)
26
2.2.8.2 Soporte de Cargas de Servicio
Los sistemas de aislamiento de la base no solo deben mitigar los efectos de los fuertes
movimientos del suelo, sino que también deben funcionar adecuadamente bajo cargas de servicio
para evitar molestias a los ocupantes. Tener una capa flexible en la base de la estructura puede
aumentar significativamente los movimientos inducidos por el viento. Por consiguiente, se
necesita tener un nivel suficiente de rigidez inicial (Foster, 2011).
2.2.8.3 Fatiga
La mayor parte de la reducción de la rigidez lateral se produce durante los primeros 2-3
ciclos. Los UFREIs mostraron un comportamiento aceptable durante las pruebas de fatiga en
condiciones de desgaste con una amplitud de desplazamiento de 1,5 tr (Foster, 2011).
2.2.8.4 Estabilidad
Toopchi-Nezhad (2008) y De Raaf (2009) según Foster (2011) investigaron la estabilidad
de los apoyos del SUFREI. Toopchi-Nezhad demostró que la deformación por vuelco estable
puede ser ventajosa para el aislador, además de verse afectado en gran medida por la geometría
del aislador, mientras que De Raaf estudió dos inestabilidades; el rollout y pandeo dinámico
(Foster, 2011).
2.2.8.4.1 Comportamiento de Volcamiento Estable
Cuando se aplica una carga lateral a un rodamiento SU-FREI (es decir Stable UFREI), el
apoyo comienza a volcarse. Esta deformación se produce debido a las condiciones de borde no
adheridas y a la falta de rigidez a la flexión del refuerzo de la tela de fibra. A medida que el
rodamiento comienza a volcarse, la rigidez lateral disminuye, lo que aumenta el período y hace
que el rodamiento sea más eficiente para mitigar la respuesta sísmica de una estructura. La
reducción de la rigidez se considera aceptable siempre que la rigidez lateral tangencial permanezca
27
positiva. En el caso de grandes desplazamientos laterales del rodamiento SU-FREI, las superficies
originalmente verticales hacen contacto con los soportes superior e inferior. A medida que se hace
contacto, se observa un efecto de endurecimiento (rigidez). El efecto de endurecimiento actúa para
limitar los desplazamientos extremos del rodamiento y asegura la estabilidad (Foster, 2011).
2.2.8.4.2 Influencia de la Geometría en el Volcamiento Estable (Rollover)
Se encontró que el rollover estable se ve afectado por la geometría del apoyo,
particularmente del factor de forma, (definido como la relación entre el área cargada y el área libre
de carga de una capa de elastómero) y la relación de aspecto (definida como la relación entre el
ancho del apoyo y la altura total) (Foster, 2011).
2.2.8.4.3 Volcamiento Inestable (Rollout)
El movimiento de rollout no debe confundirse con el rollover, ya que todos los apoyos de
los UFREIs correctamente diseñados sufren un volcamiento estable o rollover.
2.2.8.4.3.1 Pandeo Dinámico
El pandeo dinámico es la pérdida de la capacidad de resistencia de carga incremental
positiva durante las pruebas cíclicas laterales. En el ensayo realizado por Foster se demostró que
las cargas críticas fueron hasta 10.6 veces mayor que el especificado en la carga de diseño vertical
(Foster, 2011).
2.2.8.4.3.2 Efectos de la Carga Axial en las Propiedades Dinámicas
Investigaciones mostraron que la carga axial afecta las propiedades dinámicas de los
UFREI, siendo las principales, la rigidez lateral y la amortiguación (Foster, 2011).
28
3.
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO
3.1. Tipo de Investigación.
Esta investigación es aplicada, ya que se realiza el análisis y diseño del aislamiento sísmico
de una vivienda de albañilería confinada con y sin aislamiento sísmico.
3.2. Nivel de Investigación.
Esta investigación es aplicativa porque se hace uso de las fuentes bibliográficas y
conocimientos técnicos para obtener resultados confiables de un proyecto de vivienda mediante
un análisis analítico y computacional.
3.3. Diseño de Investigación
Esta investigación del tipo preexperimental debido a que se implementa un sistema de
aislamiento sísmico en el caso de estudio, sin un resultado definido, sin embargo, se mide sus
respuestas sísmicas y costos, antes y después de la implementación, así mismo, es una
investigación cuantitativa porque las respuestas sísmicas y el costo se cuantifican antes y después
de la implementación del aislamiento sísmico. Además, esta investigación es prospectiva, ya que
la implementación del aislamiento sísmico se realiza en el desarrollo de la presente tesis de
investigación obteniendo las respuestas sísmicas y los costos estimados. Por último, la tesis
pertenece a una investigación transversal, debido a que se analiza y diseña la vivienda con el
aislamiento sísmico propuesto por única vez.
3.4. Variables
Variable Independiente: Aislamiento Sísmico.
Variable Dependiente: Por ser la investigación del tipo preexperimental, no se cuenta con
variable dependiente.
29
3.5. Operacionalización de Variables
Se muestra la tabla respectiva del apartado (Tabla 3.1)
Tabla 3.1 Operacionalización de Variables
Ítem
Descripción
Variable
Aislamiento Sísmico
Definición
El aislamiento sísmico es un sistema que permite desacoplar la superestructura
Conceptual
de la subestructura.
Definición
Esta variable se va a medir mediante la implementación de un sistema de
Operacional
aislamiento sísmico en una vivienda de 2 pisos en albañilería confinada.
Respuesta Sísmica
Dimensiones
Costo Directo
Aceleraciones de entrepiso
Fuerzas Cortantes
Indicadores
Drifts
Costos
Caso de estudio sin aislamiento sísmico
Ítems
Caso de estudio con aislamiento sísmico
3.6. Selección de Sistema Estructural, Caso de Estudio y Software de Análisis
3.6.1
Vivienda Convencional de Base Fija
El caso de estudio es una vivienda unifamiliar de 2 pisos con un área de terreno de 147.7
m2. Se realiza el modelado y análisis estructural en el Software Etabs y finalmente se diseña los
elementos estructurales de forma manual.
3.6.2
Vivienda Convencional con Base Aislada
Se trata el mismo caso de estudio y, además, se realiza el modelado y análisis estructural
en el Software Etabs y finalmente se diseña el sistema de aislamiento sísmico y los otros
componentes estructurales de forma manual.
30
3.7. Análisis y Diseño de la Edificación con Base Fija
Se hace uso de las normativas vigentes, E.020 Cargas, E.030 Diseño Sismo Resistente, E.
060 Concreto Armado y E. 070 albañilería Confinada. El procedimiento es el siguiente:
1.Requerimientos Básicos: Descripción del proyecto de vivienda en base fija, Normas
utilizadas, propiedades de los materiales, cargas unitarias y distribución de muros.
2.Estructuración y Predimensionamiento: Correcta disposición y predimensionamiento de
los principales elementos estructurales, además de la verificación de la densidad de muros.
3.Cálculo de la Fuerza Cortante Basal y las Fuerzas Cortantes por Piso: Se distribuye la
fuerza cortante basal según la norma E.030 en los diferentes entrepisos de la edificación.
4.Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones: Se calcula las fuerzas internas de
los muros y se verifica las condiciones principales de la Norma E.070.
5.Diseño de la Albañilería Confinada: Se diseña las columnas de confinamiento; extremas
e interiores, así como las vigas soleras de los muros de albañilería de la edificación.
6.Análisis y Diseño de Vigas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexión y
corte.
7.Analisis y Diseño de Columnas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexióncompresión y corte.
8.Analisis y Diseño de Placas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexióncompresión y corte.
9.Análisis y Diseño de Losas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexión y
corte en las losas.
31
10.Análisis y Diseño de la Cimentación: Se realiza el análisis estructural y se diseña la
cimentación tomando en cuenta las verificaciones de volcamiento y deslizamiento.
11.Análisis y Diseño de la Escalera: Se realiza el análisis estructural asumiendo un
comportamiento de viga simplemente apoyada, y luego, se diseña por flexión y corte.
3.8. Análisis y Diseño de la Edificación con Base Aislada
Se hace uso de las normativas convencionales y, adicionalmente, los lineamientos de la
Norma E.031(Aislamiento Sísmico). Se plantea el siguiente procedimiento:
1.Generalidades: Descripción del proyecto con aislamiento de base, propiedades de los
materiales utilizados, cargas unitarias, esquemas de muros y esquema de distribución de
Aisladores.
2.Diseño del Aislamiento de Tipo U-FREI: Elección del aislador, ensamble de la curva
bilineal, balance torsional, de periodo y amortiguamiento y, análisis de deformaciones y fuerzas.
3.Estructuración y Predimensionamiento: Se verifica las dimensiones propuestas y se
modifica algunos elementos estructurales del proyecto en base fija.
4. Fuerza Cortante basal y las Fuerzas Cortantes por Piso: Cálculo de la cortante de diseño
para la subestructura, el sistema de aislamiento y la superestructura según norma E.031.
5.Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones: Se calcula las fuerzas internas de
los muros y se verifica las condiciones principales de la norma E. 070.
6.Diseño de la Albañilería Confinada: Se diseña las columnas de confinamiento, extremas
e interiores, así como las vigas soleras de los muros de albañilería de la edificación.
32
7.Análisis y Diseño de Vigas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexión y
corte.
8.Analisis y Diseño de Columnas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexióncompresión y corte.
9.Análisis y Diseño de Losas: Se realiza el análisis estructural y se diseña por flexión y
corte en las losas.
10.Análisis y Diseño de la Cimentación: Se realiza el análisis estructural y se diseña la
cimentación tomando en cuenta las verificaciones de volcamiento y deslizamiento.
11.Análisis y Diseño de la Escalera: Se realiza el análisis estructural asumiendo un
comportamiento de viga simplemente apoyada, y luego, se diseña por flexión y corte.
3.9. Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica
3.9.1
Análisis Comparativo de Respuesta de Diseño
Con el espectro de diseño normativo se calcula los modos de vibración, desplazamientos y
cortantes de piso para la vivienda en base aislada y base fija, entonces, se usa las normativas E.031
y E.30 respectivamente para fines de una comparación normativa de diseño.
3.9.2
Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica
Se somete a la estructura con base fija y aislada a una misma excitación sísmica con la
finalidad de comparar sus desplazamientos, aceleraciones y cortantes de piso, se tomará como
espectro objetivo al espectro de la Norma E.031.
33
4.
CAPITULO IV: ANÁLISIS Y DISEÑO DE LA EDIFICACIÓN CONVENCIONAL
4.1. Requerimientos Básicos
4.1.1
Descripción del Proyecto
El proyecto presentado es una vivienda unifamiliar de 2 pisos que tiene un área de terreno
de 147.7m2 cuya dimensión frontal y posterior es de 7.0m (Figura 4.1). La dimensión del lateral
izquierdo y derecho de 21.1m. Está ubicado en el distrito de José Luis Bustamante y Rivero,
A
CORTE A
provincia de Arequipa, ciudad de Arequipa.
A
0.15
6.70
CORTE A
7.00
0.15
JARDIN
3.65
3.65
NPT+0 .00
NPT+0 .15
7.00
Piso de Ceramico
de 30x30
1.80
0.95
1.00
0.95
1.80
0.25
0.25
1.80
0.25
0.25
0.25
0.70
0.25
0.50
0.42
0.16
0.25
0.70
1.80
0.25
V-2
0.25
0.25
V-2
CL CL
Piso Laminado
DORMITORIO
DORMITORIO
NPT+ 2.75
NPT+ 2.75
3.50
3.50
3.50
NPT+0 .15
NPT+0 .15
NPT+0 .15
3.50
DORMITORIO
DORMITORIO
Piso Laminado
Piso de Ceramico
de 30x30
P-1
0.25
0.25
0.25
0.25
P-1
15 14 13 12 11 10 9 8 7
CORTE B
6
5
Piso de ceramico de
30*30
12
3
4
5
CORTE B
6
P-2
V-3
21.10
0.25
B
NPT+ 2.75
CORTE B
2.20
PATIO DE SERV.
2.20
NPT+ 2.75
0.25
4
HALL
SS.HH
B
0.25
3
0.25
12
21.10
V-4
3.70
17.45
NPT+ 2.75
SS.HH
NPT+ 2.75
Piso de ceramico de
30 x 30
Piso de Ceramico de
30x30
0.80
0.25
NPT+0 .15
SALA DE TV.
V-3
2.40
0.25
2.20
COCINA
0.15
Piso de Ceramico de
30x30
17.45
0.25
NPT+0 .15
3.70
COMEDOR
0.60
SALA
CL
0.25
2.05
DORMITORIO
DORMITORIO
PRINCIPAL
NPT+0 .15
NPT+ 2.75
NPT+ 2.75
INGRESO
V-1
V-1
0.50
0.25
3.75
ESTUDIO
Piso de Ceramico de
30x30
P-1
3.70
NPT+0 .15
Piso de Ceramico de
30x30
0.70
0.15
0.25
0.25
P-1
P-2
CL
3.65
0.25
NPT+0 .15
0.35
0.60
0.90
0.25
2.00
0.25
SEGUNDA PLANTA
A
CORTE A
7.00
PRIMERA PLANTA
0.30 1.30
1.00
0.35
0.25
1.30
7.00
A
NPT +0 .00
2.50
1.30
1.50
2.00
JARDIN
0.50
V-1
ESC: 1:50
ESC: 1:50
Figura 4.1 Vista de Primera y Segunda Planta Arquitectónica
34
0.30
1.30
0.25
2.50
NPT +0 .00
V-1
3.00
JARDIN
0.15
Piso de Ceramico
de 30x30
CORTE A
CORTE B
B
2.30
2.30
2.30
NPT+0 .15
2.30
87
SS.HH
Piso de Ceramico de
30x30
B
Tiene un acceso principal de caminería y, además, presenta una escalera interior en forma
de U la cual conecta ambos pisos. Es una estructura regular de acuerdo a los criterios de la Norma
E.030 vigente. Además, las alturas del primer entrepiso y segundo son 2.6m y 2.8m,
respectivamente. Se presenta las vistas arquitectónicas de la edificación en planta (Figura 4.1), la
0.80
0.80
elevación principal y los cortes longitudinales (Figura 4.2 y Figura 4.3).
NPT + 5.55
NPT + 5.55
Tarrajeado y pintado
Tarrajeadoen alto relieve
e= 2"
Tarrajeadoen alto relieve
28
e= 2"
27
color gris e= 0.08 m.
0.20
29
VIDRIO SISTEMA DIRECTO
VIDRIO SISTEMA DIRECTO
26
25
2.80
e= 2 1/2"
24
2.60
Tarrajeado y pintado
color gris e= 0.08 m.
31
23
Baranda fe Galvanizado
22
21
20
19
18
17
0.20
NPT + 2.75
Tarrajeado y pintado
6.20
6.20
SS.HH
Tarrajeadoen alto relieve
Tarrajeado y pintado
Tarrajeadoen alto relieve
e= 2"
NPT + 2.75
16
e= 2"
15
13
12
10
0.17
9
8
7
6
0.17
2.40
Baranda fe Galvanizado
SS.HH
2.60
e= 2 1/2"
11
5
4
3
Tarrajeado y pintado
Tarrajeado y pintado
2
NPT + 0.15
NPT + 0.00
1
ELEVACION PRINCIPAL
CORTE TRANSVERSAL B-B'
0.40
Figura 4.2 Vista de Elevación Principal y Corte Longitudinal B-B
AZOTEA
6.60
0.80
3.00
1.30
0.60
0.80
NPT + 5.55
0.88
DORMITORIO
NPT + 2.75
HALL
SALA DE TV.
NPT + 2.75
DORMITORIO
2.10
2.55
0.50
Cerco Perimetrico
INGRESO
SALA
COMEDOR
NPT + 0.15
CIRCULACION
NPT + 0.15
CORTE LONGITUDINAL A-A'
Figura 4.3 Vista de Corte Longitudinal A-A
35
JARDIN
NPT + 0.00-
4.1.2
Normas
Se usan las Normativas del Reglamento Nacional de Edificaciones: E.020, E.030, E.060 y
E.070.
4.1.3
Propiedades de los Materiales
Se resume las principales propiedades de la albañilería, concreto y acero en la Tabla 4.1.
Tabla 4.1 Propiedades de la Albañilería, Concreto y Acero
Albañilería
Ladrillo KK Tipo IV Sólido 14x24x9
f'b = 145kgf/cm2
f'm= 65kgf/cm2
v’m=8.1kgf/cm2
v=0.25
4.1.4
Concreto
f'c=210kgf/cm2
v=0.15
Acero
fy=4200kgf/cm2
Es=2000000kgf/cm2
Cargas Unitarias
Las cargas principales que se utilizan en el presente proyecto se resumen en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2 Cargas Unitarias de la Edificación
Ítem
Albañilería
Concreto Armado
Losa Aligerada (20 cm)
Sobrecarga Entrepiso
Sobrecarga Azotea
Acabados y Piso Terminado
Tabiquería Entrepiso
4.1.5
Valor
1800
2400
300
200
100
100
160
Unidad
kgf/m3
kgf/m3
kgf/m2
kgf/m2
kgf/m2
kgf/m2
kgf/m2
Distribución de Muros
A continuación, se muestra la distribución de muros utilizada y la codificación respectiva;
el color celeste hace referencia a los muros de albañilería confinada y, el color verde, a la placa de
36
concreto armado. Además, también se plantea los ejes estructurales y la ubicación de las columnas
de confinamiento y las columnas estructurales (Figura 4.4).
Luego, se muestra el plano de aligerados donde se indica las ubicaciones de la losa
unidireccional, la losa maciza, la escalera, los ductos, así como también, el sentido del armado de
las viguetas de la losa unidireccional (Figura 4.5).
E
6
6
7
7
3.75
3.50
0.25
1X
3X
2.65
2.30
2.30
1
0.30
0.25
5
2.30
3.75
5
1.13
3.50
4
2.85
2.53
3Y
1Y
3
0.25
A
0.60
0.55
B CD
0.25
2.20
2.50
0.25
4
5
6
0.50
0.25 0.25
1.00
0.50
0.45
0.30
1.00
0.25
2.75
3.00
0.25
2.20
2.50
3.00
3.75
3.15
7.00
2.85
2Y
0.25
0.25
0.75
0.25
3.10
1.00
1.00
0.25
0.25
2X
0.25
0.25
2.20
2.75
3.00
0.25
3.75
3.00
2Y
6
7
2.50
2X
0.25
5
2.20
2.50
0.25
4
0.25
15.95
2.40
2
0.25
4
0.55
0.40
2.30
3
2.30
0.25
3
2.65
19.10
0.25
2.20
2
2.40
2.20
2.40
3Y
1Y
2
0.60
7.00
0.30
0.25
0.20
0.03
0.25
3.50
0.25
0.25
19.10
2.65
2.30
3X
0.25
3
1
3.75
0.250.23
3.75
3.50
1X
2
1
2.20
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
2.65
1.71
0.20
1.51
2.85
1
E
3.73
1.71
0.20
0.15
1.51
3.73
B CD
A
2.85
3.25
0.25
0.55
7.00
0.20
14.95
0.60
3.25
2.20
2.85
0.15
2.40
B CD
A
1.28
3.05
4.68
7
1.28
7.00
2.85
2.85
E
A
0.60
0.55
B CD
2.85
E
Figura 4.4 Ubicación y Nomenclatura de los Muros Portantes en el Primer Piso y Segundo Piso
37
B CD
A
2.85
0.60
E
0.55
3.25
0.20
3.25
0.15
1.71
0.25
3.75
3.50
0.25
3.75
2.65
2.30
7
2.65
7
3
0.25
2.20
2.50
5
2.75
3.00
0.25
0.25
4
3.75
0.25
3.15
0.25
0.25
0.50
0.50
0.30
3.05
0.25
7.00
2.85
0.60
3.15
7
0.25
7.00
0.55
B CD
A
6
1.00
0.25 0.25
1.00
0.25
0.25
3.10
0.50
0.75
1.00
0.25
0.25
1.00
0.25
6
7
2.20
2.50
0.25
3.00
0.25
2.20
2.50
0.25
2.75
3.75
3.00
3.00
0.25
5
0.25
2.50
4
2.20
15.95
0.25
6
2
14.95
6
2.20
5
1
0.30
0.25
5
2.30
3.50
4
2.85
0.40
0.25
4
0.55
1.00
2.30
3
0.40
0.25
3
2.30
2.20
2
0.60
7.00
0.30
2.40
0.25
0.03
0.20
3.50
0.25
2.30
19.10
0.25
2.20
2
2.40
0.25
2.20
2.40
3
1
2.65
0.250.23
3.75
3.50
0.25
2.30
19.10
2.65
2
1
3.75
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
2.40
0.20
1.51
2.85
1
E
3.73
0.20
1.51
3.73
1.71
0.15
B CD
A
2.85
7.00
2.85
2.85
E
A
0.60
0.55
2.85
B CD
E
Figura 4.5 Sentido de Aligerado en el Primer Piso y Segundo Piso
4.2. Estructuración y Predimensionamiento
4.2.1
Estructuración
Se tiene las siguientes consideraciones:
-
La disposición de los muros de albañilería confinada es en las dos direcciones
ortogonales, en el cual se utiliza aparejo de soga (t=0.14m) como primera iteración.
-
Se usa losa aligerada unidireccional de espesor de 20cm y losa maciza del mismo
espesor.
38
4.2.2
-
Se separa la zona portante de la zona no portante mediante una junta sísmica con la
finalidad de que no haya algún efecto de torsión en las esquinas de los muros
perimetrales y para una mejor distribución de rigideces en la zona portante.
-
Los muros tendrán una altura efectiva de 2.40 m y 2.60 m; para el 1er y 2do entrepiso
respectivamente.
-
Los tramos de muros confinados cumplirán la siguiente condición: L≤2h, entonces, la
Longitud Máxima en Planta de un Muro Confinado es de 2 veces su altura.
Predimensionamiento
4.2.2.1 Espesor Efectivo de Muros
El espesor efectivo mínimo de los muros en la zona sísmica 3 es t=h/20, siendo la altura
libre de entrepiso máxima hmax = 2.60m, reemplazando, t=2.60/20=0.13m. Por lo tanto, se utiliza
como mínimo, un asentado en soga (t=0.14m).
4.2.2.2 Espesor de Losa Aligerada
El espesor de la losa aligerada es 0.20m, ya que se tiene luces libres menores a 5.5m
(Lmax=3.30m). El criterio utilizado se ve en la Tabla 4.3.
Tabla 4.3 Predimensionamiento de Losa Aligerada Unidireccional
H (cm)
17
20
25
30
Luz (m)
L<4
4<L<5.5
5<L<6.5
6<L<7.5
4.2.2.3 Verificación de la Densidad de Muros
La densidad de muros se verifica en ambas direcciones principales con la relación de la
norma E.070 (
∑ 𝐿𝐿.𝑡𝑡
𝐴𝐴𝐴𝐴
≥
𝑍𝑍.𝑈𝑈.𝑆𝑆.𝑁𝑁
56
). En primer lugar, se define los parámetros sísmicos en ambas
direcciones (Tabla 4.4), las áreas techadas de la edificación (Tabla 4.5).
39
Tabla 4.4 Parámetros Sísmicos en la Dirección X-X y Y-Y
Ítem
Z (g)
U
S
Ro
Ia
Ip
R
T (s)
C
ZUCS/R (g)
TP
TL
X-X
0.35
1
1
3
1
1
3
0.11
2.5
0.2917
0.4
2.5
Y-Y
0.35
1
1
3
1
1
3
0.07
2.5
0.2917
0.4
2.5
Tabla 4.5 Áreas Techadas de la Edificación
Ítem
1er PISO
2do PISO
Ap (m2)
94.72
94.72
Después, se realiza el cálculo de la densidad de muros en la dirección en X (Tabla 4.6) y
en Y (Tabla 4.7).
Tabla 4.6 Densidad de Muros en la dirección X-X en el Primer Nivel y Segundo Nivel
Muro
1X
2X
3X
Muro
1X
2X
3X
DIRECCION X-X
PRIMER NIVEL
L(m)
t(m)
2.85
0.14
2.38
0.94
2.35
0.14
SEGUNDO NIVEL
L(m)
t(m)
2.85
0.14
2.38
0.94
2.35
0.24
40
L.t(m2)
0.40
2.23
0.33
L.t(m2)
0.40
2.23
0.56
Tabla 4.7 Densidad de Muros en la dirección Y-Y en el Primer Nivel y Segundo Nivel
Muro
1Y
2Y
3Y
Muro
1Y
2Y
3Y
DIRECCION Y-Y
SEGUNDO NIVEL
L(m)
t(m)
15.3
0.14
3.03
0.14
14.3
0.14
SEGUNDO NIVEL
L(m)
t(m)
15.30
0.14
3.03
0.14
14.30
0.14
L.t(m2)
2.14
0.42
2.00
L.t(m2)
2.14
0.42
2.00
Tabla 4.8 Verificación de Mínima Densidad de Muros en cada Dirección
Ítem
ZUSN/56
ΣL.t/Ap
Condición
Dirección X-X.
Piso 1
Piso 2
0.01250
0.01250
0.03121
0.03369
Cumple
Cumple
Dirección Y-Y
Piso 1
Piso 2
0.01250
0.01250
0.04823
0.04823
Cumple
Cumple
4.3. Fuerza Cortante Basal y Fuerzas Cortantes por Piso
4.3.1
Peso Sísmico
Según la norma E.030, en el artículo 26, el porcentaje de carga viva corresponde al 25%
por ser una edificación de Categoría C y, además, en la azotea también se considera el mismo
porcentaje (Tabla 4.9). Entonces, el peso de la edificación es de 207.25 Tonf.
Tabla 4.9 Porcentaje de Carga de Viva según el Uso de la Edificación
Estimación de Peso
Categoría
% de CV
A
50
B
50
C
25
Depósitos
80
Azoteas y Techos
25
41
4.3.2
Cortante Basal
Se utiliza la siguiente expresión, de acuerdo con la norma E. 030, 𝑉𝑉 =
𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍
𝐶𝐶
tiene que cumplir que 𝑅𝑅 ≥ 0.11.
𝑅𝑅
𝑃𝑃 ; donde se
Haciendo los cálculos respectivos tenemos como Cortante Basal V=60.45 Tonf, el cual es
igual en ambas direcciones por ser una edificación regular. Se descarta la irregularidad torsional
debido a que el Drift máximo es 1.6 veces el Drift promedio. Esta relación lo vemos en la Tabla
4.10 en la columna llamada “Ratio” donde vemos un valor máximo de 1.177 veces.
Tabla 4.10 Drifts Máximos sobre los Drifts Promedio por Piso y Dirección
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4.3.3
Output
Case
DRIFT X
DRIFT Y
DRIFT X
DRIFT Y
Case Type
Ítem
Combination
Combination
Combination
Combination
Diaph D2 X
Diaph D2 Y
Diaph D1 X
Diaph D1 Y
Max
Drift
0.000662
0.000211
0.00068
0.000257
Avg Drift
Ratio
0.000631
0.000198
0.000578
0.000244
1.049
1.07
1.177
1.053
Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso
Se presenta las masas concentradas por piso de la edificación en base fija en la Tabla 4.11.
Tabla 4.11 Masa Concentradas en los Diafragmas de la Edificación en Base Fija
Story
Diaphragm
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D2
D1
Mass X
tonf-s²/m
7.99475
10.61687
Mass Y
tonf-s²/m
7.99475
10.61687
Luego se distribuye la fuerza cortante basal en los pisos de la edificación mediante la
siguiente formulación del numeral 28.3 del artículo 28:
Fuerza Inercial en el Piso i:
𝐹𝐹𝑖𝑖 = 𝛼𝛼𝑖𝑖 𝑉𝑉
42
Factor de Cortante Basal en el Piso i:
𝛼𝛼𝑖𝑖 =
Donde, 𝑘𝑘 = �
𝑃𝑃𝑖𝑖 (ℎ𝑖𝑖 )𝑘𝑘
∑𝑛𝑛𝑗𝑗=1 𝑃𝑃𝑗𝑗 �ℎ𝑗𝑗 �
𝑘𝑘
1
; 𝑇𝑇 ≤ 0.5
min(0.75 + 0.5𝑇𝑇 , 2) ; 𝑇𝑇 > 0.5
n: Número de pisos de la edificación
Pi o Pj: Peso Concentrada en el piso i o j
hi o hj: altura total desde el nivel de base hasta el piso i o j
Posteriormente, se realiza los cálculos respectivos y se obtiene los valores resumidos en la
Tabla 4.12.
Tabla 4.12 Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso y por Dirección
Piso
2
1
Wi
(tonf)
78.40
104.12
hi-hi-1
(m)
2.80
2.60
Hj
(m)
5.40
2.60
Wi*Hj
(tonf.m)
423.37
270.70
B
(%Vb)
0.61
0.39
Fi-x
(tonf)
36.87
23.58
Vi-x
(tonf)
36.87
60.45
Fi-y
(tonf)
36.87
23.58
Vi-y
(tonf)
36.87
60.45
4.4. Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones
El Análisis Estructural de la edificación en base fija se realiza en el Software Etabs. Se
realiza el modelo de la edificación en el Software ETABS como se ve en la Figura 4.6.
Figura 4.6 Modelo de la Edificación en Base Fija
43
En el Análisis Modal se obtiene los resultados de la Tabla 4.13. Por lo tanto, el periodo de
base fija es Tf=0.113s.
Tabla 4.13 Resultados de los Primeros 10 Modos del Análisis Modal
Case
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
RITZ
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Period
0.113
0.092
0.076
0.07
0.063
0.054
0.051
0.048
0.047
0.046
UX
84%
1%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
UY
0%
0%
14%
62%
10%
0%
0%
0%
0%
1%
RZ
1%
88%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
Luego, se resumen las fuerzas cortantes dinámicas y estáticas, en la dirección X y en la
dirección Y en la Tabla 4.14.
Tabla 4.14 Cortante Basal por Sismo Estático y Sismo Severo no Escalado
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Output Case
SE X-X Fi (R=3)
SE Y-Y Fi (R=3)
S_SEV X-X (R=3)
S_SEV Y-Y (R=3)
Case Type
LinStatic
LinStatic
LinRespSpec
LinRespSpec
Step Type
Max
Max
Location
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
VX (tonf)
60.45
0.00
47.16
2.85
VY (tonf)
0.00
60.45
2.85
42.83
A continuación, se verifica la cortante basal dinámica sea como mínimo el 80% del análisis
estático, caso contrario, se escala para cumplir la con la normativa (Tabla 4.15).
Tabla 4.15 Relación de Cortantes no Escaladas y Factor de Corrección
Ítem
Din/Esta
Factor de Corrección
Factor Elegido
Din/Esta Corregido
X-X
77.63%
1.03
1.04
0.81
44
Y-Y
70.70%
1.13
1.14
0.81
Debido a que la relación de la cortante basal dinámica y la cortante basal estática es menor
que el 80% (Tabla 4.15), se aplica un factor de corrección a los casos dinámicos y, luego, se obtiene
las cortantes dinámicas escaladas los cuales se resumen en la Tabla 4.16.
Tabla 4.16 Cortante Basal por Sismo Estático y Sismo Severo Escalado
Story
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Output Case
SE X-X Fi (R=3)
SE Y-Y Fi (R=3)
S_SEV X-X (R=3)
S_SEV Y-Y (R=3)
Case Type
LinStatic
LinStatic
LinRespSpec
LinRespSpec
Step Type
Location
Bottom
Bottom
Bottom
Bottom
Max
Max
VX (tonf)
60.45
0.00
48.80
3.31
VY (tonf)
0.00
60.45
3.02
48.72
De esta manera, se obtiene las nuevas relaciones entre el cortante dinámico y el cortante
estático que superan el 80% como se requiere (Tabla 4.17).
Tabla 4.17 Relación de Cortantes Escaladas
Ítem
Din/Esta
X-X
80.73%
Y-Y
80.60%
Una vez finalizado el chequeo del Cortante Basal Mínimo se procede a extraer las fuerzas
internas de los muros (Tabla 4.18).
Tabla 4.18 Resumen de Fuerzas Internas de los Muros del Etabs
PISO
PIER
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1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
Pm
(tonf)
4.31
9.58
2.67
20.90
10.27
26.50
11.44
16.99
6.88
43.22
23.71
53.01
Pg
(tonf)
4.08
8.85
2.53
19.89
9.42
24.85
10.23
15.56
6.39
40.07
21.07
48.56
Ve
(tonf)
2.45
5.10
1.48
7.43
0.44
6.77
3.77
12.93
2.77
11.93
1.11
10.93
45
Me
(tonf.m)
2.05
6.73
1.30
19.43
0.54
22.24
4.89
28.85
3.42
49.69
2.98
52.21
VE
(tonf)
4.90
10.19
2.96
14.86
0.88
13.54
7.53
25.86
5.54
23.85
2.22
21.87
ME
(tonf.m)
4.10
13.45
2.60
38.87
1.07
44.47
9.78
57.70
6.84
99.38
5.96
104.41
A continuación, se presenta la verificación del espesor mínimo y datos geométricos de los
muros de albañilería (Tabla 4.19).
Tabla 4.19 Datos Preliminares y Verificación de Espesor Efectivo Mínimo
PISO
PIER
L(m)
h (m)
t (m)
¿t>=h/20?
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1X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
3X
1Y
2Y
3Y
2.85
2.35
15.3
3.03
14.3
2.85
2.35
15.3
3.03
14.3
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
f'm
(tonf/m2)
650
650
650
650
650
650
650
650
650
650
Luego, se realiza el análisis de carga vertical donde el esfuerzo en el muro σm tiene que ser
menor que el esfuerzo admisible σa (Tabla 4.20).
Tabla 4.20 Análisis de Cargas Verticales
PISO
PIER
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1X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
3X
1Y
2Y
3Y
v'm
(tonf/m2)
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
σm
(tonf/m2)
10.80
8.11
9.76
24.20
13.23
28.67
20.92
20.18
55.90
26.48
σa
(tonf/m2)
93.40
93.40
93.40
93.40
93.40
98.81
98.81
98.81
98.81
98.81
¿σm< σa?
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
Se presenta también el análisis elástico y el control de fisuración de los muros de albañilería
confinada (Tabla 4.21).
46
Tabla 4.21 Análisis Elástico y Control de Fisuración
Piso
Muro
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1X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
3X
1Y
2Y
3Y
¿σm < 0.15f'm? 1/3<=α=VeL/Me<=1
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Vm
(tonf)
0.55Vm
(tonf)
¿Ve<
0.55Vm?
17.02
13.84
90.92
19.27
86.42
18.44
14.73
95.56
21.95
91.87
9.36
7.61
50.01
10.60
47.53
10.14
8.10
52.56
12.07
50.53
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
Se calcula las fuerzas de diseño amplificadas de los muros y se verifica la necesidad de
reforzamiento horizontal (Tabla 4.22).
Tabla 4.22 Fuerzas de Diseño de Muros y Condición de Agrietamiento
MURO
PISO
1X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
3X
1Y
2Y
3Y
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
Fact.Ampl
Fact.Ampl
2<=Vm1/Ve1<=3
Final
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Vu
(tonf)
7.35
4.45
22.28
1.32
20.31
11.30
8.31
35.78
3.33
32.80
Mu
(tonf.m)
6.14
3.90
58.30
1.61
66.71
14.67
10.26
149.08
8.94
156.62
¿Vui>Vmi?
¿σm > 0.05f'm?
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
NO REFORZ
REFOR
NO REFORZ
Luego se realiza la verificación de la resistencia al corte del Edificio de acuerdo al numeral
26.4 del artículo 26 de la Norma E.070:
� 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚 ≥ 𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸
47
Haciendo los cálculos respectivos e incluyendo el aporte de resistencia de cortante de la
placa de concreto armado, se resume los resultados en la Tabla 4.23. Es importante mencionar que
no se realiza los chequeos respectivos al Muro-2X por ser de concreto armado.
Además, la fuerza cortante por sismo severo VE que se utiliza para el chequeo de resistencia
por piso (Tabla 4.23) es el obtenido por el Análisis Modal-Espectral.
Tabla 4.23 Condición de Resistencia por Piso
Ítem
ΣVM (tonf)
VE (tonf)
¿ΣVM>VE?
1er piso
X-X
55.10
48.80
CUMPLE
Y-Y
209.38
48.72
CUMPLE
2do piso
X-X
52.80
30.53
CUMPLE
Y-Y
196.61
28.23
CUMPLE
4.5. Diseño de la Albañilería Confinada
Se realiza el diseño de las columnas de confinamiento y las vigas soleras de los muros de
albañilería confinada según la norma E.070. Se resume los resultados en la Tabla 4.24.
Tabla 4.24 Resultados del Diseño de la Albañilería Confinada en la Edificación en Base Fija.
Muro
Piso
Piso 1
1Y
Piso 2
Piso 1
2Y
Piso 2
Piso 1
3Y
Piso 2
Descripción
Sección
C. Extrema.
C. Interna.
V.S.
C. Extrema.
C. Interna.
V.S
C. Extrema.
C. Interna.
V.S
C. Extrema.
C. Interna.
V.S
C. Extrema.
C. Interna.
V.S
C. Extrema.
C. Interna.
V.S
0.30mx0.25m
0.30mx0.25m
0.30mx0.20m
0.30mx0.25m
0.30mx0.25m
0.30mx0.20m
0.30mx0.25m
0.15mx0.25m
0.30mx0.20m
0.30mx0.25m
0.15mx0.25m
0.30mx0.20m
0.30mx0.25m
0.30mx0.25m
0.30mx0.20m
0.30mx0.25m
0.30mx0.25m
0.30mx0.20m
Acero
Longitudinal
4φ1/2''
4φ1/2''
4φ5/8''
4φ1/2''
4φ3/8'''
4φ3/8'''
2φ3/8''+2φ1/2''
4φ1/2''
4φ3/8'''
2φ3/8''+2φ1/2''
4φ3/8'''
4φ3/8'''
2φ3/8''+2φ1/2''
4φ1/2''
4φ5/8''
2φ3/8''+2φ1/2''
4φ3/8'''
4φ3/8'''
48
Acero Transversal
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,7@0.065 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
Piso 1
1X
Piso 2
Piso 1
3X
Piso 2
C. Extrema.
V.S
C. Extrema.
V.S
C. Extrema.
V.S
C. Extrema.
V.S
0.25mx0.30m
4φ1/2''
0.30mx0.20m
4φ3/8''
0.25mx0.30m
4φ1/2''
0.30mx0.20m
4φ3/8''
0.25mx0.30m 2φ5/8''+2φ1/2''
0.25mx0.20m 2φ3/8''+2φ1/2''
0.25mx0.30m 2φ3/8''+2φ1/2''
0.25mx0.20m
4φ3/8''
3/8’’1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
3/8’’1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
1/4’’1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
4.6. Análisis y Diseño de Vigas
4.6.1
Descripción General
Se realiza el diseño de las siguientes vigas: V-1 (25cmx40cm), V-2 (25cmx30cm), Vb-
1(25cmx20cm), Vb-2(15cmx20cm) como vigas simplemente reforzadas.
4.6.2
Predimensionamiento
El peralte mínimo para elementos no preesforzados simplemente apoyados para evitar el
chequeo por deflexiones es:
Ln
16
, según la norma E.060. Entonces, se realiza una verificación para
las dimensiones ya propuestas como se ve en la Tabla 4.25.
Tabla 4.25 Peralte Mínimo de Vigas Principales y Secundarias
Elemento
V-1
V-2
Luz Máxima
Ln (m)
3.45
2.50
Peralte
mínimo (m)
0.22
0.16
Peralte
escogido (m)
0.40
0.30
Las vigas Vb-1 y Vb-2 por ser elementos de borde de una losa maciza en volado y con una
longitud a ejes de 58cm, se proponen como vigas chatas.
49
4.6.3
Análisis Estructural
Se utiliza el resultado de la envolvente de las combinaciones de carga amplificadas para
fines de diseño de la norma E.060 (Tabla 4.26).
Tabla 4.26 Combinaciones de Carga para el Diseño de Elementos de Concreto Armado
Item
CM
1.4
1.25
1.25
0.9
0.9
Comb 1
Comb 2
Comb 3
Comb 4
Comb 5
Factores de Amplificación
CV
CSX
CSY
1.7
1.25
1
1.25
1
1
1
Luego, se utiliza una envolvente para el máximo momento positivo y negativo (al igual
que los cortantes) según el tipo de viga a usar. Los resultados se visualizan en la Tabla 4.27.
Tabla 4.27 Momentos y Cortantes Máximos en las Vigas de la Edificación en Base Fija
Piso
Piso1
Piso 2
Piso1
Piso 2
4.6.4
Ítem
M+ Max (tonf.m)
M- Max (tonf.m)
M+ Max (tonf.m)
M- Max (tonf.m)
V+ Max (tonf.m)
V- Max (tonf.m)
V+ Max (tonf.m)
V- Max (tonf.m)
Tipo de Viga
V-2
Vb-1
1.75
3.49
1.29
0.24
2.57
0.15
4.1
5.79
2.74
0.38
4.21
0.44
V-1
2.74
3.71
1.57
2.38
5.74
6.84
3.92
3.93
Vb-2
0.12
0.13
0.42
0.26
Diseño por Flexión
Se muestra el diseño manual de la viga V-1 por flexión en la siguiente hoja de cálculo:
50
51
4.6.5
Diseña por Corte
Se muestra el diseño manual de la viga V-1 por corte en la siguiente hoja de cálculo:
52
Resumiendo, obtenemos los resultados de diseño de las vigas en la Tabla 4.28.
Tabla 4.28 Resumen del Diseño de Vigas
Viga
Sección
V-1
V-2
Vb-1
Vb-2
0.25m x 0.40m
0.25m x 0.30m
0.25m x 0.20m
0.15m x 0.20m
Acero
Longitudinal
4φ5/8''
4φ5/8''
4φ8mm
4φ8mm
Acero Transversal
8mm 1@0.05, 4@0.175, Rto. 0.20
8mm 1@0.05, 4@0.125, Rto. 0.20
8mm 1@0.05, Rto. 0.20
8mm 1@0.05, Rto. 0.20
4.7. Análisis y Diseño de Columnas
Se plantea la columna C1 con dimensiones de 25cmx40cm. Se escoge este tipo de columna
para que pueda tener mayor rigidez en la dirección corta de la edificación.
4.7.1
Predimensionamiento
Las cargas gravitacionales máximas se encuentran en la intersección de los ejes 3 y C :
1.1Pservicio
1.1x16.11tonf
=
= 281.29cm2
′
0.3f c
0.3x0.21tonf/cm2
Donde: Pservicio = 100%𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶 + 100%𝑃𝑃𝐶𝐶𝐶𝐶
Se verifica: 25cmx40cm = 1000cm2 > 281.29cm2, por lo tanto, la sección de la columna
está correcta a nivel de servicio.
4.7.2 Análisis Estructural
Se demuestra que algunas columnas del segundo entrepiso (Tabla 4.30) están gobernando
en el diseño por presentar momentos equivalentes al primer entrepiso (Tabla 4.29), esto se debería
a la altura del segundo entrepiso de 2.8m mayor que el primer entrepiso de 2.6m.
53
Tabla 4.29 Combinación de Carga Gobernante de las Columnas de la Edificación en Base Fija del
Primer Piso
Tipo Columna
Eje
X-X
Eje
Y-Y
Acero
C-1
C-1
C-1
C-1
C-1
C-1
1
1
2
3
4
5
B
D
D
C
C
C
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
Columnas 1er piso
Relación
Relación
Demanda/
de
Capacidad
refuerzo
0.3
1.19%
0.27
1.19%
0.2
1.19%
0.27
1.19%
0.2
1.19%
0.34
1.19%
Carga Gobernante
Comb2 1.25(CM+CV)±CSX
Comb2 1.25(CM+CV) ±CSX
Comb2 1.25(CM+CV) ±CSX
Comb3 0.9(CM)±CSX
Comb3 0.9(CM)±CSX
Comb3 0.9(CM)±CSX
Tabla 4.30 Combinación de Carga Gobernantes de las Columnas de la Edificación en Base Fija del
Segundo Piso
Tipo Columna
Eje
X-X
Eje
Y-Y
Acero
C-1
C-1
C-1
C-1
C-1
C-1
1
1
2
3
4
5
B
D
D
C
C
C
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
6-5/8''
4.7.3
Columnas 2do piso
Relación
Relación
Demanda/
de
Capacidad
refuerzo
0.36
1.19%
0.34
1.19%
0.22
1.19%
0.3
1.19%
0.18
1.19%
0.39
1.19%
Carga Gobernante
Comb2 1.25(CM+CV) ±CSX
Comb1 1.4D+1.7L
Comb2 1.25(CM+CV)±CSX
Comb2 1.25(CM+CV)±CSX
Comb2 1.25(CM+CV)±CSX
Comb2 1.25(CM+CV)±CSX
Diseño por Flexocompresión
La cuantía de acero tiene un mínimo y un máximo de 1% y 6%, respectivamente, esto
según la norma E.060. En la Columna Típica C-1 se utiliza 1.19% de cuantía, el cual está
comprendido por 6 varillas de 5/8’’. En la Figura 4.7 se ve que todos los puntos de la demanda se
encuentran dentro del diagrama de interacción con reducción de resistencia.
54
Figura 4.7 Diagrama de Interacción de la Columna C-1
4.7.4
Diseño por Corte
Para el diseño por corte, en primer lugar, se calcula el espaciamiento vertical máximo
permisible, es decir, smax=min (16db longitudinal ,48db transversal, ancho de la columna), siendo
db, diámetro de barra. Luego, la demanda por corte se resume en la Tabla 4.31.
Tabla 4.31 Cortante Máximo en Ambas Direcciones en las Columnas de la Edificación en Base Fija
Piso
Piso1
Piso 2
Dirección
X-X
Y-Y
X-X
Y-Y
Cortante Máximo (tonf)
Inferior
Superior
1.95
1.95
0.67
0.67
2.04
2.04
1.13
1.13
Como la demanda por corte es muy baja, se utiliza estribos de 3/8’’ el cual supera el
mínimo como se muestra en el diseño por corte de la viga V1 ya que la columna presenta la misma
sección transversal de la viga V-1 (25x40). Luego smax=min(25.4cm,45.72cm,25cm), entonces
smax=25cm. Por lo tanto, se utiliza estribos de 3/8’’1@0.05, 4@0.10, 2@0.15 y Rto. @.0.25.
55
4.8. Análisis y Diseño de Placas
Se plantea una placa de corte debido a que se tiene que controlar el movimiento torsional
del edificio, caso contrario, presentaría irregularidad torsional según la Norma E.030.
La placa planteada P-1 tiene una longitud de muro 𝑙𝑙𝑚𝑚 = 2.45𝑚𝑚. Se asume que trabaja
como un elemento independiente; un espesor o ancho 𝑡𝑡 = 0.15𝑚𝑚 y una altura total ℎ𝑚𝑚 = 5.40𝑚𝑚.
4.8.1
Predimensionamiento
Se toma como espesor al espesor del muro de albañilería planteado, e=15cm.
4.8.2
Análisis Estructural
A continuación, se muestra las cargas axiales y momentos de la placa utilizando las
combinaciones normativas en la dirección en X-X (Tabla 4.32) y dirección Y-Y (Tabla 4.33).
Tabla 4.32 Cargas Axiales y Momentos en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección X-X
Ítem
Carga
Sismo en
Dirección X-X
Positiva
Sismo en
Dirección X-X
Negativa
Combinación
1.4CM+1.7CV
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
P (tonf)
24.32
36.97
5.44
29.32
-2.21
36.97
5.44
29.32
-2.21
M2 (tonf.m) M3 (tonf.m)
0.00
0.76
0.00
58.14
0.00
-56.99
0.00
57.63
0.00
-57.50
0.00
-58.14
0.00
56.99
0.00
-57.63
0.00
57.50
Tabla 4.33 Cargas Axiales y Momentos en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección Y-Y
Ítem
Carga
Sismo en
Dirección Y-Y
Positiva
Sismo en
Dirección Y-Y
Negativa
Combinación
1.4CM+1.7CV
1.25(CM+CV) + CSY
1.25(CM+CV) - CSY
0.9(CM) + CSY
0.9(CM) - CSY
1.25(CM+CV) + CSY
1.25(CM+CV) - CSY
0.9(CM) + CSY
0.9(CM) - CSY
P (tonf)
24.32
23.39
19.02
15.73
11.37
23.39
19.02
15.73
11.37
56
M2 (tonf.m)
0.00
0.01
-0.01
0.01
-0.01
-0.01
0.01
-0.01
0.01
M3 (tonf.m)
0.76
4.78
-3.63
4.27
-4.15
-4.78
3.63
-4.27
4.15
Como se aprecia en las tablas anteriores, los datos significativos se dan en la dirección XX, y en la dirección larga del Muro, es decir, en la dirección del momento M3 (Figura 4.8).
Figura 4.8 Ejes Locales de la Placa y Ejes Globales
De la misma manera sucede con las fuerzas cortantes asociadas a la placa, los valores
significativos se dan en la dirección larga, con V2 bajo el sismo en la dirección X-X (Tabla 4.34).
Tabla 4.34 Fuerzas Cortantes en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección X-X
Combinación
1.4CM+1.7CV
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
V2(tonf)
1.89
27.46
-24.21
26.78
-24.89
V3(tonf)
0.01
0.03
-0.01
0.03
-0.01
También se muestran los resultados de las fuerzas cortantes de las combinaciones de carga
bajo el sismo en la dirección Y-Y en la Tabla 4.35.
Tabla 4.35 Fuerzas Cortantes en la Placa P-1 en Primer Piso en la Dirección Y-Y
Combinación
1.4CM+1.7CV
1.25(CM+CV) + CSY
1.25(CM+CV) - CSY
0.9(CM) + CSY
0.9(CM) - CSY
V2(tonf)
1.89
4.13
-0.88
3.45
-1.56
57
V3(tonf)
0.01
0.06
-0.04
0.06
-0.04
4.8.3
Diseño por Flexocompresión
Tomando como fuerza cortante máxima a 𝑉𝑉𝑢𝑢 = 27.46𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 , entonces, se tiene que usar el
siguiente hito normativo para delimitar la cuantía vertical mínima:
𝑉𝑉𝑢𝑢 > 0.27�𝑓𝑓 ′ 𝑐𝑐 . 𝐴𝐴𝑐𝑐𝑐𝑐
Donde: Acw= (peralte efectivo) x (espesor del muro) = 0.8 x 245cm x 15cm = 2940cm2
Luego: 27.46 > 0.27√210 ∗ 2940/1000 = 11.50𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡.
Entonces, según el numeral 11.10.10 de la norma E.060, se tiene que tomar las siguientes
cuantías mínimas:
Cuantía Horizontal: 𝜌𝜌ℎ ≥ 0.0025
Cuantía Vertical: 𝜌𝜌𝑣𝑣 ≥ 0.0025 + 0.5 �2.5 −
Además, debe cumplir que
horizontal.
Se tiene:
ℎ𝑚𝑚
𝑙𝑙𝑚𝑚
ℎ𝑚𝑚
𝑙𝑙𝑚𝑚
ℎ𝑚𝑚
𝑙𝑙𝑚𝑚
� (𝜌𝜌ℎ − 0.0025) ≥ 0.0025
≤ 2 y, que la cuantía vertical no sea menor que la cuantía
5.40𝑚𝑚
= 2.45𝑚𝑚 = 2.2 ≤ 2 , entonces, se toma el valor de 2.
Reemplazando en la condición de cuantía vertical:
𝜌𝜌𝑣𝑣 = 0.0025 + 0.5(2.5 − 2)(0.0025 − 0.0025)  𝜌𝜌𝑣𝑣 ≥ 0.0025.
Entonces, se usa como cuantía horizontal la mínima; 𝜌𝜌ℎ = 0.0025.
Con respecto al espaciamiento de la cuantía vertical, se hará uso de 25cm, el cual cumple
con la condición de ser menor que 3(emuro) y 40cm, es decir, 3x(15cm) = 45cm y 40cm.
58
Entonces, se utiliza acero vertical distribuido de diámetro 1/2'’ @ 25cm como se muestra
en la Figura 4.9.
2 Ø 1/2'' @0.25m
P-1
0.150
2.450
Figura 4.9 Esquema Referencial de la Placa P-1
2∗11∗1.29𝑐𝑐𝑐𝑐2
Donde la cuantía vertical es 𝜌𝜌𝑣𝑣 = 15𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑥𝑥 245𝑐𝑐𝑐𝑐 = 0.0077 ≥ 0.0025
Además, se debe garantizar que la placa en análisis, tenga refuerzo vertical por lo menos
igual al momento de agrietamiento de la sección, siempre en cuando el esfuerzo en la fibra extrema
en tracción producto del efecto combinado de la carga axial Pu y Mu superen el valor de 2�𝑓𝑓 ′ 𝑐𝑐 .
Se usará la siguiente fórmula para calcular el momento solicitado:
𝑀𝑀𝑐𝑐𝑟𝑟 . 𝑦𝑦 𝑃𝑃𝑢𝑢
𝐼𝐼
𝑃𝑃𝑢𝑢
− = 2�𝑓𝑓 ′ 𝑐𝑐 → 𝑀𝑀𝑐𝑐𝑐𝑐 = �2�𝑓𝑓 ′ 𝑐𝑐 + �
𝐼𝐼
𝐴𝐴
𝑦𝑦
𝐴𝐴
Aplicando la fórmula anterior, se obtiene los datos resumidos en la Tabla 4.36.
Tabla 4.36 Comparación de Momento de Demanda y de Agrietamiento en la Dirección X-X
Ítem
Sismo en
Dirección XX Positiva
Sismo en
Dirección XX Negativa
Combinación
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
P
(tonf)
36.97
5.44
29.32
-2.21
36.97
5.44
29.32
-2.21
M3
(tonf.m)
58.14
-56.99
57.63
-57.50
-58.14
56.99
-57.63
57.50
59
Magr
(tonf.m)
58.59
-45.71
55.46
-42.59
-58.59
45.71
-55.46
42.59
Magr > M3
VERDADERO
FALSO
FALSO
FALSO
VERDADERO
FALSO
FALSO
FALSO
Por lo tanto, los puntos de la demanda de carga-momento final en la dirección X-X que se
ubica en el diagrama de interacción de la placa se resumen en la Tabla 4.37.
Tabla 4.37 Puntos de Combinación de Demanda Final en la Dirección X-X
Ítem
Carga
Sismo en
Dirección XX Positiva
Sismo en
Dirección XX Negativa
Combinación
1.4CM+1.7CV
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
1.25(CM+CV) + CSX
1.25(CM+CV) - CSX
0.9(CM) + CSX
0.9(CM) - CSX
P
(tonf)
24.32
36.97
5.44
29.32
-2.21
36.97
5.44
29.32
-2.21
M3
(tonf.m)
0.76
58.59
-56.99
57.63
-57.50
-58.59
56.99
-57.63
57.50
Al ubicar los puntos y se verifica que están dentro de la envolvente del diagrama de
interacción reducido como se aprecia en la Figura 4.10.
Diagrama de Interacción
800.00
Carga Axial
Nominal Máxima
Carga Axial
Última Máximo
Combinaciones
700.00
Fuerza Axial (tonf)
600.00
500.00
400.00
300.00
200.00
100.00
0.00
-250.00
-100.00
-200.00
-150.00
-50.00
50.00
150.00
250.00
C.I. Nominal
Derecha
C.I. Reducido
Derecha
C.I. Nominal
Izquierda
C.I. Reducido
Izquierda
Momento (tonf.m)
Figura 4.10 Diagrama de Interacción de la Placa P-1
Por otro lado, la norma nos menciona la necesidad de usar elementos de borde en los
extremos según la siguiente expresión:
60
𝑐𝑐 ≥
𝑙𝑙𝑚𝑚
𝛿𝛿
600 � 𝑢𝑢 �
ℎ𝑚𝑚
Donde: 𝑙𝑙𝑚𝑚 ; longitud de muro en plano horizontal, ℎ𝑚𝑚 ; altura total del muro, 𝛿𝛿𝑢𝑢 ; desplazamiento
lateral inelástico al nivel de ℎ𝑚𝑚 en el sismo de diseño, además el valor de
menor que 0.005.
𝛿𝛿𝑢𝑢
ℎ𝑚𝑚
no debe tomarse
Entonces, se tiene el desplazamiento elástico máximo por parte de la combinación de carga
1.25 (CM+CV) + CSX de 1.36mm que luego se multiplica por 0.75R (R=3), entonces, obtenemos
el desplazamiento inelástico máximo 𝛿𝛿𝑢𝑢 = 3.06𝑚𝑚𝑚𝑚.
𝛿𝛿
3.06𝑚𝑚𝑚𝑚
Luego, ℎ 𝑢𝑢 = 5400𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0.00057 < 0.005 ,
𝑚𝑚
Se toma 0.005 como valor final a la expresión anterior.
Se halla el valor de c asociado a la carga axial última de la combinación de carga donde se
obtuvo el máximo desplazamiento inelástico, es decir, la combinación de carga 1.25 (CM+CV) +
CSX. Dicho valor es 𝑃𝑃𝑢𝑢 = 36.97𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 entonces, se busca el valor de c asociada a la carga axial de
resistencia 𝑃𝑃𝑛𝑛 = 𝑃𝑃𝑢𝑢 = 36.97𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡.
Realizando iteraciones mediante una plantilla de Excel se obtiene un valor de c=0.335m:
𝑐𝑐 ≥
𝑙𝑙𝑚𝑚
2.45𝑚𝑚
→ 0.335𝑚𝑚 ≥
→ 0.335𝑚𝑚 ≥ 0.817𝑚𝑚 = 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
𝛿𝛿𝑢𝑢
(0.005)
600
∗
600 � �
ℎ𝑚𝑚
Por consecuencia, no requiere el uso de elementos de borde.
61
4.8.4
Diseño por Corte
La cortante de diseño por corte se calcula mediante una amplificación de la cortante última
obtenida en el análisis según la normativa como sigue:
𝑉𝑉𝑢𝑢 = 𝑉𝑉𝑢𝑢𝑢𝑢 �
𝑀𝑀𝑛𝑛
�
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑢𝑢
Donde: 𝑉𝑉𝑢𝑢𝑢𝑢 es; cortante amplificado del análisis, 𝑀𝑀𝑛𝑛 ; momento nominal asociada a la
𝑀𝑀
combinación de carga de análisis y 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑢𝑢 ; momento amplificado del análisis, además, 𝑀𝑀 𝑛𝑛 ≤ 𝑅𝑅 .
𝑢𝑢𝑢𝑢
Luego, seguimos tomando el caso más crítico de la combinación 1.25(CM+CV) + CSX
para proyectar los momentos nominales asociadas a esta como se ve en la Figura 4.11.
Diagrama de Interacción
750.00
650.00
Fuerza Axial (tonf)
550.00
Carga Axial
Nominal Máxima
Carga Axial
Última Máximo
Combinaciones
450.00
350.00
C.I. Nominal
Derecha
C.I. Reducido
Derecha
C.I. Nominal
Izquierda
250.00
150.00
50.00
-250.00
-50.00
-150.00
-150.00
-50.00
50.00
150.00
250.00
Momento (tonf.m)
Figura 4.11 Proyección de Mn para el Cálculo de la Fuerza Cortante de Diseño
Luego, obtenemos como momento resistente nominal, 𝑀𝑀𝑛𝑛 = 104.56𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡. 𝑚𝑚 y
reescribiendo los valores obtenidos en el apartado de análisis estructural de la placa, tenemos los
62
valores 𝑉𝑉𝑢𝑢𝑢𝑢 = 27.46𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 y 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑢𝑢 = 58.14𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡. 𝑚𝑚 . Realizando una previa verificación de la
siguiente relación:
𝑀𝑀𝑛𝑛
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑢𝑢
≤ 𝑅𝑅 →
104.56𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡.𝑚𝑚
58.14𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡.𝑚𝑚
= 1.798 ≤ 3 VERDADERO
Entonces, calculando la cortante de diseño:
𝑉𝑉𝑢𝑢 = 27.46𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡(1.798) = 49.37𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡
Según el artículo 21.9.5.3, esta fuerza cortante amplificada se debe utilizar para el diseño
de los dos primeros pisos de la edificación, es decir, la altura total de la edificación.
Se presenta a continuación, las hojas de cálculo del diseño de corte y la verificación por
corte fricción:
63
64
65
4.9. Análisis y Diseño de Losas
4.9.1
Descripción General
Se utilizan losas aligeradas unidireccionales con el sentido de armado en dirección
horizontal por tener la mayor cantidad de muros. Además, se utiliza losa maciza de dimensiones
pequeñas en el volado e interior de la edificación.
Se verifica un peralte mínimo para evitar el cálculo de deflexiones: Losas con un extremo
continuo (Tabla 9.1 de la Norma E.060).
3.3m
Ln
=
= 0.178m
18.5 18.5
Entonces, la altura asumida h = 0.20m es correcta
4.9.2
Análisis Estructural
Se realiza el análisis estructural en el Software SAFE mediante franjas de 0.40m (Figura
4.12), de los cuales se hace lectura de los momentos y cortantes de la losa aligerada.
Figura 4.12 Esquema de Diagrama de Momentos (izquierda) y Cortantes (derecha) de las Franjas del 1er
piso
66
Resumiendo, los resultados de los momentos máximos en la losa aligerada y losa maciza
(Tabla 4.38) y de las cortantes máximas de los mismos elementos estructurales (Tabla 4.39).
Tabla 4.38 Momentos Máximos Positivos y Negativos por Piso y Tipo de Losa
Piso
Demanda
Piso1
Piso1
Piso 2
Piso 2
M+ Max (tonf.m)
M- Max (tonf.m)
M+ Max (tonf.m)
M- Max (tonf.m)
Losa Aligerada Losa Maciza
0.33
0.52
0.19
0.28
0.03
0.06
0.4
0.05
Tabla 4.39 Cortantes Máximas por Piso y Tipo de Losa
4.9.3
Piso
Demanda
Piso1
Piso 2
V Max (tonf.m)
V Max (tonf.m)
Losa Aligerada Losa Maciza
0.77
0.48
0.3
0.6
Diseño por Flexión
Se muestra el diseño por flexión de la losa aligerada del primer piso, el cual se replicará
para la losa aligerada del 2do piso.
Con respecto a la losa maciza, debido a sus dimensiones pequeñas se le da un refuerzo
mínimo de 3/8’’ a doble malla en la parte superior e inferior a 25cm cada uno.
A continuación, se presenta las hojas de cálculo de diseño por flexión de la losa aligerada
del primer piso con el momento máximo positivo y momento máximo negativo:
67
68
Entonces se hará uso de acero de 1/2’’ de diámetro en los apoyos y acero de 3/8’’ de
diámetro en los centros de luz. Adicionalmente, en la dirección perpendicular al refuerzo principal
se tiene que distribuir el refuerzo mínimo de temperatura: Atemp = 0.0018*100cm*5cm=0.90cm2,
entonces se colocará acero de 6mm de diámetro cada 25cm.
69
4.9.4
Diseño por Corte
Se presenta la hoja de cálculo del diseño por corte de la losa aligerada del primer piso.
Por lo tanto, se hará uso de un refuerzo tipo S de 1ϕ6mm en cada extremo de la losa
aligerada, en cambio, en el segundo piso no se hará uso de dicha distribución de acero.
70
4.10. Análisis y Diseño de la Cimentación
4.10.1 Descripción General
La cimentación comprende cimientos corridos (Figura 4.13). y zapatas aisladas y, además,
se considera una capacidad portante neta de 2.0 kgf/cm2.
0.15
NFP=+0.10
0.80
0.40
NTN=+-0.00
NFC=-1.00
0.40
CORTE 3-3
ESC. 1/25
Figura 4.13 Esquema de Cimiento Corrido
4.10.2 Análisis Estructural
4.10.2.1 Cimiento Corrido
Se toma como peso de servicio al esfuerzo máximo de los muros del primer piso que se
encuentra en la Tabla 4.20. Por lo tanto, el esfuerzo máximo se presenta en el muro 2Y de
55.90tonf/m2 con un espesor de 0.14m, por lo que, en carga lineal tendremos 7.83tonf/m.
Dimensionamiento por esfuerzos admisibles:
𝜎𝜎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝜎𝜎𝑚𝑚 =
7.83𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚
7.83𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚
7.83𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚
→ 𝐵𝐵 =
=
= 0.39𝑚𝑚
𝜎𝜎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎
20𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚2
1𝑚𝑚 ∗ 𝐵𝐵
71
Se elige un ancho de 0.50m bajo muros portantes y 0.40m bajo muros no portantes.
4.10.2.2 Zapata
Se utiliza la misma carga máxima de servicio con la que se realiza el Predimensionamiento
de la columna, P=16.11tonf. Por lo tanto, de la misma forma se dimensiona por esfuerzos
admisibles sabiendo que recibimos una columna de 25cm x 40cm y, adicionalmente, obtener
longitudes de volado iguales en ambos sentidos ya que se trata de zapatas aisladas concéntricas.
A continuación, se muestra la hoja de cálculo para el dimensionamiento de la zapata por
esfuerzos admisibles:
72
4.10.2.3 Verificación por Corte y Punzonamiento
No se realiza el chequeo por corte y Punzonamiento del cimiento corrido ya que la mitad
del peralte es mayor que el volado, condición normativa para evitar dicho chequeo. Por lo tanto,
se realiza el chequeo solo en la zapata más cargada, de la cual sólo se presentan del tipo
concéntrica.
A continuación, se presenta las hojas de cálculo para el dimensionamiento de peralte por
punzonamiento y dimensionamiento de peralte por corte:
73
74
4.10.2.4 Chequeo de esfuerzos admisibles
Se verifica por esfuerzos admisibles en el programa SAFE. El plano de cimentación con la
6
7
6
7
A
A
B CD
B CD
E
E
5
5
3
3
4
2
2
4
1
1
distribución de los elementos se aprecia en la Figura 4.14.
Figura 4.14 Esquema de Cimentaciones de EBF
Se realiza el chequeo por esfuerzos admisibles aplicando las combinaciones de cargas
mencionados como se ven desde la Figura 4.15 hasta la Figura 4.19.
Figura 4.15 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0 CV en EBF
75
Figura 4.16 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV+0.8CSX en EBF
Figura 4.17 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV-0.8CSX en EBF
76
Figura 4.18 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV+0.8CSY en EBF
Figura 4.19 Presiones Actuantes debido al Combo CM +CV-0.8CSY en EBF
4.10.3 Diseño Estructural
Se crea las combinaciones de carga de diseño de la norma E.060: 1) 1.4CM + 1.7CV 2)
1.25CM + 1.25CV ± CS y 3) 0.9CM ± CS. Se resume los máximos momentos positivos y negativos
de las zapatas concéntricas y zapatas combinadas, en la Tabla 4.40 y Tabla 4.41, respectivamente.
77
Tabla 4.40 Momento Máximo Positivo y Negativo en la Zapata Concéntrica de la Edificación en Base
Fija
Piso
Dirección X-X
Dirección Y-Y
Momento
M Max + (tonf.m)
M Max - (tonf.m)
M Max + (tonf.m)
M Max - (tonf.m)
Valor
3.0
3.1
2.2
3.7
Tabla 4.41 Momento Máximo Positivo y Negativo en la Zapata Combinada de la Edificación en Base Fija
Piso
Dirección X-X
Dirección Y-Y
Momento
M Max + (tonf.m)
M Max - (tonf.m)
M Max + (tonf.m)
M Max - (tonf.m)
Valor
2.2
8.1
3.4
3.4
A continuación, se adjunta las hojas de cálculo de diseño a flexión de las zapatas simples
y la zapata combinada. La primera hoja corresponde al diseño de la zapata concéntrica, la segunda
hoja al diseño de la zapata combinada con el máximo momento positivo y la tercera hoja al diseño
de la zapata combinada con el máximo momento negativo.
78
79
80
Por lo tanto, se usará acero superior e inferior de 5/8’’ de diámetro cada 20cm a doble
malla, tanto para zapatas concéntricas como combinadas.
81
4.11. Análisis y Diseño de la Escalera
4.11.1 Descripción General
La presente escalera tiene forma de U, además, se idealiza la escalera como una losa de
espesor promedio constante, luego, se diseña como si fuera una viga simplemente apoyada.
4.11.2 Análisis Estructural y Diseño por Flexión y Corte
Los cálculos respectivos al apartado se realizan en el primer tramo como sigue:
82
83
84
Por lo tanto, se usará como refuerzo superior de 3/8’’ @0.25, refuerzo inferior de 1/2’’ @0.25 y
refuerzo por temperatura de 3/8’’ @0.25 para todos los tramos.
85
5.
CAPITULO V: ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA EDIFICACIÓN CON
UFREI
5.1. Generalidades
Se hace uso del mismo modelo previamente analizado para base fija y, luego, se inserta un
sistema de aislamiento sísmico, el cual consiste en 24 aisladores del tipo UFREI.
El máximo desplazamiento relativo que puede presentar el UFREI escogido antes de llegar
a su inestabilidad por rigidez negativa, es aproximadamente, 2.5 veces la altura total de la capa de
goma, por lo que, se usará este valor como el desplazamiento máximo total DMT de la norma E.031
en nuestro sistema de aislamiento, por ende, queda definido el máximo periodo de la edificación
con base aislada, por otro lado, el mínimo periodo queda delimitada por la aceleración absoluta
objetivo, el cual, por funcionalidad continua es 0.3g, para así evitar daños tanto de los componentes
estructurales, como los no estructurales.
En relación con el comportamiento del aislador, se utiliza el modelo histérico PivoteElástico por su margen de error mínimo con respecto a resultados experimentales del mismo
aislador que se usará en esta investigación. Este modelo consiste en la rigidez equivalente de un
sistema en paralelo de un modelo de resorte no lineal y un modelo de elemento pivote bilineal.
Estos elementos mencionados se abordan en el apartado de diseño del aislamiento sísmico.
En cuanto a las propiedades lineales del aislador UFREI, se realiza una construcción de un
modelo bilineal compatible con el modelo Pivote-Elástico, y luego, mediante la aplicación del
Artículo 36 de la norma E.031 se calcula la rigidez efectiva de un aislador.
5.1.1
Normas
Normativas del Reglamento Nacional de Edificaciones: E.020, E.030, E031, E060 y E.070.
86
5.1.2
Propiedades de los Materiales
Los mismos de la vivienda en base fija y, adicionalmente:
Aisladores UFREI
Los aisladores UFREI tiene como material elastomérico a la Goma Neopreno y material
de Reforzamiento a la Fibra de Carbono Bidireccional. La geometría y las principales propiedades
mecánicas del aislador se detallan en la Tabla 5.1, además, se resume el factor de forma y la
relación de aspecto en la Tabla 5.2.
Tabla 5.1 Propiedades Geométricas del UFREI
Ítem
L (mm)
B (mm)
H (mm)
Hr (mm)
tf (mm)
ti (mm)
te (mm)
G (MPa)
D (Shore A)
Descripción
Longitud
Ancho
Altura Total
Altura de Goma
Matriz de Fibra
Capa de Goma Interior
Capa de Goma Exterior
Módulo de Corte
Dureza
Valor
364.80
249.60
134.10
114.30
3.30
19.05
9.53
0.30
40.00
Tabla 5.2 Relación de Aspecto y Factor de Forma del UFREI
Descripción
Símbolo
Largo
a
Ancho
b
Espesor de Capa de Goma
t
Altura Total
H
Relación de Aspecto Largo
rx
Relación de Aspecto Ancho
ry
Factor de Forma
S
5.1.3
Valor
364.8
249.6
19.05
134.1
2.7
1.9
3.9
Cargas Unitarias
Las mismas que la edificación de vivienda en base fija.
87
Unidad
mm
mm
mm
mm
5.1.4
Esquemas de Muros
La distribución de muros portantes se mantiene igual que en base fija, con la excepción de
la placa de concreto armado que pasa a ser un muro de albañilería confinada de 25cm.
5.1.5
Esquema de Distribución de Aisladores
A continuación, se muestra el modelo de la edificación realizado en el programa ETABS
(Figura 5.1).
Figura 5.1 Modelado de la Edificación con Base Aislada
Se muestra 2 esquemas de la distribución final de los aisladores según su ubicación en
planta, un con la losa técnica (Figura 5.2) y otro solo con el sistema de vigas superiores (Figura
5.3).
Figura 5.2 Distribución de los UFREI con la Losa Técnica
88
Figura 5.3 Distribución de los UFREI con el Sistema de Vigas Superiores
La codificación para los aisladores en la edificación aislada se detalla en la Figura 5.4 y,
luego, su ubicación geométrica de todos los aisladores respecto al aislador A37 en la Tabla 5.3.
Figura 5.4 Codificación de los UFREI
Tabla 5.3 Ubicación Geométrica de los Aisladores
UniqueName
A01
A02
A03
A04
A05
A06
A07
Story
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
X
0.00
2.85
4.00
6.85
0.00
2.85
4.00
Y
15.30
15.30
15.30
15.30
11.55
11.55
11.55
UniqueName
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
89
Story
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
X
0.00
3.45
6.85
0.00
2.38
3.45
6.85
Y
6.50
6.50
6.50
4.00
4.00
4.00
4.00
A08
A09
A10
A11
A12
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
6.85
0.00
3.45
4.50
6.85
11.55
8.90
8.90
8.90
8.90
A20
A21
A22
A23
A24
BASE
BASE
BASE
BASE
BASE
3.45
3.45
6.85
0.00
3.45
3.03
1.00
1.00
0.00
0.00
5.2. Diseño del Aislamiento de Tipo UFREI
Para realizar un análisis estático se tiene que cumplir con todos los requisitos del Articulo
17 de la Norma E0.31. El procedimiento usado en esta investigación se resume en el diagrama de
flujo mostrado en la Figura 5.5.
5.2.1
Elección del Aislador
El aislador elegido es el UFREI debido a sus propiedades de disipación de energía
equivalentes al de un aislador de goma de alto amortiguamiento convencional y, además, por su
menor impacto económico tanto en su producción como en su instalación en una edificación.
Para construir la curva histérética real del modelo Pivote-Elástico, se construye dos
graficas; la curva esqueleto del elemento pivote bilineal (BP) y el resorte no lineal (NE); los cuales
relacionadas en paralelo; se suman y, dan como resultado el modelo pivote-elástico (Figura 5.6).
90
Figura 5.5 Diagrama de Flujo para el Análisis Estático del Sistema de Aislamiento Sísmico
Figura 5.6 Definición de Modelo Pivote-Elástico (Osgooei, 2016)
91
La fuerza del resorte no lineal FNE en un desplazamiento u se expresa como:
𝐹𝐹𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑎𝑎1 𝑢𝑢 + 𝑎𝑎2 𝑢𝑢3 + 𝑎𝑎3 𝑢𝑢5 + 𝑎𝑎4 𝑢𝑢7
Donde los 𝑎𝑎𝑖𝑖 son los parámetros polinomiales, la rigidez efectiva se calcula como:
𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
5.6.
𝐾𝐾1 + 𝑎𝑎1 + 𝑎𝑎2 𝑢𝑢2 + 𝑎𝑎3 𝑢𝑢4 + 𝑎𝑎4 𝑢𝑢6 , 𝑢𝑢 < 𝑢𝑢𝑦𝑦
𝑢𝑢𝑦𝑦
=�
�
(𝐾𝐾1 − 𝐾𝐾2 ) + 𝐾𝐾2 + 𝑎𝑎1 + 𝑎𝑎2 𝑢𝑢2 + 𝑎𝑎3 𝑢𝑢4 + 𝑎𝑎4 𝑢𝑢6 , 𝑢𝑢 ≥ 𝑢𝑢𝑦𝑦
𝑢𝑢
Donde 𝐾𝐾1 , 𝐾𝐾2 , y 𝑢𝑢𝑦𝑦 son los parámetros del modelo pivote bilineal como se ve en la Figura
El amortiguamiento efectivo del modelo para 𝑢𝑢 ≥ 𝑢𝑢𝑦𝑦 es dado por:
𝛽𝛽𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 =
�3𝐾𝐾1 𝑢𝑢𝑦𝑦 + 𝐾𝐾2 𝑢𝑢 − 𝐾𝐾2 𝑢𝑢𝑦𝑦 �(𝐾𝐾1 − 𝐾𝐾2 )�𝑢𝑢 − 𝑢𝑢𝑦𝑦 �
2𝜋𝜋𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝐾𝐾1 𝑢𝑢2
La idea principal es calcular los parámetros (o constantes) que mejor se ajustan a la rigidez
efectiva y amortiguamiento de los datos experimentales (Tabla 5.4).
Tabla 5.4 Resultado de Ensayos Experimentales del UFREI
u/tr
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
keff x (tr/GA)
Largo
Ancho
0.989
0.792
0.662
0.578
0.49
0.537
0.547
0.853
0.651
0.51
0.416
0.31
0.35
0.374
Largo
0.12
0.119
0.109
0.103
0.104
0.086
0.086
βeff
Ancho
0.132
0.14
0.136
0.137
0.148
0.118
0.111
Para el cálculo de los parámetros se realiza ecuaciones en simultáneo. Los cálculos para
los parámetros del modelo pivote-elástico a lo largo se adjuntan en el apartado de Anexos.
Se muestra los parámetros del modelo pivote-elástico a lo largo y ancho en la Tabla 5.5
92
Tabla 5.5 Parámetros del Modelo Pivote-Elástico
Parámetro
K1 x (tr /GA)
K2 x (tr /GA)
uy /tr
a1 x ( tr /GA)
a2 x ( t3r /GA)
a3 x ( t5r /GA)
a4 x ( t6r /GA)
Largo
1.265
0.249
0.080
4.269E-01
-2.511E-01
7.946E-02
-6.956E-03
Ancho
1.000
0.128
0.125
3.507E-01
-2.431E-01
7.495E-02
-6.383E-03
Se realiza el cálculo de Keff y βeff,, dichos valores se resumen en de la Tabla 5.6.
Tabla 5.6 Rigidez Efectiva y Amortiguamiento Efectivo a lo Largo y a lo Ancho con
los Parámetros del Modelo Pivote Elástico
u/tr
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
Keff
0.986
0.781
0.667
0.579
0.488
0.538
0.545
Largo
βeff
0.122
0.112
0.107
0.108
0.109
0.089
0.082
Keff
0.900
0.641
0.510
0.413
0.311
0.351
0.372
Ancho
βeff
0.121
0.137
0.138
0.143
0.150
0.114
0.096
Y luego, comparando los valores calculados (modelo propuesto) con los valores
experimentales, obtenemos las relaciones de la Tabla 5.7.
Tabla 5.7 Relación de las Rigideces Efectivas y Amortiguamientos Efectivos con los Datos
Experimentales
u/tr
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
Keff-modelo / Keff-experimental
Largo
Ancho
1.00
1.05
0.99
0.98
1.01
1.00
1.00
0.99
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
93
βeff-modelo / βeff-experimental
Largo
Ancho
1.02
0.91
0.94
0.98
0.99
1.01
1.05
1.04
1.04
1.01
1.04
0.96
0.96
0.87
Luego, se grafica la curva fuerza-desplazamiento (FNE) del resorte no lineal y la curva
esqueleto del modelo pivote-bilineal variando el desplazamiento normalizado desde -2.5 hasta 2.5
(Figura 5.7).
2.0
1.5
Fuerza (tonf)
1.0
0.5
0.0
-30.0 -25.0 -20.0 -15.0 -10.0 -5.0
-0.5 0.0
RNL ANCHO
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
RNL LARGO
-1.0
-1.5
-2.0
Desplazamiento (cm)
Figura 5.7 Grafica F vs D del Resorte no Lineal a lo Largo y lo Ancho del UFREI
Luego, para el trazo de las curvas esqueleto (backbone) a lo largo y a lo ancho (Figura 5.8).
2.0
1.5
Fuerza (tonf)
1.0
0.5
-30.0
-20.0
0.0
-10.0 -0.5 0.0
BACKBONE ANCHO
10.0
20.0
30.0
BACKBONE LARGO
-1.0
-1.5
-2.0
Desplazamiento (tonf)
Figura 5.8 Grafica F vs D del Backbone a lo Largo y a lo Ancho del UFREI
Después se implementa los modelos en elementos tipo “links” creados en el software Etabs
para luego realizar un ensayo de carga cíclica computacional, y así, validar el modelo de la curva
histerética.
94
Los ejes locales del aislador y los ejes globales se preentan en la Figura 5.9. Además, las
definiciones de los modelos de pivote bilineal a lo largo se ven en la Figura 5.10, la del pivote
bilineal a lo ancho en la Figura 5.11, y finalmente, de los resortes no lineales tanto a lo largo como
a lo ancho en la Figura 5.12.
Figura 5.9 Ejes Locales del Link y Ejes Globales del Sistema
Figura 5.10 Definición del Modelo Pivote Bilineal a lo Largo en Dirección Local U2
95
Figura 5.11 Definición del Modelo Pivote Bilineal a lo Ancho en Dirección Local U3
Figura 5.12 Definición del Modelo de Resorte no Lineal a lo Largo en Dirección Local U2
(izquierda) y a lo Ancho en Dirección Local U3 (derecha)
96
Luego, se asigna desplazamientos unitarios en la parte superior del link y, además, se crea
un desplacigrama cíclico (Figura 5.13).
Figura 5.13 Asignación de Desplazamiento Unitario en Dirección X-X y Y-Y (Izquierda) y Definición del
Desplacigrama para el Ensayo Lateral del UFREI (Derecha)
Mediante un análisis tiempo-historia se obtiene la gráfica para el modelo final a lo largo y
a lo ancho (Figura 5.14)
Figura 5.14 Tiempo Historia del Modelo Pivote-Elástico a lo Largo (Izquierda) y a lo Ancho (Derecha)
97
5.2.2
Curva Bilineal
Entonces, al construir la curva bilinial, obtenemos los parámetros dinámicos de la curva
histérética bilineal a lo largo (Tabla 5.8) y su gráfica (Figura 5.15).
Tabla 5.8 Propiedades Dinámicas de la Curva Histérética Bilineal Nominal del UFREI a lo Largo
Ítem
DM
tr
u/tr
K1
k2
Keff
uy
Fy
Qd
EDC
βeff
Valor
20.95 cm
7.62 cm
2.75
59.49 tonf/m
10.64 tonf/m
13.31 tonf/m
1.14 cm
0.68 tonf
0.56 tonf
0.44 tonf.m
12.05%
5
4
Fuerza (tonf)
3
-30
2
1
-20
-10
0
-1 0
PIVOTE-ELASTICO LARGO
10
20
30
CURVA BILINEAL LARGO
-2
-3
-4
-5
Desplazamiento u (cm)
Figura 5.15 Curva Histérética Bilineal al Desplazamiento Máximo DM del UFREI a lo Largo
Luego, de forma similar obtenemos las propiedades dinámicas de la curva bilineal a lo
ancho (Tabla 5.9) y su respectiva gráfica (Figura 5.16).
98
Tabla 5.9 Propiedades Dinámicas de la Curva Histérética Bilineal Nominal del UFREI a lo Ancho
Ítem
DM
tr
u/tr
K1
k2
Keff
uy
Fy
Qd
EDC
β
Valor
20.95 cm
7.62 cm
2.75
48.12 tonf/m
6.45 tonf/m
8.72 tonf/m
1.14 cm
0.55 tonf
0.48 tonf
0.38 tonf.m
15.70%
3
Fuerza (tonf)
2
-30
1
-20
-10
0
-1
PIVOTE ELASTICO ANCHO
0
10
20
30
CURVA BILINEAL ANCHO
-2
-3
Desplazamiento u (cm)
Figura 5.16 Curva Histérética Bilineal al Desplazamiento Máximo DM del UFREI a lo Ancho
Luego, para el diseño de la edificación con base aislada se usará las respuestas más críticas
del sistema de aislamiento sísmico en el desplazamiento máximo, como se indica el numeral 13.6
del artículo 13 de la Norma E.031.
Se considera los límites superiores y el límite inferior de las propiedades del sistema de
aislamiento sísmico. Dicho aislador lo clasificamos como un aislador de alto amortiguamiento en
la CLASE II. (Tabla 5.10).
99
Tabla 5.10 Factores de Modificación Máximo y Mínimo de las Propiedades de los Dispositivos clase II
Aislador
Interfaz sin
Interfaz
de bajo
Lubricación Lubricada amortigua
miento
Variable
Mínimo Factor
de Modificación
λmax
Máximo Factor
de Modificación
λmin
5.2.3
Aislador Aislador
de
de
Aislador de
Aislador
caucho
caucho
Alto
de Alto
con
con
Amortiguam Amortigua
núcleo
núcleo
iento
miento
de plomo de plomo
u o Qd
u o Qd
K
Kd
Qd
Kd
Qd
2.1
3.2
1.8
1.8
1.8
2.2
1.8
0.6
0.6
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
Periodo Objetivo y Amortiguamiento Objetivo
La rigidez efectiva asociada a la curva bilineal es:
𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 (∆) =
𝑄𝑄𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 ∆
∆
Donde: Keff es; Rigidez efectiva, Qd; Fuerza Característica, Kd; Rigidez Inelástica y ∆;
desplazamiento del aislador.
Luego, se plantea un periodo objetivo de 2.15s y con una estimación del peso del piso
técnico y, después. con una estimación real, para luego aplicar la formula (7) de la normativa
E.031; de esta forma obtenemos la rigidez efectiva del sistema de aislamiento sísmico (Tabla 5.11).
𝑇𝑇𝑀𝑀 = 2𝜋𝜋�
𝑃𝑃
4𝜋𝜋 2 𝑃𝑃
4𝜋𝜋 2 (307.25𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡)
→ 𝐾𝐾𝑀𝑀 =
=
= 267.58𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚
𝐾𝐾𝑀𝑀 𝑔𝑔
𝑇𝑇𝑀𝑀 2 𝑔𝑔 (2.15𝑠𝑠)2 9.8067𝑚𝑚/𝑠𝑠 2
Y luego, la rigidez efectiva promedio de cada aislador es:
𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 =
𝐾𝐾𝑀𝑀 267.58𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚 11.15𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡
=
=
/𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑁𝑁
24 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎
𝑚𝑚
100
Se distribuye la misma cantidad de aisladores con disposición a lo largo en dirección X-X
como en la dirección Y-Y, la rigidez efectiva promedio corresponde; al promedio entre la rigidez
efectiva del UFREI a lo largo y a lo ancho; ambos calculados en el desplazamiento máximo DM.
Tabla 5.11 Cálculos Preliminares de la Rigidez Efectiva Necesaria
Descripción
Peso Total sin Piso Técnico
Peso Total
Masa Total sin Piso Técnico
Masa Total
Número de aisladores
Periodo en Base fija
Periodo en Base aislada Objetivo
Tf Veces del Periodo Aislado
Rigidez Efectiva del Sistema
Rigidez Efectiva Promedio Necesario
Ítem
Ps
P
Ms
M
Nº
Tf
Tais
Tais
KM
Keff
Valor
208.40 tonf
307.25 tonf
21.25 tonf.s2/m
31.33 tonf.s2/m
24.00
0.11 s
2.15 s
19.03 Tf
267.58 tonf/m
11.15 tonf/m
Luego, calculando la rigidez efectiva promedio entre el UFREI a lo largo (Tabla 5.8) y a
lo ancho (Tabla 5.9), y se obtiene:
5.2.4
𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 =
𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 + 𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒ℎ𝑜𝑜 13.31 + 8.72
=
= 11.015𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡/𝑚𝑚
2
2
Balance Torsional
En primer lugar, se calcula el centro de masa del sistema de aislamiento sísmico. Entonces,
se utiliza las reacciones ocasionadas por la combinación de carga vertical promedio 1.0CM+1.5CV
del artículo 12.2 del artículo 12 de la Norma E.031.
Y, en segundo lugar, se calcula el centro de rigidez del sistema de aislamiento sísmico.
Además, se asigna el nombre de UFREI 1 y UFREI 2 a los aisladores UFREI con el largo paralelo
al eje X y al eje Y, respectivamente. Entonces cada uno tendrá rigideces efectivas diferentes según
su posición en planta (Figura 5.17)
101
Figura 5.17 Esquema Referencial de la Disposición del UFREI-1 (izquierda) y del UFREI-2 (derecha)
Se resume los valores de la última iteración del balance torsional en la Tabla 5.12.
Después, se calcula el centro de masa y centro de rigidez del sistema de aislamiento
sísmico:
Centro de masa:
∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑖𝑖 × 𝑥𝑥𝑖𝑖
∑38
𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑖𝑖
𝑦𝑦𝐶𝐶𝐶𝐶 =
∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑖𝑖 × 𝑥𝑥𝑖𝑖
∑38
𝑖𝑖=1 𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑖𝑖
𝑦𝑦𝐶𝐶𝐶𝐶 =
𝑥𝑥𝐶𝐶𝐶𝐶 =
Centro de Rigidez:
𝑥𝑥𝐶𝐶𝐶𝐶 =
∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑖𝑖 × 𝑦𝑦𝑖𝑖
∑38
𝑖𝑖=1 𝑃𝑃𝑖𝑖
∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑖𝑖 × 𝑦𝑦𝑖𝑖
∑38
𝑖𝑖=1 𝐾𝐾𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑖𝑖
Tabla 5.12 Parámetros Preliminares para el Cálculo del Centro de Masa y Centro de Rigidez del Sistema
del Aislamiento Sísmico
Unique
Name
A01
A02
A03
A04
A05
A06
A07
A08
A09
A10
A11
Pa
(tonf)
8.17
11.93
12.05
7.77
16.03
15.00
18.49
14.33
13.31
15.78
13.01
x
(m)
0.00
2.85
4.00
6.85
0.00
2.85
4.00
6.85
0.00
3.45
4.50
y
Keffx
Keffy
EDC
Pser.x Pser.y Keffy.x Keffx.y
Tipo
(m)
(tonf/m) (tonf/m) (tonf.m) (tonf.m) (tonf.m) (tonf) (tonf)
15.30 2
8.7
13.3
0.4
0.0
125.0
0.0
133.4
15.30 2
8.7
13.3
0.4
34.0
182.5
37.9
133.4
15.30 1
13.3
8.7
0.4
48.2
184.3
34.9
203.6
15.30 2
8.7
13.3
0.4
53.2
118.9
91.2
133.4
11.55 1
13.3
8.7
0.4
0.0
185.1
0.0
153.7
11.55 2
8.7
13.3
0.4
42.8
173.3
37.9
100.7
11.55 1
13.3
8.7
0.4
73.9
213.5
34.9
153.7
11.55 1
13.3
8.7
0.4
98.2
165.5
59.7
153.7
8.90
2
8.7
13.3
0.4
0.0
118.4
0.0
77.6
8.90
2
8.7
13.3
0.4
54.4
140.4
45.9
77.6
8.90
1
13.3
8.7
0.4
58.5
115.8
39.2
118.5
102
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
A23
A24
14.50
13.11
20.73
13.62
15.94
12.82
15.38
14.74
12.73
14.44
8.66
9.63
7.53
6.85
0.00
3.45
6.85
0.00
2.38
3.45
6.85
3.45
3.45
6.85
0.00
3.45
8.90
6.50
6.50
6.50
4.00
4.00
4.00
4.00
3.03
1.00
1.00
0.00
0.00
1
1
2
1
1
1
1
2
2
1
2
2
2
13.3
13.3
8.7
13.3
13.3
13.3
13.3
8.7
8.7
13.3
8.7
8.7
8.7
8.7
8.7
13.3
8.7
8.7
8.7
8.7
13.3
13.3
8.7
13.3
13.3
13.3
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
99.3
0.0
71.5
93.3
0.0
30.5
53.1
101.0
43.9
49.8
59.3
0.0
26.0
129.0
85.2
134.7
88.5
63.8
51.3
61.5
59.0
38.6
14.4
8.7
0.0
0.0
59.7
0.0
45.9
59.7
0.0
20.8
30.1
91.2
45.9
30.1
91.2
0.0
45.9
118.5
86.5
56.7
86.5
53.2
53.2
53.2
34.9
26.4
13.3
8.7
0.0
0.0
Donde: n; representa al número de aisladores, Pi; Peso Actuante, Keffx; rigidez efectiva en
la dirección x Keffy; rigidez efectiva en la dirección y, xi; ubicación horizontal, y yi; ubicación
vertical.
Realizando las operaciones respectivas se obtiene los valores del Centro de masa, Centro
de Rigidez y la excentricidad (Tabla 5.13).
Tabla 5.13 Centro de Masa y Centro de Rigidez
Ítem
CM
CR
ei
x
3.413 m
3.413 m
-0.02 cm
y
7.687 m
7.681 m
0.58 cm
Al obtener valores muy pequeños de excentricidad, se desprecia la fórmula 8 del inciso b
del numeral 20.3 del artículo 20 para el desplazamiento máximo total de la norma E.031:
𝑦𝑦
12𝑒𝑒
��
𝐷𝐷𝑇𝑇𝑇𝑇 = 𝐷𝐷𝑀𝑀 �1 + � 2 � � 2
𝑏𝑏 + 𝑑𝑑 2
𝑃𝑃𝑇𝑇
Como resultado utilizamos el DTM mínimo que corresponde a 1.15 veces el DM.
103
5.2.5
Análisis Estático de Desplazamientos Laterales
Se hace uso la formula (6) del numeral 20.1 del artículo 20 de la norma E.031 para el
cálculo del desplazamiento traslacional DM del sistema de aislamiento sísmico:
𝑆𝑆𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑀𝑀 2
𝐷𝐷𝑀𝑀 =
4𝜋𝜋 2 𝐵𝐵𝑀𝑀
Donde el factor de amortiguamiento BM se obtiene de la Tabla 5.14.
Tabla 5.14 Factor de Amortiguamiento
βeff
0%
2%
5%
10%
20%
30%
≥40%
Factor BM
0.8
0.8
1
1.2
1.5
1.7
1.9
Luego calculamos DTM:
𝐷𝐷𝑇𝑇𝑇𝑇 = 1.15𝐷𝐷𝑀𝑀
Este parámetro debe estar controlado por la deformación última del UFREI; 2.5 veces el
espesor de la goma, es decir, 2.5 ∗ 𝑡𝑡𝑟𝑟 = 2.5 ∗ 11.43𝑐𝑐𝑐𝑐 = 28.575𝑐𝑐𝑐𝑐.
5.2.6
Periodo Efectivo Calculado y Amortiguamiento Efectivo Calculado
Se utiliza las fórmulas mencionadas en conjunto con el balance torsional, y luego,
obtenemos la igualdad entre el periodo efectivo calculado y el amortiguamiento efectivo calculado
(Tabla 5.16) con el periodo efectivo objetivo y el amortiguamiento efectivo objetivo (Tabla 5.15),
respectivamente.
104
Tabla 5.15 Periodo y Amortiguamiento Objetivo
Ítem
Tfij
M
Tais
βM
BM
KM
Keff
Valor
0.11 s
31.33 tonfs2/m
2.163 s
13.5%
1.35
264.37 tonf/m
11.02 tonf/m
Ítem
C (T,β)
SaM
DM
DMT
Vb
Vb
SaM / BM
Valor
0.46
0.24 g
20.95 cm
24.09 cm
55.38 tonf
18% P
0.18 g
Tabla 5.16 Periodo y Amortiguamiento Calculado
Ítem
Ps
P
KM calc
EDC
Teff
Beff
Valor
208.40 tonf
307.25 tonf
264.35 tonf/m
9.84 tonf-m
2.163 s
13.5%
Condición
Converge
Converge
Entonces, tenemos un periodo efectivo Teff = 2.163s y un amortiguamiento efectivo
Beff=13.5%.
5.2.7
Análisis Estático de Fuerzas Laterales Mínimas
Se realiza el análisis estático considerando por separado las propiedades límite superior e
inferior, como se menciona en el numeral 19.3 del artículo 19 de la norma E.031.
Se tiene las reacciones a compresión de los aisladores debido a la aplicación de las
combinaciones de carga del numeral 12.12 del artículo 12 de la norma E.031:
a) Carga Vertical Promedio : 1.0CM + 1.0CV
b) Carga Vertical Máxima : 1.25(CM+CV) + 1.0 (CSH+CSV) + 0.2CN
c) Carga Vertical Mínima : 0.9CM – 1.0 (CSH + CSV)
Donde: CM, es la Carga Muerta; CV, la carga viva; CSH, la Carga Sísmica Horizontal;
CSV, la carga sísmica vertical =0.5(1.5ZS)CM y, CN, la carga de nieve.
105
A continuación, se presentan esquemas de las posiciones referenciales de los aisladores
(Figura 5.18) y las cargas asociadas a estas aplicando las combinaciones previamente mencionadas
(Figura 5.19 y Figura 5.20).
.
A01
A02
A03
A04
2
2
1
2
A05
A06
A07
A08
1
2
1
1
A11
A12
2
2
1
1
2
1
1
2
2
1
2
2
A09
A10
A13
A14
A15
1
A18
A20
A19
1
A16
A17
1
A33
A21
A24
A23
A22
2
Figura 5.18 Esquema de la Codificación de los Aisladores (izquierda) y el Tipo de UFREI (derecha)
Ppromedio
Pmax
8.17
11.93
12.05
7.77
16.08
20.51
20.98
16.54
16.03
15.00
18.49
14.33
30.91
25.64
31.11
28.96
13.31
15.78 13.01
14.50
24.39
29.71 24.27
29.43
13.11
20.73
13.62
24.07
33.46
24.37
15.94
12.82 15.38
12.73
14.74
30.65
25.77 28.45
21.76
25.34
14.44
7.53
8.66
23.74
13.03
16.47
9.63
17.95
Figura 5.19 Reacción de los UFREI debido a la Combinación de Carga Vertical Promedio (izquierda) y
Combinación de Carga Vertical Máxima (derecha); ambos en Tonf
106
Pmin
8.02
8.49
8.81
8.82
15.05
10.44
12.33
14.65
11.28
13.79 11.18
15.03
11.19
12.19
10.86
15.05
12.91 12.71
8.75
10.78
9.09
5.48
8.02
8.51
Figura 5.20 Reacción de los UFREI debido a la Combinación de Carga Vertical Mínima en Tonf
Después, se extrae los máximos valores según la combinación de carga mencionado y,
además, por tipo de UFREI. Estos valores se resumen en la Tabla 5.17.
Tabla 5.17 Resumen de las Propiedades Dinámicas y Cargas Actuantes de los Aisladores
Ítem
Tipo
N
Pa
Pb
Pc
Keff
EDC
Beff
FR
Qd
UFREI 1
1
12
18.49 tonf
31.11 tonf
8.81 tonf
13.310 tonf/m
0.44 tonf.m
12.1%
0.40 tonf
0.56 tonf
UFREI 2
2
12
20.73 tonf
33.46 tonf
5.48 tonf
8.720 tonf/m
0.38 tonf.m
15.7%
0.18 tonf
0.48 tonf
Donde: Pa, representa a la carga vertical promedio; Pb, la carga vertical máxima; Pc, la
carga vertical mínima.
Luego, las propiedades dinámicas del sistema de aislamiento sísmico propuesto en sus
propiedades nominales se ven en la Tabla 5.18.
107
Tabla 5.18 Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento Sísmico
Propuesta
Keff
1
264.35 tonf/m
EDC
9.835 tf.m
Beff
13.50%
Fr
7.00 tonf
Qd
12.42 tonf
Además, también se calcula otras variables asociadas el sistema de aislamiento sísmico
como se aprecia en la Tabla 5.19.
Tabla 5.19 Fuerzas Cortantes y Valores asociados a la Edificación con Base Aislada
Ítem
Valor
Valor(%P)
Fr
Vb
Qd
Vst
Ra
Vs
7.00 tonf
55.37 tonf
12.42 tonf
42.82 tonf
1.125
38.06 tonf
2.28%
18.02%
4.04%
13.94%
12.39%
Valor
(%Qd)
3.07 Qd
Se presenta los factores de modificación de propiedades dinámicas (Tabla 5.20).
Tabla 5.20 Factores de Modificación de las Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento Sísmico
Ítem
Qds
Kd
LB
λmin
0.8
0.8
Nominal
-
UB
λmax
1.8
2.2
Los valores para las propiedades dinámicas del sistema de aislamiento sísmico aplicando
los factores de modificación, tanto para el límite inferior como en el límite superior, se resumen
en la Tabla 5.21.
Tabla 5.21 Propiedades Dinámicas del Sistema de Aislamiento Sísmico
Ítem
KM
TM
TM (Tf)
ΣEM
βM
BM
LB
204.6 tonf/m
2.46 s
21.76 Tf
9.47 tonf.m
12.3%
1.31
Nominal
264.4 tonf/m
2.16 s
19.14 Tf
9.84 tonf.m
13.5%
1.35
108
UB
627.8 tonf/m
1.40 s
12.42 Tf
10.82 tonf.m
17.1%
1.45
C(TM)
SaM
DM
DTM
SaM / BM
0.41
0.21 g
24.51 cm
28.18 cm
0.16 g
0.46
0.24 g
20.95 cm
24.09 cm
0.18 g
0.71
0.37 g
12.66 cm
16.45 cm
0.26 g
Luego, otros parámetros dinámicos asociados al sistema de aislamiento sísmico; en el
límite inferior, nominal y límite superior; se dan en la Tabla 5.22.
Tabla 5.22 Propiedades Dinámicas Auxiliares del Sistema de Aislamiento Sísmico en sus 3 Estados
Ítem
Kd
K1
Fy
Dy
Qds
Qds (%P)
LB
164.1 tonf/m
1640.7 tonf/m
11.04 tonf
0.67 cm
9.93 Tf
3.23% P
Nominal
205.1 tonf/m
2050.9 tonf/m
13.80 tonf
0.67 cm
12.42 Tf
4.04% P
UB
451.2 tonf/m
4511.9 tonf/m
24.83 tonf
0.55 cm
22.35 Tf
7.27% P
Por lo tanto, tenemos los datos suficientes para el trazo de las curvas histeréticas bilineales
(Figura 5.21).
Fuerza (tonf)
Curvas histeréticas bilineales con las Propiedades Nominales,
90 y Límite Superior
Límite Inferior
-30
70
50
30
10
-10
-20
-10
-30 0
-50
-70
-90
Desplazamiento (cm)
Limite Inferior
Nominal
10
20
30
Limite Superior
Figura 5.21 Gráfica de las Curvas Bilineales asociadas a las Propiedades Dinámicas del Límite Superior,
Nominal y Límite Inferior del Sistema de Aislamiento Sísmico
109
Teniendo las propiedades dinámicas planteadas, verificamos el criterio del inciso a) del
numeral 17.7 del artículo 17 de la norma E.031; la cual nos menciona que la rigidez efectiva del
sistema de aislamiento sísmico correspondiente al desplazamiento traslacional debe ser mayor que
1/3 de la rigidez efectiva, a un 20 % del desplazamiento máximo (Tabla 5.23). Como mínimo
obtenemos 7.06 veces dicho valor límite, por lo tanto, cumplimos con dicha disposición.
Tabla 5.23 Verificación de las Rigideces Efectivas en los 3 Estados Dinámicos del Sistema de
Aislamiento Sísmico
Ítem
20%DM
Keff (20%DM)
Kcond =1/3 keff (20%DM)
Keff
Valor
4.90 cm
73.35 tonf/m
24.45 tonf/m
8.37 Kcond
Valor
4.19 cm
100.28 tonf/m
33.43 tonf/m
7.91 Kcond
Valor
2.53 cm
266.82 tonf/m
88.94 tonf/m
7.06 Kcond
Una condición adicional que se menciona en el numeral 9.4 del artículo 9 de la norma
E.031, es el de la fuerza restitución lateral, el cual debe ser mayor al 2.5% del Peso Total de la
estructura incluyendo el nivel de base (Tabla 5.24). Para el caso nominal no cumple con la
normativa, sin embargo, esto se justificaría debido al comportamiento particular del aislador
cuando pasa un límite de desplazamiento, ya que, en ese estado comienza a rigidizarse y, por ende,
la fuerza de restitución aumenta; tal comportamiento no se aprecia en un análisis estático.
Tabla 5.24 Capacidad de Restitución del Sistema de Aislamiento en sus 3 Estados Dinámicos.
Ítem
FR
FR (%P)
LB
31.14 tonf
10.13% P
Nominal
7.00 tonf
2.28% P
UB
53.38 tonf
17.37% P
Además, también se cumple el numeral 17.2 y 17.5 del artículo 17 de la norma E.031 como
se ve en la Tabla 5.25 debido a que estamos en el rango del periodo con límite inferior a 3 veces
el periodo en Base fija y límite superior de 5s.
110
3𝑇𝑇𝑓𝑓 ≤ 𝑇𝑇𝑀𝑀 ≤ 5𝑠𝑠
Como vemos en la tabla mencionada, tenemos como mínimo 12.42 veces el periodo en
base fija y como máximo 2.46s, por lo que, estamos cumpliendo con la disposición.
Tabla 5.25 Periodo Efectivo del Sistema de Aislamiento
Ítem
TM(Tf)
TM
LB
21.76 Tf
2.46 s
Nominal
19.14 Tf
2.16 s
UB
12.42 Tf
1.40 s
A continuación, se calcula la fuerza sísmica lateral del sistema de aislamiento sísmico Vb.
Entonces, aplicando la formula (10) del numeral 20.1 del artículo 21 de la Norma E.031:
𝑉𝑉𝑏𝑏 = 𝑘𝑘𝑀𝑀 𝐷𝐷𝑀𝑀
Además, también se calcula la fuerza cortante en la superestructura no reducida Vst,
entonces utilizando la ecuación (11) de la norma E.031:
𝑃𝑃𝑠𝑠 (1−2.5𝛽𝛽𝑀𝑀 )
𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠 = 𝑉𝑉𝑏𝑏 � �
𝑃𝑃
Donde: Vst es, la fuerza cortante en la superestructura no reducida.
Y luego la fuerza cortante en la superestructura reducida con la ecuación (12) de la norma
E.031, se tiene:
𝑉𝑉𝑠𝑠 =
𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠
𝑅𝑅𝑎𝑎
Donde: Ra es, el coeficiente de reducción de las fuerzas sísmicas para la superestructura.
El cálculo del factor Ra es como sigue:
111
1 ≤ 𝑅𝑅𝑎𝑎 =
3
𝑅𝑅 ≤ 2
8 0
Los valores de R0 y Ra se resumen en la Tabla 5.26.
Tabla 5.26 Coeficiente de Reducción de Fuerzas Sísmicas en la Superestructura
Ítem
R0
Ra
Valor
3
1.125
El calcular las cortantes asociadas al sistema de aislamiento sísmico obtenemos los datos
de la Tabla 5.27.
Tabla 5.27 Cortante en el Sistema de Aislamiento Sísmico, en la Superestructura sin Reducir y Reducida
Ítem
Vb
Vst
Vs
LB
50.14 tonf
38.31 tonf
34.05 tonf
Nominal
55.38 tonf
42.82 tonf
38.06 tonf
UB
79.45 tonf
63.64 tonf
56.57 tonf
Es importante mencionar que la fuerza cortante de la superestructura reducida Vs , presenta
límites mínimos según la norma E.031, dicha comparación se realizará por separado, es decir,
según sus propiedades dinámicas nominales, límite inferior y límite superior. Luego, escribiendo
al pie de la letra del numeral 21.3 del artículo 21 de la norma E.031:
a)
La fuerza sísmica lateral requerida por la Norma Técnica E.030 Diseño
Sismorresistente para una estructura con base fija, con un peso igual al peso sísmico
efectivo (PS) y un período igual al período del sistema de aislamiento sísmico (TM)
calculado con las propiedades correspondientes al límite superior y considerando U=1.
b)
La fuerza cortante en la base correspondiente a la carga de viento de diseño factorada.
c)
La fuerza lateral sísmica (Vst), calculada con la ecuación 12 de la presente Norma
Técnica y con Vb igual a la fuerza requerida para activar plenamente el sistema de
aislamiento sísmico utilizando el mayor valor de los siguientes:
112
- Las propiedades del sistema de aislamiento sísmico correspondientes al límite superior.
- 1,5 veces las propiedades nominales, requeridas para activar completamente el sistema
de aislamiento sísmico.
- La capacidad máxima de un sistema “fusible” de restricción al viento.
- La fuerza de fricción de ruptura de un sistema de deslizamiento, o,
- La fuerza para cero desplazamientos de un sistema de deslizamiento después de un
ciclo dinámico completo de movimiento de amplitud DM.
De los cuales solo son aplicables el inciso a) y, el inciso c) (los 2 primeros guiones).
Entonces, aplicando las 3 condiciones mencionadas y resumidas en la Tabla 5.28.
Tabla 5.28 Condiciones de los Límites de Vs Aplicables
Ítem
Vst
Vs
Vs(%P)
Vs (Vf)
Vbmax
Vstcalc
Vs(Vstcalc)
LB
38.31 tonf
34.05 tonf
11% P
1.96 Vf
22.35 tonf
17.08 tonf
1.99 Vstcalc
Nominal
42.82 tonf
38.06 tonf
12% P
2.19 Vf
22.35
17.28 tonf
2.20 Vstcalc
UB
63.64 tonf
56.57 tonf
18% P
3.26 Vf
22.35 tonf
17.90 tonf
3.16 Vstcalc
5.3. Estructuración y Predimensionamiento
5.3.1
Estructuración
La estructuración utilizada en la edificación con base aislada es la misma mencionada en
la edificación con base fija, adicionando lo siguiente:
-
Una losa maciza de espesor 12.5cm que conforma un piso técnico o piso 0 de la
edificación y, será parte del diafragma rígido a ese nivel.
-
Sistema de Vigas de 0.55x0.30 por encima del UFREI.
113
5.3.2
Predimensionamiento
5.3.2.1 Sistema de Capiteles
El capitel tiene que permitir el volcamiento máximo que presentaría el aislador (Figura
5.22).
Figura 5.22 Fases de la Deformación por Rodamiento en un UFREI (Foster, 2011)
Entonces, la dimensión estimada es 1.5 veces el espesor de goma en altura, luego, el largo
del capitel es la dimensión larga del aislador más 3 veces el espesor total de goma del aislador; y,
de la misma manera, con el ancho del capitel. Planteando lo descrito:
𝐿𝐿𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝐿𝐿𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 + 3𝐻𝐻𝑟𝑟 = 36.48𝑐𝑐𝑐𝑐 + 3 ∗ 11.43𝑐𝑐𝑐𝑐 = 70.77𝑐𝑐𝑐𝑐
𝐵𝐵𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝐵𝐵𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 + 3𝐻𝐻𝑟𝑟 = 24.96𝑐𝑐𝑐𝑐 + 3 ∗ 11.43𝑐𝑐𝑐𝑐 = 59.25𝑐𝑐𝑐𝑐
114
Entonces, finalmente el largo del capitel 𝐿𝐿𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 80𝑐𝑐𝑐𝑐 y el ancho del capitel 𝐵𝐵𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =
70𝑐𝑐𝑐𝑐. Además, planteamos la altura preliminar del capitel de 𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = 30𝑐𝑐𝑐𝑐 para permitir un
correcto anclaje de los elementos verticales que llegan de la superestructura.
5.3.2.2 Sistema de Vigas de Piso Técnico
El criterio para el predimensionamiento del sistema de vigas de Piso Técnico que se
ubicarán por encima de los aisladores; se basa en las dimensiones del capitel al cual estarán
conectados y, además, están en función de los elementos verticales de concreto armado que llegan
y se anclan.
Se toma un peralte de 30 cm para permitir una correcta longitud de anclaje por parte de los
elementos superiores que llegan. Luego, el ancho que tomará la viga es 15 cm menos que el ancho
que el capitel, es decir:
𝐵𝐵𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 = 𝐵𝐵𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 − 15𝑐𝑐𝑐𝑐 = 70𝑐𝑐𝑐𝑐 − 15𝑐𝑐𝑐𝑐 = 55𝑐𝑐𝑐𝑐
5.3.2.3 Muro de Contención Perimetral
Se proyecta un muro de contención de altura de 0.65m debido al requerimiento de una
mayor profundidad de la cimentación de la edificación con base aislada (Figura 5.23).
Figura 5.23 Esquema de Dimensionamiento de Muro de Contención
115
5.4. Fuerza Cortante Basal y Fuerzas Cortantes por Piso
5.4.1
Peso Propio
Según la norma E.031, en el artículo 5, menciona que el cálculo del peso total (peso sobre
la interfaz del aislamiento) se determinará según la norma E.030, entonces, el porcentaje de carga
viva corresponde al 25% por ser una edificación de Categoría C (Tabla 5.29). Luego, el peso de la
edificación es de 307.25 Tonf.
Tabla 5.29 Porcentaje de Carga de Viva según el Uso de la Edificación
Estimación de Peso
Categoría
% de CV
A
50
B
50
C
25
Depósitos
80
Azoteas y Techos
25
5.4.2
Cortante Basal
La fuerza cortante basal de diseño del sistema de aislamiento sísmico y la subestructura es
𝑉𝑉𝑏𝑏 = 79.45𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 y la fuerza cortante de la superestructura reducida de diseño de la superestructura
es 𝑉𝑉𝑠𝑠 = 56.57𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡, ambas se obtienen en las propiedades dinámicas del límite superior que fueron
calculadas y se presentan en la Tabla 5.27. Se escoge estos valores ya que representan los máximos
valores de las cortantes.
5.4.3
Cálculo de las Fuerzas Inerciales y Cortantes por Piso
Para la distribución de las fuerzas inerciales por piso se hace uso de la fuerza cortante
sísmica en la superestructura reducida Vs, así pues, se utilizará las ecuaciones (13), (14) y (15) del
numeral 22.1 del artículo 22 de la norma E.031:
𝐹𝐹1 =
(𝑉𝑉𝑏𝑏 − 𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠 )
𝑅𝑅𝑎𝑎
116
𝑝𝑝𝑖𝑖 ℎ𝑖𝑖𝑘𝑘
𝐹𝐹𝑖𝑖 = 𝑛𝑛
𝑉𝑉 (𝑖𝑖 > 1)
∑𝑗𝑗=2 𝑝𝑝𝑗𝑗 ℎ𝑗𝑗𝑘𝑘 𝑠𝑠
𝑘𝑘 = 14𝛽𝛽𝑀𝑀 𝑇𝑇𝑓𝑓
Para un mejor entendimiento de la distribución de fuerzas inerciales y las fuerzas cortantes
asociadas a una edificación con base aislada, se presenta el siguiente esquema:
Figura 5.24 Esquema de Distribución de Fuerzas Inerciales y Fuerzas Cortantes en una Edificación con
Base Aislada (Ryan, Button & Mayes , 2019)
Entonces, la fuerza inercial asociada al sistema de aislamiento sísmico F1 (Tabla 5.30) ya
estaría definida, debido a que, ya se conoce Vb, Vst y Ra. Entonces, con los valores de las masas
concentradas en los pisos (Tabla 5.31), se calcula las fuerzas inerciales en la superestructura para
los 3 estados de las propiedades dinámicas del sistema de aislamiento sísmico: en el nominal
(Tabla 5.32 y Figura 5.25), el límite inferior (Tabla 5.33 y Figura 5.26) y el límite superior (Tabla
5.34 y Figura 5.27).
Tabla 5.30 Amortiguamiento Efectivo, Parámetro de Forma y Fuerza Inercial al Nivel de Base
Ítem
βeff
k
F1
LB
12.27%
0.19
10.52 tonf
Nominal
13.50%
0.21
11.16 tonf
117
UB
17.13%
0.27
14.06 tonf
Tabla 5.31 Masa Concentradas en los Diafragmas de la Edificación en Base Aislada
Piso
Piso 2
Piso 1
Piso 0
Base
Masa (tonf-s2/m)
8.159
10.367
11.981
0.000
Tabla 5.32 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base Aislada con
las Propiedades Nominales
Nominal
Piso 2
Piso 1
P(tonf)
80.01
101.66
h (m)
2.80
2.60
H (m)
5.40
2.60
Pi.Hjk
114.69
124.67
Fi (tonf)
18.24
19.82
NIVEL DE LA EDIFICACION
Fuerzas Inerciales en el Valor Nominal
Vi(tonf)
18.24
38.06
18.24 tonf
2
19.82 tonf
1
11.16 tonf
0
0
5
10
15
FUERZA INERCIAL (TONF)
20
25
Figura 5.25 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las Propiedades
Nominales
Tabla 5.33 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base Aislada con
las Propiedades del Límite Inferior
LB
PISO 2
PISO 1
P(tonf)
80.01
101.66
h (m)
2.80
2.60
H (m)
5.40
2.60
118
Pi.Hjk
110.99
122.37
Fi (tonf)
16.19
17.86
Vi(tonf)
16.19
34.05
NIVEL DE LA EDIFICAICON
Fuerzas Inerciales en el Limite Inferior
16.19 tonf
2
17.86 tonf
1
10.52 tonf
0
0
5
10
15
FUERZA INERCIAL (TONF)
20
Figura 5.26 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las Propiedades del
Límite Inferior
Tabla 5.34 Cálculo de las Fuerzas Cortantes en la Superestructura de la Edificación con Base Aislada con
las Propiedades del Límite Superior
UB
PISO 2
PISO 1
P(tonf)
80.01
101.66
h (m)
2.80
2.60
H (m)
5.40
2.60
Pi.Hjk
114.69
124.67
Fi (tonf)
27.10
29.46
NIVEL DE LA EDIFICACION
Fuerzas Inerciales en el Limite Superior
Vi(tonf)
27.10
56.57
27.10 tonf
2
29.46 tonf
1
14.06 tonf
0
0
5
10
15
20
25
FUERZAS INERCIAL (TONF)
30
35
Figura 5.27 Distribución de Fuerzas Inerciales en la Edificación con Base Aislada con las Propiedades del
Límite Superior
119
5.4.4
Fuerzas de Diseño del Sistema de Aislamiento Sísmico y Subestructura
5.4.4.1 Verificación del Cortante Basal de Diseño del Análisis Modal Espectral
Se verifica la condición de cortante basal mínima de diseño (Tabla 5.35). Se aprecia que
todos los valores superan el 90% del cortante basal estático.
Tabla 5.35 Verificación de la Fuerza Cortante Basal Mínima del Análisis Dinámico Modal Espectral.
Dirección
X-X
Y-Y
Modal Espectral
LB
Nominal UB
(tonf)
(tonf) (tonf)
53.06
55.04 81.87
53.11
55.11 82.10
LB
(tonf)
50.14
50.14
Estático
Nominal UB
(tonf) (tonf)
55.38
79.45
55.38
79.45
Ratio Din/Est (%)
LB
Nominal
UB
106%
106%
99%
100%
103%
103%
5.4.4.2 Verificación del Desplazamientos Máximo Total del Análisis Modal Espectral
Se verifica la condición de desplazamiento máximo total mínimo del 80% del
desplazamiento máximo total estático (Tabla 5.36).
Tabla 5.36 Desplazamientos Máximos Totales en los 3 Estados de Propiedades Dinámicas del Sistema de
Aislamiento Sísmico.
Dirección
X-X
Y-Y
5.4.5
Modal Espectral
LB
Nominal UB
(cm)
(cm)
(cm)
29.3
26.5
15.4
25.7
23.2
13.5
LB
(cm)
27.9
27.9
Estático
Nominal
(cm)
23.9
23.9
UB
(cm)
16.3
16.3
Ratio Din/Est (%)
LB
Nominal
UB
105%
92%
111%
97%
95%
83%
Fuerzas de Diseño de la Superestructura
5.4.5.1 Verificación del Cortante de la Superestructura de Diseño del Análisis Modal Espectral
Se resumen los resultados de la verificación de las fuerzas cortantes de entrepiso en la
Tabla 5.37, en donde se observa que el caso estático es el que predomina en el diseño.
Tabla 5.37 Fuerzas Cortantes en la Superestructura en los 3 Estados de Propiedades Dinámicas
del Sistema de Aislamiento Sísmico
Dirección PISO
X-X
2
Modal Espectral
LB
Nominal UB
(tonf)
(tonf)
(tonf)
12.38
12.85 19.24
LB
(tonf)
17.16
Estático
Nominal UB
(tonf)
(tonf)
18.15
28.01
120
Ratio Din/Est (%)
LB
Nominal
UB
72%
71%
69%
Y-Y
5.4.6
1
2
1
29.04
12.36
29.03
30.14
12.83
30.12
44.96
19.14
44.91
36.07
17.16
36.07
37.87
18.15
37.87
58.45
28.01
58.45
81%
72%
80%
80%
71%
80%
77%
68%
77%
Fuerzas de Diseño de la Edificación en Base Aislada
Extrayendo la envolvente de las fuerzas cortantes anteriores, obtenemos los datos
resumidos de la Tabla 5.38.
Tabla 5.38 Fuerzas Cortantes y Fuerzas Inerciales de Diseño de la Edificación en Base Aislada
Piso
2
1
0
Fuerza Cortante (tonf)
28.01
58.45
82.10
Fuerza Inercial (tonf)
28.01
30.44
23.65
5.5. Análisis de la Albañilería Confinada y Verificaciones
Para el análisis estructural de los muros de albañilería confinada se seguirá los lineamientos
de la normativa E.070, donde la fuerza equivalente a un sismo severo serán las fuerzas de diseño
que se aplican en la superestructura de la edificación aislada (Tabla 5.38). Las fuerzas internas en
los muros se resumen en la Tabla 5.39.
Tabla 5.39 Resumen de Fuerzas Internas de los Muros
PISO
PIER
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
Pm
(tonf)
3.39
5.96
2.67
24.70
10.38
26.48
7.53
10.47
5.95
52.24
23.90
54.14
Pg
(tonf)
3.34
5.60
2.55
23.23
9.53
24.69
6.97
9.77
5.64
47.79
21.26
49.16
Ve
(tonf)
3.00
2.09
1.28
6.00
0.11
7.00
5.76
6.30
3.76
11.84
1.42
13.89
121
Me
(tonf.m)
2.09
1.22
0.83
12.68
0.04
17.87
6.90
8.50
4.50
40.62
3.20
52.34
VE
(tonf)
6.00
4.19
2.57
12.00
0.23
13.99
11.51
12.60
7.53
23.68
2.83
27.78
ME
(tonf.m)
4.19
2.44
1.66
25.36
0.08
35.74
13.80
16.99
9.00
81.23
6.40
104.69
A continuación, se presenta la verificación del espesor mínimo y datos geométricos de los
muros de albañilería (Tabla 5.40).
Tabla 5.40 Datos Preliminares y Verificación de Espesor Efectivo Mínimo.
PISO
PIER
L(m)
h (m)
t (m)
¿t>=h/20?
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
2.85
2.38
2.35
15.3
3.03
14.3
2.85
2.38
2.35
15.3
3.03
14.3
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
0.14
0.24
0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.24
0.14
0.14
0.14
0.14
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
f'm
(tonf/m2)
650
650
650
650
650
650
650
650
650
650
650
650
Luego, se realiza el análisis de carga vertical donde el esfuerzo en el muro σm tiene que ser
menor que el esfuerzo admisible σa (Tabla 5.41).
Tabla 5.41 Análisis de Cargas Verticales
PISO
PIER
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
v'm
(tonf/m2)
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
80.62
σm
(tonf/m2)
8.51
10.44
8.13
11.53
24.48
13.22
18.87
18.33
18.09
24.39
56.34
27.04
σa
(tonf/m2)
93.40
117.55
93.40
93.40
93.40
93.40
98.81
119.39
98.81
98.81
98.81
98.81
¿σm< σa?
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
Se presenta también el análisis elástico y el control de fisuración de los muros de albañilería
confinada (Tabla 5.42).
122
Tabla 5.42 Análisis Elástico y Control de Fisuración
Piso
Muro
¿σm <
0.15f'm?
1/3<=α=VeL/Me<=1
Vm
(tonf)
0.55Vm
(tonf)
¿Ve<
0.55Vm?
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
16.85
24.31
13.85
91.69
19.29
86.38
17.69
25.27
14.56
97.34
21.99
92.01
9.27
13.37
7.62
50.43
10.61
47.51
9.73
13.90
8.01
53.54
12.09
50.61
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
Después, se calcula las fuerzas de diseño amplificadas de los muros y se verifica la
necesidad de reforzamiento horizontal (Tabla 5.43).
Tabla 5.43 Fuerzas de Diseño de Muros y Condición de Agrietamiento
PISO
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 2
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
Piso 1
MURO PISO
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
1X
2X
3X
1Y
2Y
3Y
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
Fact.Ampl
Fact.Ampl Vu
Mu
¿σm >
¿Vui>Vmi?
2<=Vm1/Ve1<=3
Final
(tonf) (tonf.m)
0.05f'm?
3
9.00
6.28
NO
NO
3
6.28
3.66
NO
NO
3
3.85
2.50
NO
NO
3
17.99 38.04
NO
NO
3
0.34
0.13
NO
NO
3
20.99 53.60
NO
NO
3
3
17.27 20.70
NO
NO
3
3
18.91 25.49
NO
NO
3
3
11.29 13.50
NO
NO
3
3
35.53 121.85
NO
NO
3
3
4.25
9.60
NO
REF.
3
3
41.67 157.03
NO
NO
Luego se realiza la verificación de la resistencia al corte del Edificio de acuerdo al numeral
26.4 del artículo 26 de la norma E.070:
� 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚 ≥ 𝑉𝑉𝐸𝐸𝐸𝐸
123
Haciendo los cálculos respectivos se resume los resultados en la Tabla 5.44.
Tabla 5.44 Condición de Resistencia por Piso
Ítem
ΣVM (tonf)
VE (tonf)
¿ΣVM>VE?
X-X
57.52
58.45
NO
1er piso
Y-Y
211.34
58.45
CUMPLE
2do piso
X-X
Y-Y
55.01
197.36
28.01
28.01
CUMPLE CUMPLE
En la dirección X-X no se cumple debido a una pequeña cortante en defecto, sin embargo,
se justifica debido a que estamos frente al sismo máximo considerado y, además, no se considera
el aporte de la escalera ni de los pórticos de concreto armado, elementos que aportan rigidez.
5.6. Diseño de la Albañilería Confinada
El proceso de diseño es el mismo que en el caso de la edificación con base fija. La única
diferencia es que en vez de la Placa de concreto armado, se hará uso de un muro de albañilería
confinada con asentado en cabeza.
En consecuencia, solo es muestra el resultado del diseño del muro 2X en la Tabla 5.45.
Tabla 5.45 Resultados del Diseño del Muro 2x de Albañilería Confinada
Muro
Piso
Piso 1
2X
Piso 2
Descripción
Sección
Col. Extrema
VS
Col. Extrema
VS
0.25mx0.30m
0.25mX0.20m
0.25mx0.30m
0.25mX0.20m
Acero
Acero Transversal
Longitudinal
4φ1/2''
3/8’’ 1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
2φ3/8'' + 2φ1/2'' 1/4'’ 1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
2φ3/8'' + 2φ1/2'' 3/8’’ 1@0.05m,6@0.075 Rto. 0.25
4φ3/8''
1/4'’ 1@0.05m, 4@0.10 Rto. 0.25
124
5.7. Análisis y Diseño de Vigas
5.7.1
Descripción General
El diseño de las vigas de la superestructura en la edificación con base aislada será el mismo
que de la edificación en base fija. Por otra parte, se propone un sistema de vigas del sistema de
aislamiento sísmico, el cual se ubicará por encima del UFREI.
Es importante mencionar que, el diseño del sistema de vigas superior no presentaría
momentos significativos a causa de la fuerza cortante asociada al sistema de aislamiento sísmico;
en otras palabras, no presenta momentos ni de primer orden, ni de segundo orden. Lo primero
debido a que el UFREI funciona como un apoyo rodante, es decir, con solo 01 GDL vertical; y lo
segundo debido a que el efecto P-D (debido al desplazamiento de la subestructura con respecto a
la superestructura) es mínimo, esto sucede porque se anula con el momento generado por parte de
la fuerza vertical actuante y la reacción vertical. (Figura 5.28). Esto indica que el diseño del sistema
de vigas debido a la cortante asociada al aislamiento sísmico puede ser despreciado.
Figura 5.28 Distribución de Esfuerzo Cortante (Izquierda) y Desfase de las Cargas Compresivas
Resultantes (Derecha) (Kelly y Konstantinidis, 2011)
5.7.1.1 Predimensionamiento
El peralte mínimo para elementos no preesforzados simplemente apoyados para evitar el
L
chequeo por deflexiones es: 16n , según la norma E.060. Por lo tanto, como tenemos una luz máxima
125
de 3.47m, el peralte mínimo debe ser de 0.22m, el cual es superado ya que se propone una viga de
peralte de 0.30m.
5.7.2
Análisis Estructural
Extrayendo los datos del momento y cortante máximo de las vigas superiores y las vigas
inferiores, se resumen los resultados en la Tabla 5.46.
Tabla 5.46 Momentos y Cortantes Máximos en las Vigas Superiores del Sistema de Aislamiento Sísmico
Ubicación
Vigas del Sistema de Aislamiento
Vigas del Sistema de Aislamiento
5.7.3
Ítem
M+ Max (tonf.m)
M- Max (tonf.m)
V+ Max (tonf.m)
V- Max (tonf.m)
Tipo de Viga
VL-1
2.27
4.15
8.50
11.32
Diseño por Flexión
Se muestra el diseño de las vigas del sistema de aislamiento sísmico tal como se muestra
en la siguiente hoja de cálculo:
126
127
5.7.4
Diseño por Corte
A continuación, se muestra la hoja de cálculo del diseño por corte:
128
Entonces, en las vigas; se hace uso de 6 varillas de 5/8’’ de reforzamiento longitudinal y
estribos de 3/8’’, espaciado 1@0.05,4@0.125, Rto. 0.20 C/E.
5.8. Análisis y Diseño de Columnas
De la misma manera que las vigas de la superestructura, el diseño de columnas de la
superestructura se mantiene.
Por otro parte, se propone un sistema de capiteles cuya función principal es transmitir las
cargas desde la superestructura al aislador y del aislador al cimiento corrido. Además, estos
elementos se diseñan como pedestales por ser elementos sometidos principalmente a compresión.
Además, para que el aislador pueda desplazarse correctamente, se requiere dimensionar el
capitel de tal manera que permitan el rodamiento del UFREI; movimiento que caracteriza a este
aislador al entrar en contacto con las caras verticales de las superficies horizontales que lo
confinan.
Es importante mencionar que, el efecto P-D tendría que considerarse en la obtención de
fuerzas para el diseño del capitel, sin embargo, debido a las razones expuestas en 5.7.1, este criterio
no aplica.
5.8.1
Predimensionamiento
En el capitel superior, se utiliza la sección típica de 70cmx80cmx30cm y para el capitel
inferior la sección típica de 70cmx80cmx40cm, los cuales son producto del predimensionamiento
del apartado 5.3.2.1, el cual es evidente que cumple el predimensionamiento a nivel de servicio
por sus dimensiones muy superiores al de una columna típica.
129
5.8.2
Análisis Estructural
Se muestra las fuerzas internas de un capitel crítico representativo, en el cual, la carga
gobernante se dio por la combinación 1.25(CM+CV)-CSX (Tabla 5.47).
Tabla 5.47 Carga Gobernante y Fuerzas Internas del Pedestal Modelo de la Subestructura
5.8.3
Columna
Carga Gobernante
P
(tonf)
VX-X
(tonf)
PD-1
1.25CM+1.25CV-CSX
13.3
3.44
VY-Y MX-X MY-Y
(tonf) (tonf.m) (tonf.m)
0.02
1.72
0.012
Diseño por Flexión
Debido a que el capitel es un elemento con dimensiones en planta mayores que una
columna típica; el uso de acero longitudinal al 1% de cuantía es excesivo, así que, solo se propone
utilizar una parrilla envolvente de 3/8’’ @ 0.25m.
5.8.4
Diseño por Corte
El espaciamiento vertical máximo de los estribos smax=min (16db longitudinal ,48db
transversal, ancho de la columna), siendo db, el diámetro de barra. Entonces, smax= 15.24cm,
entonces tomamos 15cm. Es importante mencionar que, en los capiteles, las fuerzas cortantes son
despreciables, esto se debe a las dimensiones en planta (𝑉𝑉𝐶𝐶 = 0.53√210(80)(70)(0.85)/1000 =
36.56 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡), sin embargo, solo se propone una parrilla envolvente de 3/8’’ @0.15m debido al
acero longitudinal presente.
5.9. Análisis y Diseño de Losas
5.9.1
Descripción General
Se mantiene el mismo diseño que en base fija. Entonces, en este apartado se considera solo
al piso técnico, en el cual se propone una losa maciza de 12.5cm.
130
5.9.2
Predimensionamiento
Se parte del criterio:
𝑒𝑒𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃í𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚/180 =
2 × 3.45𝑚𝑚 + 2 × 2.90𝑚𝑚
= 0.07𝑚𝑚
180
Entonces, se tiene que el peralte de 12.5cm propuesta cumple esta disposición preliminar.
5.9.3
Análisis Estructural
Se muestra los diagramas de momentos (Figura 5.29) y los diagramas de cortantes (Figura
5.30) en ambas direcciones.
Figura 5.29 Diagramas de Momentos de la Losa Técnica en Dirección X-X (Izquierda) y Dirección Y-Y
(Derecha)
131
Figura 5.30 Diagramas de Cortantes de la Losa Técnica en Dirección X-X (Izquierda) y en Dirección Y-Y
(Derecha)
Luego, se extrae los valores envolventes de los momentos máximos y cortantes máximas,
los cuales se resumen en la Tabla 5.48 y Tabla 5.49 , respectivamente.
Tabla 5.48 Momentos Máximos Positivos y Negativos de la Losa Técnica
Piso
Dirección X-X
Dirección Y-Y
Ítem
M+ Max
M- Max
M+ MAX
M- MAX
Momento
(tonf.m/m)
0.54
0.96
0.42
0.92
Tabla 5.49 Cortantes Máximas Positivas y Negativas de la Losa Técnica
Piso
Dirección X-X
Dirección Y-Y
Ítem
V+ Max
V- Max
V+ MAX
V- MAX
132
Momento
(tonf/m)
4.87
4.61
3.91
6.45
5.9.4
Diseño por Flexión
El diseño a flexión de la losa maciza se utiliza considerando una cuantía mínima en una
capa de 0.0012 según norma, ya que se va a distribuir el acero longitudinal en 2 capas. A
continuación, se presenta la hoja de cálculo correspondiente al diseño por flexión.
133
5.9.5
Diseña por Corte
Se presenta la verificación por corte de la losa maciza en análisis en la siguiente hoja de
cálculo.
Entonces, el aporte del concreto a la resistencia nominal de la sección es suficiente para
resistir el cortante actuante.
5.10. Análisis y Diseño de la Cimentación
5.10.1 Descripción general
La cimentación para la propuesta económica de esta investigación es el uso de cimiento
corridos de concreto ciclópeo, con un peralte de 70cm y un ancho de 80cm. Se muestra el esquema
de cimentación propuesta para la edificación en base aislada. (Figura 5.31)
134
5
6
7
5
6
7
3
3
4
2
2
4
1
1
E
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
B CD
E
A
B CD
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
A
Figura 5.31 Esquema de Cimentaciones de EBA
5.10.2 Análisis estructural
5.10.2.1 Chequeo por esfuerzos admisibles
Se verifica por esfuerzos admisibles en el programa SAFE aplicando las combinaciones de
cargas mencionados. (Figura 5.32 a Figura 5.36)
Figura 5.32 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0 CV en EBA
135
Figura 5.33 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV+0.8CSX en EBA
Figura 5.34 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV-0.8CSX en EBA
136
Figura 5.35 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM + 1.0CV+0.8CSY en EBA
Figura 5.36 Presiones Actuantes debido al Combo 1.0 CM +1.0 CV-0.8CSY en EBA
137
5.10.3 Diseño estructural
El diseño del cimiento corrido culmina con el chequeo de esfuerzos admisibles, dónde se
demuestra que se tiene valores menores al esfuerzo admisible del suelo de 2kgf/cm2. Entonces, la
sección de cimiento corrido es 80cmx70cm.
5.11. Análisis y Diseño de la Escalera
La escalera por ser un elemento no portante solo se diseña bajo cargas de gravedad, en
consecuencia, el diseño es el mismo que en base fija.
138
6.
CAPITULO VI: ANÁLISIS COMPARATIVO DE RESPUESTA SÍSMICA
6.1. Generalidades
Con la finalidad de poder comparar de manera adecuada ambas edificaciones, se utiliza 2
comparaciones, la primera en base a las respuestas de diseño y la segunda en base a un análisis
tiempo historia.
La respuesta de diseño se obtiene a partir del análisis modal-espectral de la norma E.030
para la base fija y, por otro lado, se utiliza de la norma E.031 para la base aislada.
La respuesta sísmica se obtiene a partir de un Análisis Tiempo-Historia, en el cual, los
acelerogramas usados se escalan al espectro objetivo definido como al espectro de la norma E.031
a un 5% de amortiguamiento crítico, por lo que, se usa el mismo acelerograma para el caso de base
fija y aislada.
6.2. Análisis Comparativo de Respuesta de Diseño
Se presenta el análisis comparativo de los resultados obtenidos del Análisis Estructural en
la estructura con base fija y base aislada, el cual se realiza para fines de diseño sismorresistente.
6.2.1
Modos de Vibración
Los periodos y las masas participativas del análisis modal espectral para la edificación en
base fija y base aislada se resumen en la Tabla 6.1
Tabla 6.1 Comparación de los 3 Primeros Modos de Vibración
Edificación con Base Fija
Modo
Masa Participativa
Periodo
UX
UY
RZ
1
0.113
84.4%
0.2%
0.7%
2
0.092
1.0%
0.0%
88.0%
3
0.076
0.1%
14.8%
0.3%
Edificación con Base Aislada
Masa Participativa
Periodo
UX
UY
RZ
2.166
99.8%
0.2%
0.0%
2.164
0.2%
99.4%
0.4%
2.144
0.0%
0.4%
99.6%
139
En la tabla anterior se observa que en la edificación con base fija el primer y tercer modo
es traslacional y, el segundo, rotacional. Por otro lado, en la edificación con base aislada, los dos
primeros modos son traslacionales y, el tercero, rotacional. Esto indica que la tendencia rotacional
de la superestructura no influye en la respuesta sísmica de la estructura con base aislada.
En relación con el periodo fundamental de vibración; la estructura con base aislada presenta
un periodo de 2.166s equivale a más de 19 veces el periodo de la estructura con base fija de 0.113s.
En cuanto a las masas participativas, la edificación en base fija presenta una masa
participativa en el primer modo de 84.0% el cuál llega a ser el 90% (mínimo normativo) en el
modo 19, en cambio, en la edificación con base aislada presenta en sus primeros modos de
vibración una masa participativa de supera el 90%.
6.2.2
Desplazamientos
Los desplazamientos relativos y las derivas de los pisos de la edificación con base fija y
base aislada se resumen en la Tabla 6.2 (Dirección X) y la Tabla 6.3 (Dirección Y).
Luego, se realiza la gráfica de comparación de desplazamientos y derivas de la edificación
con base fija y base aislada en la Figura 6.1 (Dirección X) y Figura 6.2 (Dirección Y).
Tabla 6.2 Resumen de Desplazamientos y Derivas en la Dirección X según la Respuesta de Diseño
Edificación con Base Fija
Edificación con Base Aislada
PISO i
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
(‰)
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
(‰)
2
1
0
3.49
1.79
-
1.70
1.79
-
0.61
0.69
-
253.58
252.68
251.79
0.89
0.89
-
0.32
0.34
-
140
6
5
6
3.49
0.32
253.58
2
4
1.79
252.68
1
0
0.00
-1
100.00
200.00
251.79
300.00
Desplazamiento Dirección X
(mm)
Desplazamiento BF X-X
Altura (m)
Altura (m)
4
3
0.61
5
3
0.34
0.69
2
1
0
0.00
0.50
1.00
Deriva Dirección X (‰)
Deriva BF X-X
Deriva BA X-X
Desplazamiento BA X-X
Figura 6.1 Gráficos Comparativos de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y las Derivas de Entrepiso
(Derecha) en la Dirección X según la Respuesta de Diseño
De la tabla anterior, la deriva de entrepiso del piso 2 en la dirección X de la edificación en
base fija; presenta una disminución del 48% para ser equivalente a la deriva de la Edificación con
Base Aislada. Además, la máxima deriva aislada es 0.34‰ menor que el 3.5‰ normativo (Literal
a) del Numeral 26.4 del artículo 26 de la norma E.031).
141
6
6
5
1.28
217.54
4
0.68
Altura (m)
Altura (m)
4
3
0.06 0.21
5
217.37
2
3
0.08
0.68
2
1
1
0
217.15
0.00
100.00
200.00
300.00
-1
Desplazamiento Dirección Y (mm)
0
0.00
Desplazamiento BF Y-Y
0.50
Deriva Dirección Y (‰)
1.00
Deriva BF Y-Y
Deriva BA Y-Y
Desplazamiento BA Y-Y
Figura 6.2 Gráficos Comparativos de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y las Derivas de Entrepiso
(Derecha) en la Dirección Y según la Respuesta de Diseño
Tabla 6.3 Resumen de Desplazamientos en la Dirección Y según la Respuesta de Diseño
Edificación con Base Fija
Edificación con Base Aislada
PISO i
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
∆i/h (‰)
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
∆i/h (‰)
2
1
0
1.28
0.68
-
0.60
0.68
-
0.21
0.68
-
217.54
217.37
217.15
0.17
0.22
-
0.06
0.08
-
De la tabla anterior, la deriva de entrepiso del piso 2 en la dirección Y de la edificación en
base fija; presenta una disminución del 71% para ser equivalente a la deriva de la Edificación con
Base Aislada. Además, la máxima deriva aislada es 0.08‰ menor que el 3.5‰ normativo (Literal
a) del Numeral 26.4 del artículo 26 de la norma E.031).
142
6.2.3
Aceleraciones de Entrepiso
Las aceleraciones absolutas de los pisos de la edificación en base fija y base aislada, se
resumen en la Tabla 6.4, además, los gráficos comparativos de las aceleraciones se presentan en
la Figura 6.3
6
6
5
0.18
0.43
5
0.35
4
3
0.22
0.18
2
Altura (m)
4
Altura (m)
0.18
3
0.21
0.18
2
1
1
0
0.18
0.00
0.20
0.40
0.60
Aceleracióne Direccion X (g)
0
0.00
0.18
0.20
0.40
Aceleracióne Direccion Y (g)
BF Aceleración Y-Y
BF Aceleración X-X
BA Aceleración X-X
BA Aceleración Y-Y
Figura 6.3 Gráfico Comparativo Aceleraciones Absolutas de Piso en la Dirección X (Izquierda) y en la
Dirección Y (Derecha) según la Respuesta de Diseño
Tabla 6.4 Resumen de Aceleraciones Absolutas según la Respuesta de Diseño
PISO
2
1
Edificación con Base Edificación con Base
Fija
Aislada
Aceleración Absoluta Aceleración Absoluta
(g)
(g)
Dir. X-X Dir. Y-Y Dir. X-X Dir. Y-Y
0.43
0.35
0.18
0.18
0.22
0.21
0.18
0.18
143
De la tabla anterior, la aceleración absoluta del piso 2 en la dirección X de la edificación
en base fija (0.43g); presenta una disminución del 58.1% para ser equivalente a la aceleración
absoluta (0.18g) de la Edificación con Base Aislada.
Por otro lado, en la dirección Y, la aceleración absoluta presenta una disminución del
48.6% para ser equivalente a la aceleración absoluta de la Edificación con Base Aislada.
6.2.4
Cortantes de Piso
Las fuerzas cortantes de diseño en los pisos de la edificación en base fija y base aislada, en
ambas direcciones se resumen en la Tabla 6.5 y, luego, se realiza el gráfico comparativo de las
fuerzas cortantes de piso en ambas direcciones en la Figura 6.4 (utilizando el límite superior de las
propiedades dinámicas del sistema de aislamiento sísmico).
6
28.01 30.53
5
5
4
4
3
48.80
58.45
Altura (m)
Altura (m)
6
2
48.72 58.45
2
1
1
0
-1
0.00
3
28.01 28.23
0
82.10
50.00
100.00
Cortante Dirección X (tonf)
-1
0.00
BF V X-X
BA V X-X
82.10
50.00
100.00
Cortante Direccion Y (tonf)
BF V Y-Y
BA V Y-Y
Figura 6.4 Gráfico Comparativo de Fuerzas Cortantes de Entrepiso en la Dirección X (Izquierda) y en la
Dirección Y (Derecha) según la Respuesta de Diseño
144
Tabla 6.5 Resumen Comparativo de las Fuerzas Cortantes de Entrepiso según la Respuesta de Diseño
PISO
2
1
0
Edificación con Base
Fija
Fuerza Cortante (tonf)
Dir. X-X
Dir. Y-Y
30.53
28.23
48.80
48.72
-
Edificación con Base
Aislada
Fuerza Cortante (tonf)
Dir. X-X
Dir. Y-Y
28.01
28.01
58.45
58.45
82.10
82.10
Entonces, tenemos que la fuerza cortante de diseño en el primer piso de la Edificación
Aislada ha aumentado en 19.8% respecto de la Edificación Convencional, esto se debe a que, se
está considerando como fuerzas de piso de diseño, al obtenido en el caso del aislamiento sísmico
en sus propiedades del límite superior.
Es importante mencionar que, el factor de reducción de fuerza sísmica (R) en la Edificación
Aislada es de solo 1.125 (equivalente a una reducción del 11.1% bajo un sismo sin reducción), por
lo que, el cortante de diseño en el base obtenido es casi elástico, por otro lado, la Edificación
convencional, por su parte, se ha diseñado con un factor de reducción de fuerza sísmica (R) de 3
(equivalente a una reducción del 66.67% bajo un sismo sin reducción).
6.3. Análisis Comparativo de Respuesta Sísmica
Se presenta el análisis comparativo de la respuesta estructural de la edificación en base fija
y la edificación en base aislada, frente a un mismo registro de aceleraciones de suelo.
6.3.1
Registros Sísmicos de Análisis
Se ha seleccionado tres (03) pares de historias de aceleraciones correspondientes a los
componentes ortogonales horizontales de los sismos más importantes ocurridos en el Perú. Se
muestra los acelerogramas escalados a un PGA= 0.53g, desde la Figura 6.5 hasta la Figura 6.10.
145
Figura 6.5 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O, Arequipa, 2001/07/07/
Figura 6.6 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes N-S, Arequipa, 2001/07/07/
Figura 6.7 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O, Lima el 1966/10/17/
146
Figura 6.8 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes N-S Lima el 1966/10/17/
Figura 6.9 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O Ica el 2007/08/15/
Figura 6.10 Registro de Aceleraciones Escalado. Componentes E-O Ica el 2007/08/15/
147
Figura 6.11 Espectro Objetivo y Escalado de los Registros de los Acelerogramas
Los acelerogramas mencionados, se escalan de tal manera que, sean compatibles con el
espectro normativo de la Norma E.031, considerando los parámetros sísmicos respectivos. El tipo
de análisis a ejecutar será el Dinámico Tiempo Historia de carácter no lineal debido al sistema de
aislamiento sísmico. A continuación, se presentan las comparaciones entre las principales
respuestas máximas de la estructura en base aislada y la estructura en base fija.
6.3.2
Desplazamientos
Los desplazamientos relativos y las derivas de los pisos de la edificación con base fija y
base aislada se resumen en la Tabla 6.6 (Dirección X) y la Tabla 6.7 (Dirección Y).
Luego, se realiza la gráfica de comparación de desplazamientos y derivas de la edificación
con base fija y base aislada en la Figura 6.12 (Dirección X) y Figura 6.13 (Dirección Y).
148
6
0.19
6
5
6.03
232.79
4
2.50
232.25
2
Altura (m)
Altura (m)
4
3
1.26
5
3
0.26
0.96
2
1
0
0
0.00
-1
100.00
1
231.58
200.00
300.00
0
0
0.00
Desplazamiento Dirección X (mm)
Desplazamiento BF X-X
Desplazamiento BA X-X
0.50
1.00
1.50
Deriva Dirección X (‰)
Deriva BF X-X
Deriva BA X-X
Figura 6.12 Gráfico Comparativo de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y Derivas de Entrepiso
(Derecha) en Dirección X según la Respuesta Sísmica
Tabla 6.6 Resumen Comparativo de Desplazamientos en Dirección X según la Respuesta Sísmica
PISO i
2
1
0
Edificación con Base Fija
∆i
∆i-∆i-1
Deriva
(mm)
(mm)
(‰)
6.03
3.53
1.26
2.50
2.50
0.96
-
149
Edificación con Base Aislada
∆i
∆i-∆i-1
Deriva
(mm)
(mm)
(‰)
232.79
0.54
0.19
232.25
0.67
0.26
231.58
-
De la tabla anterior, la deriva de entrepiso del segundo piso en la dirección X de la
edificación en base fija; presenta una disminución del 85% para ser equivalente a la deriva de la
Edificación con Base Aislada. Además, la máxima deriva aislada es 0.26‰; menor que el 5‰
normativo (Literal b) del Numeral 26.4 del artículo 26 de la Norma E.031.
6
6
5
1.76
239.10
5
0.28
4
0.98
Altura (m)
Altura (m)
4
3
0.05
238.95
2
1
3
0.08
0.977
2
1
0
238.75
0
0.00
100.00
200.00
300.00
-1
Desplazamiento Dirección Y (mm)
0
0.00
Desplazamiento BF Y-Y
0.50
1.00
1.50
Deriva Dirección Y (‰)
Deriva BF Y-Y
Deriva BA Y-Y
Desplazamiento BA Y-Y
Figura 6.13 Gráfico Comparativo de Desplazamientos Laterales (Izquierda) y Derivas de Entrepiso
(Derecha) en Dirección Y según la Respuesta Sísmica
Tabla 6.7 Resumen Comparativo de Desplazamientos en Dirección Y según la Respuesta Sísmica
Edificación con Base Fija
Edificación con Base Aislada
PISO i
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
∆i/h (‰)
∆i
(mm)
∆i-∆i-1
(mm)
Deriva
∆i/h (‰)
2
1
0
1.76
0.98
-
0.79
0.98
-
0.28
0.98
-
239.10
238.95
238.75
0.14
0.20
-
0.05
0.08
-
150
De la tabla anterior, la deriva de entrepiso del segundo piso en la dirección Y de la
edificación en base fija; presenta una disminución del 82% para ser equivalente a la deriva de la
Edificación con Base Aislada. Además, la máxima deriva aislada es 0.08‰ menor que el 5‰
normativo (Literal b) del Numeral 26.4 del artículo 26 de la norma E.031).
6.3.3
Aceleración de Entrepiso
Las aceleraciones absolutas de los pisos de la edificación en base fija y base aislada, se
resumen en la Tabla 6.8, además, los gráficos comparativos de las aceleraciones se presentan en
la Figura 6.14.
6
6
0.20
1.80
0.17
5
4
1.24
4
3
0.19
Altura (m)
Altura (m)
5
0.90
2
1
3
0.17
0.95
2
1
0
0.00
0.19
1.00
2.00
0
0.00
Aceleración en Direccion X
(g)
0.17
0.50
1.00
1.50
BF Aceleración X-X
Aceleración en Direccion Y
(g)
BF Aceleración Y-Y
BA Aceleración X-X
BA Aceleración Y-Y
Figura 6.14 Gráfico Comparativo de Aceleraciones Absolutas en Dirección X (Izquierda) y en Dirección
Y (Derecha) según la Respuesta Sísmica
151
Tabla 6.8 Resumen Comparativo de Aceleraciones Absolutas de Entrepiso según la Respuesta Sísmica
PISO
2
1
Edificación con
Base Fija
Edificación con
Base Aislada
Aceleración
Absoluta (g)
Aceleración
Absoluta (g)
Dir. X-X Dir. Y-Y Dir. X-X Dir. Y-Y
1.80
1.24
0.20
0.17
0.90
0.95
0.19
0.17
De la tabla anterior, la aceleración absoluta del segundo piso en la dirección X de la
edificación en base fija (1.80g); presenta una disminución del 88.9% para ser equivalente a la
aceleración absoluta (0.20g) de la Edificación con Base Aislada.
Por otro lado, en la dirección Y, la aceleración absoluta presenta una disminución del
86.3% para ser equivalente a la aceleración absoluta de la Edificación con Base Aislada.
6.3.4
Cortantes de Piso
Las fuerzas cortantes de diseño en los pisos de la edificación en base fija y base aislada, en
ambas direcciones, se resumen en la Tabla 6.9 y, luego, se realiza el gráfico comparativo de las
fuerzas cortantes de piso en ambas direcciones en la Figura 6.15.
152
16.27
6
128.82
5
5
4
4
3
37.76
221.16
2
Altura (m)
Altura (m)
6
3
-1
0.00
39.41
198.87
2
1
1
0
16.79 97.47
0
60.60
100.00 200.00 300.00
Cortante Dirección X (tonf)
BF V X-X
BA V X-X
64.11
-1
0.00
100.00 200.00 300.00
Cortante Direccion Y (tonf)
BF V Y-Y
BA V Y-Y
Figura 6.15 Gráfico Comparativo de Cortantes de Piso en la Dirección X (Izquierda) y en la Dirección Y
(Derecha) según la Respuesta Sísmica
Tabla 6.9 Resumen Comparativo de Fuerza Cortante de Piso según la Respuesta Sísmica
PISO
2
1
0
Edificación con Base
Fija
Fuerza Cortante (tonf)
Dir. X-X Dir. Y-Y
128.82
97.47
221.16
198.87
-
Edificación con Base
Aislada
Fuerza Cortante (tonf)
Dir. X-X Dir. Y-Y
16.27
16.79
37.76
39.41
60.60
64.11
Se presenta en la dirección X; la disminución de cortante del primer piso de la edificación
en base fija (221.16tonf) de 82.9% para ser equivalente al de la edificación con base aislada
(37.76tonf) y, en la dirección Y; la disminución de cortante de 80.2% en el primer piso.
Adicionalmente, con respecto a la edificación con base fija, al comparar las fuerzas
cortantes del análisis tiempo-historia (Tabla 6.9) con las fuerzas cortantes de diseño (Tabla 6.5)
153
del primer piso se tiene en la dirección X; un aumento de 353% de la fuerza cortante de diseño
(48.80tonf) para ser equivalente a la fuerza cortante del análisis tiempo historia (221.16tonf) y, de
la misma forma en la dirección Y; un aumento de cortante de 308% .
Por otro lado, con respecto a la edificación con base aislada, al realizar una comparación
de la misma forma como el párrafo anterior, se tiene, por lo contrario, una reducción de la fuerza
cortante de diseño tanto para la superestructura como para la subestructura.
En consecuencia, se tiene que la edificación en base fija supera ampliamente su fuerza
cortante de diseño de la estructura y, por el contrario, en la edificación en base aislada no alcanza
su cortante de diseño; ni en la superestructura, ni en la subestructura.
6.4. Análisis de Resultados
Se ha logrado alargar el Periodo Fundamental de la Estructura en base fija de 0.113s hasta
2.166 s, lo cual, resulta beneficioso debido a que estamos a una distancia considerable de la zona
de periodos largos (TL=2.5s) donde las aceleraciones son muy bajas.
Con respecto a las cortantes de diseño, se ve un aumento aproximado de 10tonf en las
cortantes de la edificación con base aislada con respecto a la edificación con base fija, el cual se
justifica al considerar que, la edificación con base aislada se diseña con una vida útil de 50 años
bajo un sismo de 2% de probabilidad y un periodo de retorno de 2475 años y, en cambio, a la
edificación con base fija se diseña con una vida útil de 50 años bajo un sismo de 10% de
probabilidad y un periodo de retorno de 475 años. Esta última proposición, se hace notar en la
Tabla 6.9, donde se muestra que las fuerzas cortantes para la edificación con base fija son muy
154
elevadas con respecto con las que fue diseñada, así entonces, al ocurrir un sismo muy grande
(norma E.031) la integridad estructural sólo permanecería en la estructura con base aislada.
Para estimar el daño que presentaría una edificación bajo un sismo dado se hace lectura de
las aceleraciones de piso y los drifts, los cuales, deben ser menor que 0.3g y 3.5‰,
respectivamente. Estos valores, representan los límites permisibles para que no exista daño no
estructural y, daño estructural.
En relación con los drifts, de la respuesta de diseño (Tabla 6.2 y Tabla 6.3) y, de la respuesta
sísmica (Tabla 6.6 y Tabla 6.7), se obtienen valores menores que 3.5‰ tanto en la edificación con
base fija como en la edificación con base aislada. Además, dichos valores obtenidos en las tablas
confirman que el presente caso en estudio es una edificación muy rígida.
En relación con las aceleraciones de diseño del segundo piso (Tabla 6.4); en la estructura
en base fija son 0.43g y 0.35g, en la dirección X y Y, respectivamente, los cuales han superado el
límite de 0.3g, en consecuencia, presentaría daños no estructurales y estructurales (leves) bajo el
sismo de diseño asociado a la normativa E.030, en cambio, en la edificación con base aislada
presenta una aceleración absoluta 0.18g en ambas direcciones, lo que indica que, presentaría daños
imperceptibles.
En relación con las aceleraciones de respuesta sísmica del segundo piso (Tabla 6.8); en la
estructura en base fija son 1.8g y 1.24g, en la dirección X y Y, respectivamente; los cuales han
superado de manera amplia el límite de 0.3g, categorizándose a un nivel de daño extensivo, donde
varios elementos han alcanzado su capacidad última y, por el contrario, en la edificación con base
aislada, presenta una aceleración absoluta de 0.20 y 0.17g, lo que indica que presentaría daños
imperceptibles en la estructura.
155
7.
CAPITULO VII: ESTIMACIÓN Y ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTO
7.1. Generalidades
La estimación de costos se hará mediante el cálculo de costo directo de las principales
partidas de estructuras que conforman la edificación con base fija y la edificación con base aislada
y, luego, comparar ambos resultados.
En cuanto al sistema de aislamiento sísmico, se realiza una aproximación grosso modo
debido a que no existe una práctica sistemática de dicho sistema, sin embargo, se procura que el
análisis de costo unitario sea lo más real posible.
7.2. Estimación de Costos de la Edificación Convencional
A continuación, se presentan las partidas escogidas, su metrado, su unidad de medida, el
precio, los presupuestos parciales y el presupuesto total.
156
157
Entonces, el presupuesto directo en la edificación en base fija es S/102,356.36.
7.3. Estimación de Costos de la Edificación Aislada
De la misma manera que la edificación en base fija, se presenta las partidas escogidas, su
metrado, su unidad de medida, el precio, los presupuestos parciales y el presupuesto total.
158
159
Luego, el presupuesto directo en la edificación con base aislada es S/268,357.11.
Con respecto al costo del suministro o adquisición de los aisladores, se estima mediante
una interpolación lineal del precio en función del volumen del aislador, esto con el respaldo de los
datos proporcionados por parte de la empresa METAL ENGINEERING & TREATMENT CO.
PVT. LTD (METCO), ubicada en Kolkata, India; los cuales se visualizan en la sección de Anexos.
160
7.4. Análisis Comparativo de Costos Estimados
La diferencia entre el costo directo de la edificación en base fija y la edificación en base
aislada asciende al monto de S/166,000.75 y, siendo la más económica la edificación en base fija
(Figura 7.1)
Grafico Comparativo de Costo Directo
BASE AISLADA,
S/268,357.11
300000
250000
Costo (S/)
200000
150000
100000
BASE FIJA,
S/102,356.36
50000
0
Figura 7.1 Comparativo de Costos Directos entre la Edificación en Base Fija y Base Aislada
En términos de porcentajes, el costo directo de la edificación en base aislada representa
aproximadamente el 262% del costo de la edificación en base fija o, en otras palabras, más de 2.5
veces el costo directo de la edificación convencional.
Esta diferencia se debe principalmente al costo de la partida “AISLADOR” (S/121,702.08),
ya que representa aproximadamente al 73% de la diferencia entre los presupuestos directos
mencionados (S/166,000.75).
161
8.
CONCLUSIONES
En la presente investigación se llegó a la conclusión general de que el diseño de un Sistema
de Aislamiento Sísmico de bajo costo en una vivienda de 2 pisos en albañilería confinada en
Arequipa se logra con la inserción de aisladores de baja rigidez y baja capacidad vertical como los
aisladores UFREI.
1. El Análisis Estructural de la edificación en base fija se ha realizado mediante el Software
ETABS y, además, también se usa el Software SAFE para losas y cimentaciones.
2. El Diseño Estructural de acuerdo con la norma E.030 y E.070 vigente de la edificación
en base fija se ha realizado de acuerdo al elemento estructural analizado, los cuales se resumen en
hojas de cálculo llevados a cabo en el Software Excel o el Software Mathcad Prime.
3. El Costo Estimado de la edificación en base fija se ha calculado en función del costo
directo de las partidas de estructuras más significativas y, tiene un valor de S/102,356.36. El precio
por m2 de área construida es S/540 aproximadamente.
4. El Diseño del Sistema de Aislamiento Sísmico UFREI de la edificación en base aislada
se realiza, en primer lugar, mediante la elección de un UFREI con resultados experimentales, para
luego, graficar la curva histerética normalizada. Después, se realiza la construcción del modelo
Pivote Elástico. Luego, se construye un modelo bilineal. De esta manera, se continua con el
procedimiento convencional para el diseño de una edificación aislada.
5. El Análisis Estructural de la edificación en base aislada se ha realizado mediante la
extracción de fuerzas, momentos y desplazamientos de la edificación en base aislada modelada en
el Software ETABS y, además, también se usa el Software SAFE para losas y cimentaciones.
162
6. El Diseño Estructural de acuerdo con la Norma E.031 y E.070 vigente de la edificación
en base aislada se ha realizado de acuerdo al elemento estructural analizado, los cuales se resumen
en hojas de cálculo llevados a cabo en el Software Excel o el Software Mathcad Prime.
7. El Costo Estimado de la edificación en base aislada se ha calculado en función del costo
directo de las partidas de estructuras más significativas y, tiene un valor de S/268,357.11. El precio
por m2 de área construida es S/1417 aproximadamente.
8. Con respecto a las respuestas de diseño obtenidas; se obtuvo un periodo de base aislada
de 2.17seg frente al de base fija de 0.11seg y, además; 88% de reducción máxima de las derivas
de entrepiso, 58% de reducción máxima de las aceleraciones absolutas de piso y 20% de
incremento máximo del cortante del primer entrepiso, en la edificación con base aislada con
respecto a la edificación con base fija. Por otro lado, con respecto a las respuestas sísmicas para
los 3 pares de acelerogramas propuestos; los cuales fueron escalados al espectro sísmico de la
Norma E.031 con un PGA=0.53g, se obtuvo 92% de reducción máxima de las derivas de entrepiso,
89% de reducción máxima de las aceleraciones absolutas de piso y 83% de reducción máxima del
cortante del primer entrepiso, en la edificación con base aislada con respecto a la edificación con
base fija.
9. El costo directo estimado de la Edificación en Base Fija es S/102,356.36 y, por otro lado,
el costo directo estimado de la Edificación en Base Aislada es S/268,357.11, por lo que, se presenta
una diferencia de S/166,000.75 que equivale a un incremento del 162% con respecto a la
edificación con base fija. Además, la partida “AISLADOR” corresponde al de mayor incidencia
en la diferencia (73%).
163
9.
RECOMENDACIONES
Se da como primera recomendación que se realice más ensayos experimentales para
considerar la influencia de la carga vertical en su comportamiento lateral y para que las
propiedades dinámicas sean verificadas y, luego, dar los lineamientos adecuados para su aplicación
de forma segura y eficiente en las viviendas de albañilería confinada.
1. Se recomienda que el Análisis Estructural de la edificación en base fija realizados en el
Software Etabs se corrobore de forma manual.
2. Con respecto al diseño estructural de la edificación en base fija, se recomienda tener
conocimiento profundo de las normativas E.030 y E.070 principalmente y tener plantillas
automatizadas de diseño según el elemento estructural a diseñar. Además, es recomendable
también, modificar los parámetros respectivos de diseño del Software Etabs.
3. Respecto al costo estimado, se recomienda tener una cotización en la localidad de los
insumos de las partidas de la edificación en base fija para tener una estimación más real del mismo
y, además, de considerar la influencia de las especialidades de arquitectura, sanitarias y eléctricas
en el costo estimado.
4. En lo que respecta al diseño del sistema de aislamiento sísmico UFREI, se recomienda
que se use otras propuestas de diseño de UFREI o, por otro lado, uniformizar los lineamientos de
su diseño. Adicionalmente, se recomienda plantear curvas histeréticas en sus propiedades
dinámicas inferiores y superiores de manera computacional. También, se recomienda proponer
una nueva estructuración para la edificación en base aislada, de tal manera que, las cargas se
164
distribuyan en pocos muros de albañilería confinada y, así realizar, un diseño más eficiente con
los UFREI rectangulares.
5. Se recomienda que el Análisis Estructural de la edificación en base Aislada realizados
en el Software Etabs se corrobore de forma manual.
6. Con respecto al diseño estructural de la edificación en base aislada, se recomienda tener
conocimiento profundo de las normativas E.031 y E.070 principalmente y tener plantillas
automatizadas de diseño según el elemento estructural a diseñar.
7. Respecto al costo estimado de la edificación en base aislada, se recomienda que se haga
cotizaciones con otros proveedores de los aisladores UFREI ya que un proceso de producción
eficiente de los aisladores UFREI en forma rectangular, consiste en fabricar una tira muy larga de
la composición requerida y cortarla en las dimensiones requeridas y, de esta forma, economizar la
producción de las mismas y, por consecuencia, reducir el costo global de la edificación en base
aislada.
8. En lo que respecta a las respuestas de diseño obtenidas, se recomienda que se considere
la influencia de la relación de largo-ancho en planta mayores a 2, típicas de las edificaciones de
viviendas unifamiliares.
Por otro lado, en lo que respecta a las respuestas sísmicas, se recomienda que se realice
una comparación basada en el desempeño de la edificación en función de la energía disipada por
parte de la edificación en base fija y la edificación en base aislada.
9. Por último, para una comparación más real a nivel de costos entre la edificación con
base fija y la edificación con base aislada, se recomienda que se considere no solo la parte de la
ejecución, sino también, la planificación, la operación y mantenimiento.
165
10. BIBLIOGRAFÍA
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167
11. ANEXOS
ANEXO 1 DISEÑO DE CERCO PERIMÉTRICO
168
169
170
171
172
173
ANEXO 2 CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO PIVOTEELASTICO DIRECCIÓN LARGA
A continuación, se adjunta la hoja de cálculo de los parámetros del pivote elástico en la
dirección larga.
174
175
176
177
ANEXO 3 COTIZACIÓN DE AISLADORES REFERENCIALES
A continuación, se adjunta el cuadro de precios de los aisladores UFREI mediante un
correo electrónico recibida por parte de la empresa METCO, previa consulta.
178
ANEXO 4 PLANOS DE LA EDIFICACIÓN EN BASE FIJA
179
B CD
0.60
2.89
7.00
0.20
0.15
2 Alambre Nº8 C/3 Hiladas
2
3.25
NFP=+0.10
SOBRECIMIENTO
1.71
2
C-1
0.40
0.40
CORTE 1-1
CORTE 2-2
CORTE 3-3
CORTE 4-4
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
3
3
0.15
1
0.25
Ca-2
CC-1
ESCALA: S/E
ESCALA: S/E
Nota: El concreto de las columnas se
vaciará después de haberse construido la
albañilería
Nota: Solo se reforzará el muro que se ubica en el eje C;
entre los ejes 5 y 7.
SEGUN CUADRO DE COLUMNAS
A
3
C-1
CC-1
2
0.50
3
5
6
0.075
NFC=-1.00
0.40
CC-1
NFC=-1.00
0.25
2
0.075
4
Z-1
0.25
CC-1
4 4
5
6
4
NFP=+0.10
0.10
0.80
1
REC. LIBRE
0.070
NTN=+-0.00
0.40
0.20
1
0.80
NFP=+0.10
REFUERZO HORIZONTAL EN MUROS PORTANTES
3.75
NFP=+0.10
NFP=+0.10
CONEXIÓN COLUMNA DE CONFINAMIENTO- CIMENTACION
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
3
3.50
1
3 3
0.25
Tip
SEGUN CUADRO DE ZAPATAS
NFP=+0.10
1
0.25
Tip.
0.40
ESCALA: 1/25
0.07
NFC=-1.00
0.50
ESCALA: 1/25
Ca-1
C-1
3
0.80
0.80
0.80
0.80
3.73
NFC=-1.00
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Ca-2
3
0.25
NFC=-1.00
1.000
Z-1
3
3
Z-1
Ca-2
NFC=-1.00
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Ca-1
Ca-2
CC-1
2
NFP=+0.10
0.05
@.10
2
3
2
Ca-1
NFP=+0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
3.50
NTN=+-0.00
VIGA
2
0.20
2
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
3.75
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
SOBRECIMIENTO
1.74
2
Ca-1
1.74
3.73
0.20
2
1
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
2
1.71
2
Ca-1
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
0.40
2
3.25
.125 (Típico)
0.60
0.15
0.55
0.15
0.40
2.85
E
0.15
0.40
A
0.20 (Típico)
0.15
0.50
CORTE 5-5
CORTE 6-6
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
0.30
0.30
0.075
NFZ=-1.00
0.10
2.65
a
18.10
2.40
CC-1
5
0.25
CC-1
C-1
r
0.15
CC-3
0.25
CC-4
0.250
0.400
CC-5
0.25
CC-6
0.250
0.250
2 Ø 1/2'' @0.25m
2.45
ESCALA: 1/25
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
4
0.25
P-1
DIMENSIÓN
8mm @0.25m
0.250
C-1
0.15
1
2.15
PL-1
DIMENSIÓN
4
1
0.30
1
CC-2
0.300
1
CC-1
0.300
2.20
NFP=+0.10
TIPO
P-1
TIPO
0.25
4
CUADRO DE PLACA DE CONCRETO ARMADO
0.30
2.20
4
4
3
4
1
CC-1
4
CUADRO DE COLUMNAS
0.25
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Z-2
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
0.300
1
2.30
6
6
CC-1
Ca-2
NFP=+0.10
ESPECIFICADO
ESCALA: S/E
2.50
0.25
1
C-1
Ca-2
45.
0°
0.300
2.50
Z-1
1
NFP=+0.10
Ca-2
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
5
3
4
CC-1
4
5
3
2.20
NFP=+0.10
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
4
1
3
2.20
2.40
1
AxB
DETALLE TIPICO DE ZAPATA
CUADRO DE ZAPATAS
3
CC-1
Ca-2
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Ca-2
CC-1
4
Ca-2
3
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
ESCALA: S/E
SEGUN CUADRO DE ZAPATAS
ESCALA: 1/25
0.25
0.25
C-1
1
1.30
Z-1
5
3
19.10
4
1
0º
45.
4
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
NFP=+0.10
SOLADO DE
CONCRETO
POBRE
F'C=100KGF/CM2
MALLA DE ZAPATA
ESPECIFICADO
0.50
NFP=+0.10
1
CC-1
3
3
4
1
1.20
2.30
2.65
3
0.25
1.40
B
ACERO
5
ESTRIBOS
6
1
1
ACERO V
4
4
1
2Ø 8mm @.25m
ACERO H
6
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.25
6
CC-1
Ca-2
ACERO V
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
6 Unid.
1 Unid.
6 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
4 Ø 1/2"
4 Ø 1/2"
6 Ø 5/8"
4 Ø 1/2"
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
4Ø 1/2"
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05,6@ 0.075
Rto.@ 0.25
2Ø 1/2" @.25m
6 Unid.
12 Unid.
6 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
1 Unid.
CANTIDAD
0.47
0.72
2.20
0.30
0.55
0.30
2.85
0.30
@.15
E
1°PISO
Y
2°PISO
PLANTA DE CIMENTACION
ESCALA: 1/50
0.15
DIMENSION
1@0.05
B CD
Ca-1
0.10
0.15
0.60
Ca-2
TIPO
7.00
A
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
CUADRO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO
3.00
2.85
4Ø 1/2"
0.20
0.30
ESTRIBOS
CANTIDAD
7
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
2°PISO
2°PISO
1.00
4
CC-1
Ca-2
6
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
1
7
0.25
1.00
1
4
NFP=+0.10
1
6
CC-2
4 Ø 1/2"
1 Unid.
ACERO
CC-1
6 Ø 5/8"
2Ø 1/2" @.25m
CANTIDAD
Ca-2
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
CANTIDAD
3.75
6
3.00
NFP=+0.10
4 Ø 1/2"
1°PISO
1°PISO
2.75
3.00
1
2Ø 8mm @.25m
ACERO H
CC-1
NFP=+0.10
1
5
4 Ø 1/2"
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
ESCALA: 1/10
ESCALA: 1/10
ACERO
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
ESTRIBOS
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
CANTIDAD
Según Cantidad
de Alfeizares
4 Ø 1/2"
Ø 8mm 1@ 0.05, 5@ 0.10
Rto.@ 0.20
5 Unid.
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
CONVENCIONAL - TESIS
CIMIENTO DE ESCALERA
PLANO
: CIMENTACIONES,
COLUMNAS Y DETALLES
REMATE DE COLUMNAS
ESCALA: S/E
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
LAMINA :
E-01
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
B CD
A
2.85
0.15
0.60
E
0.55
2.85
7.00
0.20
3.25
B CD
A
0.15
3.25
E
1.71
Ca-1
3.73
Ca-1
0.20
3.73
0.20
1.71
Ca-1
1.74
1.74
VIGUETA
2.85
0.60
0.55
2.85
V-1
0.40
2.30
0.30
0.05
1
CC-4
C-1
1.00
1
V-1
V-1
V-1
C-1
CC-3
1
CC-4
C-1
MADERA
0.15
V-1
C-1
0.40
0.25
V-1
CC-3
2.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.25
0.25
1
0.30
Ca-1
Ca-1
0.25
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
VER PLANTA
Ø TEMPERATURA = Ø 6mm @.25
7.00
VER PLANTA
0.30
2
VER PLANTA
0.30
0.10
0.05
0.10
CORTE TIPICO DE LOSA ALIGERADA
DETALLE DE SUJECION DE ACERO DE LA VIGUETA
ESCALA 1/10
ESCALA 1/10
15.95
2.40
VS-1
14.95
2.20
0.10
NOTA:
-El estribo en forma de S solo se ubicará en la losa aligerada del primer piso, en cambio, en el segundo piso
no se hará uso de esta
-Se ubicará en cada extremo de la vigueta S Ø 6mm 1@0.05, 1@0.10
0.50
V-2
VS-1
3
0.25
CC-6
VS-2
V-1
0.50
VS-1
ACERO INFERIOR DE VIGUETA
VER PLANTA
RECUBRIMIENTO = 2CM
2.20
0.50
0.25
V-1
0.50
1 Ø 3/8"
CC-6
C-1
1 Ø 1/2"
2.40
V-2
CC-1
3
2.40
2.20
VS-1
ALAMBRE Nº 8
VS-1
19.10
VS-2
0.50
3
0.25
CC-6
V-1
V-1
6mm @ 0.25m
0.15
0.20
2.65
2.30
2.30
2.65
2.30
VS-1
2.20
0.50
0.25
CC-6
C-1
0.025
0.07
VER PLANTA
0.20
V-1
0.50
V-1
0.07
S Ø 6mm 1@ .05, 1@0.10
Acero de temperatura= Ø 6mm @ 0.25m
0.20
VS-2
CC-1
0.05
C-1
CC-5
0.15
2
ESCALA: 1/10
V-2
1 Ø 1/2"
2.40
0.30
0.05
CC-5
VS-1
1 Ø 1/2"
19.10
3
0.10
0.15
2
3.75
0.50
0.10
CC-1
0.30
DETALLE DE ALIGERADO
0.90
3.50
3.75
3.75
V-2
V-2
1 Ø 3/8"
0.50
V-2
0.25
V-1
1 Ø 1/2"
VS-1
0.10
VS-1
0.25
V-1
0.90
VS-1
CC-1
C-1
0.50
3.50
1 Ø 3/8"
CC-5
VS-2
3.50
1 Ø 3/8"
2.65
0.25
2.30
2.65
0.50
1 Ø 1/2"
0.90
1 Ø 1/2"
1 Ø 1/2"
1 Ø 3/8"
CC-5
2
VS-1
0.90
1 Ø 1/2"
0.25
3.50
3.75
0.50
1 Ø 1/2"
0.30
V-2
V-2
VS-1
0.10
0.50
1 Ø 1/2"
V-1
0.90
0.50
0.90
VS-1
V-2
2.20
1 Ø 3/8"
VS-1
4
0.50
V-2
2.50
2.20
1 Ø 3/8"
2.50
V-1
VS-1
VS-1
2.50
0.90
1 Ø 1/2"
4
CC-1
C-1
2.20
0.90
1 Ø 1/2"
CC-1
0.25
V-1
2.50
0.50
1 Ø 1/2"
4
0.25
V-1
2.20
0.25
4
CC-1
C-1
0.25
CC-1
TUBO DE 4'' 0.05
5
CC-1
5
CC-1
C-1
VS-2
V-1
5
0.25
VS-2
V-1
0.25
0.25
5
CC-1
C-1
V-1
0.25
CC-1
V-1
V-2
0.40
0.05
MURO LADRILLO
0.40
RELLENO DE CONCRETO
F'C=140KGF/CM2 (NO USAR
MORTERO)
V-2
LOSA
CC-4
0.90
1 Ø 1/2"
Vb-1
Vb-1
3.00
2.75
3.00
7
CC-3
V-1
Vb-1
3.15
0.30
Vb-1
0.25
3.05
0.25
0.60
1.00
2 AMARRES #8 @ 3HILADAS
7
ENROLLAR ALAMBRE #16
2.85
2.85
0.55
0.60
0.55
LOSA
2 AMARRES # 8
@3 HILADAS
0.25
7.00
7.00
2.85
3.15
6
0.25
CC-4
Vb-2
0.25
0.25 0.25
7
Vb-2
Vb-2
3.10
Vb-1
0.50
0.50
1.00
0.50
0.25
V-1
V-1
CC-2
0.50
0.25
0.25
CC-4
CC-4
6
1.00
Vb-1
Vb-2
CC-3
6
0.25
V-1
0.50
1 Ø 1/2"
1 Ø 3/8"
0.25
0.50
VS-2
VS-1
CC-4
1.00
AMARRE DENTADO
2.85
DETALLE DE FALSA COLUMNA PARA MONTANTE DE DESAGÜE
ESCALA : S/E
NOTA:
A
B CD
E
A
B CD
E
-LOS TUBOS QUE SUBAN POR LOS MUROS DEBERAN ENROLLARSE CON ALAMBRE
-LOS TUBOS QUE SE ENCUENTRAN EN EL ALIGERADO DEBERAN COLOCARSE DE TAL
MODO QUE NO PERJUDIQUE SU POSICION PROYECTADA.
-DEBERA PROCURARSE UN BUEN PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LA
COLOCACION DE LAS TUBERIAS
ALIGERADO 1º PISO
ALIGERADO 2ºPISO
Doble malla Ø3/8'' @0.25
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
LOSA MACIZA
MURO PORTANTE ALBAÑILERIA LLEGA AL ALIGERADO
0.20
7
0.90
1 Ø 3/8"
CC-2
0.50
1 Ø 1/2"
0.90
0.50
VS-2
VS-1
6
VS-1
0.50
1 Ø 3/8"
0.50
1 Ø 1/2"
3.75
0.90
1 Ø 1/2"
0.75
3.75
VS-1
0.50
1 Ø 1/2"
3.00
3.00
2.75
CC-4
NOTA:
-LOS MUROS Y PLACAS INDICADOS EN EL PLANO SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE
PARTEN DEL PISO INFERIOR Y LLEGAN AL ALIGERADO RESPECTIVO.
MURO NO PORTANTE ALBAÑILERIA LLEGA AL ALIGERADO
PLACA DE CONCRETO ARMADO LLEGA AL ALIGERADO
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
CONVENCIONAL - TESIS
DETALLE TIPICO DE LOSA MACIZA H=0.20
PLANO
: ALIGERADOS
ESCALA 1/10
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
LAMINA :
E-02
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
7
5
4
3
2
1
NOTA:
0.25
3.50
0.25
2.30
0.25
2.20
0.25
2.20
0.25
3.75
0.25
a)
NO EMPALMAR MAS DEL 50 % DEL AREA TOTAL EN UNA MISMA SECCION.
b)
EN CASO DE NO EMPALMARSE EN LAS ZONAS INDICADAS O CON LOS PORCENTAJES ESPECIFICADOS, AUMENTAR
LA LONGITUD EN UN 70% O CONSULTAR AL PROYECTISTA
c)
PARA ALIGERADOS Y VIGAS CHATAS EL ACERO INFERIOR SE EMPALMARA SOBRE LOS APOYOS SIENDO LA
LONGITUD DE EMPALME IGUAL A 25 cms. PARA FIERROS DE 3/8" Y 35 cms. PARA 1/2" o 5/8"Ø
Ldg
m
r
0.50
Ø
e (m)
3/4"
.35
5/8"
.30
DOBLEZ 90°
e
7
6
5
4
3
2
1
e
.15
ESCALA: 1/50
.15
EJE A
.05
1/2"
CHATAS
0.25
3.50
0.25
0.25
2.20
EJE B
EJE C
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
0.25
2.20
0.25
0.90
0.30
1.55
0.25
0.75
0.25
r (cm)
Ldg(cm)
0.952
12.0
3.00
21.00
1/2"
1.270
16.0
4.00
28.00
5/8"
1.587
19.0
5.00
35.00
3/4"
1.905
23.0
6.00
42.00
1"
2.540
31.0
8.00
56.00
ANCLAJE TIPICO DE VIGAS
GANCHOS ESTANDAR DE BARRA LONGITUDINAL
ESCALA: S/E
ESCALA: S/E
0.50
3
2
db (cm) m (cm)
PERALTADAS
r
1
.30
ø
3/8"
r
r
m
m
m
0.25
2.30
0.25
EJE D
3/8"
0.952
3.00
6.50
1/2"
1.270
6.50
4.00
5/8"
1.587
6.50
5.00
3/4"
1.905
8.00
6.00
1"
2.540
11.0
8.00
db (cm) m (cm)
r (cm)
ø
db (cm) m (cm)
r (cm)
3/8"
0.952
3.00
3/8"
0.952
12.0
3.00
1.270
16.0
4.00
10.0
1/2"
1.270
13.0
4.00
1/2"
5/8"
1.587
16.0
5.00
5/8"
1.587
19.0
5.00
3/4"
1.905
19.0
6.00
3/4"
1.905
23.0
6.00
1"
2.540
26.0
8.00
1"
2.540
31.0
8.00
a
ø
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
45.
0°
ESPECIFICADO
GANCHOS ESTANDAR DE ESTRIBOS
6
5
4
3
2
1
ESCALA: 1/50
r (cm)
0º
3.50
db (cm) m (cm)
45.
0.25
ø
ESPECIFICADO
DOBLEZ 90°
r
DOBLEZ 135°
DOBLEZ 180°
ESCALA: S/E
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
ESCALA: S/E
0.25
3.50
0.25
2.30
0.25
2.20
0.25
2.20
0.25
2.75
0.25
0.50
EJE E
ESCALA: 1/50
Ver Sol
D
B
E
A
D
B
E
X(m)
3/8"
0.20
1/2"
0.25
5/8"
0.30
2 ESTRIBOS ADICIONALES
Ver C/C
A
Ø
DETALLE "T"
DETALLE "L"
ENCUENTRO DE VIGAS
ESCALA: S/E
2.30
0.40
1.00
0.40
2.30
0.30
0.30
2.40
EJE 1
EJE 2
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
A
1.00
A
E
C
0.30
0.40
2.30
CONEXION SOLERA - COLUMNA
0.30
ESCALA: 1/25
E
C
0.300
0.250
0.200
0.250
0.200
0.200
0.200
0.300
0.400
0.30
0.150
VALORES DE a
0.250
VS-1
0.30
2.90
0.40
0.90
0.30
1.90
0.30
0.30
3.05
EJE 3
EJE 4
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
A
C
E
C
0.40
A
2.95
VS-2
Vb-1
Vb-2
V-1
REFUERZO INFERIOR
Ø
0.250
V-2
3/8"
.40
.55
SECCIONES DE VIGAS
1/2"
.40
.60
ESCALA: 1/25
5/8"
.50
.70
3/4"
.65
.90
1"
.90
1.20
0.30
L/3
E
C
REFUERZO SUPERIOR
L/3
L/3
a
H
a
0.25
3.10
0.25
0.15
3.15
0.25
0.30
1.85
EJE 7 EXTERIOR ENTRE EJES A Y C
ENTRE EJES 6 Y 7
EJE 5
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
0.30
0.90
0.40
2.95
0.30
L/4
L/4
L/4
L/4
EMPALMES TRASLAPADOS PARA VIGAS, LOSAS y ALIGERADOS
ESCALA: 1/25
Nota:
-El detallamiento de las vigas es como se muestra en los esquemas respectivos, tanto para primer piso como segundo piso, excepeto en las vigas vigas soleras del
segundo piso: Refuerzo longitudinal de 4Ø3/8'' y como refuerzo transversal 1/4'' 1@.05,4@.10 Rto.@0.25 C/E
-El concreto de las vigas se vaciará en conjunto con el de la losa de techo.
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
CONVENCIONAL - TESIS
PLANO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
LAMINA :
E-03
: VIGAS
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
2.80
0.90
1.92
Ø3/8'' @0.25
0.25
0.2
5
31
30
29
2.3
6
ESPECIFICACIONES TECNICAS
Ø3/8'' @0.25
28
Ø1/2'' @0.25
27
CONCRETO CICLOPEO
CIMIENTOS CORRIDOS : CONCRETO CICLOPEO 1:10 f'c = 100kgf/cm2
(CEMENTO-HORMIGON MAS 30% PG (8"max.)
26
0.1
1
0.9
0
SOBRECIMIENTOS
0.2
25
5
Ø1/2'' @0.25
24
CONCRETO ARMADO
0.7
2.80
Ø3/8'' @0.25
23
Ø3/8'' @0.25
Ø3/8'' @0.25
0
22
0.9
0
21
4TO TRAMO
Ø3/8'' @0.25
0.25
19
Ø1/2'' @0.25
Ø1/2'' @0.25
.25
18
1.17
1.50
0
0.7
0.25
VIGAS PERALTADAS Y COLUMNAS
: 4 Cm
LOSAS, ESCALERAS, MUROS Y VIGUETAS
: 2 Cm
ZAPATAS
: 7.0 Cm
0
1
0.1
Ø1/2'' @0.25
16
Ø3/8'' @0.25
0.2
15
: f'c = 210Kgf/cm2
VIGA SOLERA, COLUMNETA, COLUMNA DE AMARRE : f'c = 175Kgf/cm2
ACERO REFUERZO
: fy = 4200 Kgf/cm2
SOBRECARGAS :
17
0.25
Ø3/8'' @0.25
VIGAS, COLUMNAS, ZAPATAS, LOSAS
RECUBRIMIENTOS
20
ESCALA: 1/25
: CONCRETO CICLOPEO 1:8 f'c=140kgf/cm2
(CEMENTO-HORMIGON MAS 30% PM (4"max.)
1° PISO
: 200 Kgf / m2
AZOTEA
: 100 Kgf / m2
ESCALERA
: 200 Kgf / m2
5
LONGITUDES MINIMAS DE ANCLAJE Y TRASLAPE DE ARMADURAS
Ø3/8'' @0.25
14
0
13
.25
Ø
ANCLAJE (m)
TRASLAPES (m)
ESTRIBOS Z (m)
1/4"
0.45
0.55
0.10
3/8"
0.45
0.55
0.15
3ER TRAMO
1/2"
0.50
0.60
ESCALA: 1/25
5/8"
0.60
0.75
3/4"
0.70
0.80
Ø1/2'' @0.25
0.25
Ø3/8'' @0.25
12
2.80
1
11
10
0.1
0.9
0
0.2
5
9
Ø1/2'' @0.25
Ø3/8'' @0.25
0.7
7
Ø3/8'' @0.25
0
Ø3/8'' @0.25
5
0.2
0.9
45°
Z
0.25
8
0.25
0
6
5
0.2
Ø1/2'' @0.25
1
1
2DO TRAMO
RESULTADO DEL ANALISIS
Z(g)=0.35 (FACTOR DE ZONA,ZONA 3)
ZONA PORTANTE
PRIMER PISO
DEPLAZAMIENTO ABSOLUTO MAXIMO (mm)
C=2.5 (FACTOR DE AMPLIFICACION)
Ø1/2'' @0.25
Ø3/8'' @0.25
S=1 (FACTOR DE SUELO, SUELO S1)
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
DESPLAZAMIENTO RELATIVO MAXIMO (mm)
SEGUNDO PISO
DEPLAZAMIENTO ABSOLUTO MAXIMO (mm)
R(x)=3, R(y)=3 (COEFICIENTE DE REDUCCION, MUROS)
NFP=+0.10
ESCALA: 1/25
PARAMETROS DE DISEÑO SISMICO (ZONAS)
U= 1 (FACTOR DE USO, VIVIENDA)
2
NTN=+-0.00
0.40
Ø3/8'' @0.25
E-020 CARGAS, E-030 DISEÑO SISMORESSISTENTE, E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES, E-0.60 CONCRETO ARMADO, E-0.70
ALBAÑILERIA CONFINADA
CAPACIDAD PORTANTE : 2.00 Kg/cm2
0.1
3
NORMAS DE DISEÑO
TERRENO
4
0.7
Ø1/2'' @0.25
7
5
Ø3/8'' @0.25
0
2.60
Ø1/2'' @0.25
DESPLAZAMIENTO RELATIVO MAXIMO (mm)
X
Y
1.79
0.68
1.79
0.68
3.49
1.70
1.28
0.60
SISTEMA ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE
DETALLE DE COLUMNETA DE AMARRE PARA DESCANSO DE ESCALERA
Ø1/2'' @0.25
ESCALA: 1/25
ALBAÑILERÍA CONFINADA- MUROS DE ALBAÑILERIA CONFINADA
JUNTA SISMICA
1.10
JUNTA SISMICA A PARTIR DEL LIMITE DE PROPIEDAD DE S=3/4''
0.80
0.15
OBSERVACIONES :
0.15
LOS MUROS NO PORTANTES TENDRAN AISLAMIENTO DE TECNOPOR SUPERIOR
DESPUES DEL DESENCOFRADO DEL TECHO , CON LADRILLO PANDERETA.
NFC=-1.00
CARACTERISTICAS DE LA ALBAÑILERIA CONFINADA :
4 Ø 8 mm
0.50
1ER TRAMO
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde base
CORTE 1-1
ESCALA: 1/25
UNIDAD ( LADRILLO TIPO V )
: f'm=65 Kgf/cm2
COLUMNETA DE AMARRE P/DESCANSO DE ESCALERA
ESPESOR MINIMO
: e min. = 0.14m , 0.24m
ESCALA: 1/10
% MAXIMO DE VACIOS
: 30 %
MORTERO
: 1:4 (CEMENTO : ARENA )
ESPESOR DE JUNTAS DE MORTERO
: e=1.0-1.5 Cm
Si tiene Alveolos estos
no excederan el 30%
del Volumen
0.09
0.10
0.10
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 C/E
MURO BAJO
0.15
Ver Elevacion
0.15
0.10
CP-1
0.15
Columna
4 Ø 8 mm
VIGA DE AMARRE ALFEIZAR DE 1.80M
ESCALA: 1/10
0.10
Losa Aligerada
Nota:
La columneta de amarre de parapeto se
ubica a cada 3.00m a lo largo de este.
TECKNOPORT 1"
2Ø1/2''
S Ø 8 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde la base
AISLAMIENTO DE MUROS CON ALFEIZAR DE 1.80M
COLUMNETA ALFEIZAR DE 1.80M
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/10
ver elevación
ESCALA: 1/25
3) PARA EL TRAZO DE CIMENTACION VER LOS PLANOS DE ARQUITECTURA.
COLUMNETA DE AMARRE P/PARAPETO
ESCALA: 1/10
DETALLE DE PARAPETO EN AZOTEA
1) TODAS LAS ZAPATAS TIENEN H = 0.40 ; CONCRETO f'c = 210Kg/m2.
0.15
0.20
CP-1
0.15
NOTA :
2) EL NIVEL DE CIMENTACION SERA A 1.00 (SIN CONTAR SOLADO); SALVO ESTE INDICADO EN PLANTA.
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde base
elevación
0.24
0.14
0.20
CORTE DE PARAPETO
2Ø8mm
0.10
0.10
0.10
0.20
0.15
2Ø8mm
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 C/E
ESCALA: 1/25
MURO BAJO
VIGA DE AMARRE ALFEIZAR DE 0.90M
Columna
ESCALA: 1/10
0.15
0.10
TECKNOPORT 1"
AISLAMIENTO DE MUROS CON ALFEIZAR DE 0.90M
ESCALA: 1/25
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
CONVENCIONAL - TESIS
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde la base
COLUMNETA ALFEIZAR DE 0.90M
PLANO
ESCALA: 1/10
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
: DETALLES
LAMINA :
E-04
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
ANEXO 5 PLANOS DE LA EDIFICACIÓN EN BASE AISLADA
184
0.15
B CD
E
Variable
Variable
0.30
NFP=+0.10
NFP=+0.10
3.98
VL-1
VL-1
CP-2
NFP=-0.635
U-1
CP-2
NFP=-0.635
NR=-0.735
2.05
0.80
2
CP-2
0.80
0.05
0.05
CORTE 1-1
CORTE 2-2
CORTE 3-3
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
0.15
0.05
NFP=+0.10
NFP=+0.10
Losa Maciza
0.30
Losa Maciza
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
NFP=+0.10
Losa Maciza
Losa Maciza
CP-01
NFP=-0.635
Losa Maciza
VL-1
Losa Maciza
VL-1
CP-2
NFP=-0.635
NR=-0.735
NFP=-0.635
NR=-0.735
NTN=+-0.00
VL-1
U-2
0.40
0.30
3
NFP=+0.10
CP-01
VL-1
U-2
0.40
3
2
VL-1
3.75
5
2.95
1
2.95
1
3.75
2
NFP=-0.635
5
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
CP-01
VL-1
NFP=-0.635
0.25
1
U-2
2
0.05
U-1
1
1
U-2
0.80
ESCALA: 1/25
0.15
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.05
U-2
0.80
U-2
CP-2
NFP=-0.635
NR=-0.735
NFP=-0.635
NR=-0.735
0.40
0.05
0.05
CP-2
Ca-1
0.10
0.30
1
1
CP-2
0.80
NFC=-1.435
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.80
CP-2
0.30
0.70
0.70
3.53
0.80
NFC=-1.435
0.30
0.40
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
NFC=-1.435
0.10
0.70
0.30
0.10
0.30
2.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.05
NR=-0.735
MC-1
2.58
2.58
8
3.53
1
NFP=-0.635
NR=-0.735
0.70
8
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
Ca-1
CP-2
8
8
0.40
0.15
NFP=-0.635
NR=-0.735
NFP=+0.10
0.80
NTN=+-0.00
VL-1
U-2
8
0.15
8
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Losa Maciza
CP-01
MC-1
0.10
0.30
Losa Maciza
CP-01
U-1
Ca-1
8
NFP=+0.10
0.15
8
3.98
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
Losa Maciza
VL-1
8.45
0.20
NFP=+0.10
CP-01
0.40
0.15
0.80
2.85
0.55
0.30
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
Losa Maciza
0.60
2.85
0.80
0.15
0.40
A
0.15
CP-2
NFP=-0.635
NR=-0.735
NR=-0.735
0.80
0.05
0.05
1
NFP=-0.635
7
1
2
CP-2
0.70
0.80
0.70
0.80
CORTE 4-4
CORTE 5-5
CORTE 6-6
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
3
0.80
0.05
0.05
CP-2
0.05
0.13
2.40
1.60
1
NFP=+0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.40
CP-2
NFP=-0.635
0.80
4
0.05
0.05
NR=-0.735
0.70
4
U-1
0.05
NFP=+0.10
0.30
1
NFP=-0.635
1
NFC=-1.435
2.50
4
VIGA
1.70
1
1.70
1
4
NFP=-0.635
CP-2
0.05
CP-2
0.05
CP-2
0.05
U-1
0.05
0.05
U-1
CP-2
ESCALA: 1/25
5
U-2
0.05
REFUERZO HORIZONTAL EN MUROS PORTANTES
ESCALA: S/E
Nota: Solo se reforzará el muro que se ubica en el eje C;
entre los ejes 5 y 7.
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.05
0.05
6
4
0.05
CORTE 8-8
CORTE 7-7
0.80
0.05
0.05
NFC=-1.000
0.40
ESCALA: 1/25
0.80
0.05
0.05
0.05
6
CP-20.05
4
0.80
0.30
U-1
2 Alambre Nº8 C/3 Hiladas
NFP=-0.635
NR=-0.735
3
0.05
U-2
0.05
NTN=+-0.00
0.80
0.05
0.05
4
0.05
0.30
0.20 (Típico)
.125 (Típico)
NTN=+-0.00
Losa Maciza
3
1
U-1
0.15
NFP=+0.10
0.80
CP-2
U-1
1
NFP=-0.635
4
0.05
0.05
0.05
4
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
CP-2
U-1
4
3
1
1.60
0.05
NFP=-0.635
0.30
5
NFC=-1.435
18.63
4
0.05
U-2
0.05
0.05
2.40
CP-2
0.05
3
0.05
0.05
19.63
0.05
0.80
CP-2
U-2
2.50
NFC=-1.435
0.30
0.05
4
NFC=-1.435
2.65
7
NFP=-0.635
1.85
2
1.85
0.05
0.30
3
2
U-1
4
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
2.65
U-1
4
U-1
0.70
0.70
CP-2
0.05
0.05
U-2
CP-2
0.05
CP-2
0.80
2
0.05
CP-2
0.05
4
4
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.05
NFP=-0.635
0.05
2
1
UFREI-1
0.05
1.00
1
1.00
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
U-2
CP-2
1
0.30
U-2
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.30
0.30
0.10
CP-1
0.70
7
0.80
2.65
0.80
2.60
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.80
0.30
a
CP-01
UFREI-2
0.10
0.30
Centro Geométrico
º
0.80
0.05
U-2
ESPECIFICADO
0
45.
1
0.30
1.00
0.05
0.05
1
CP-2
1.00
U-10.05
1
0.05
6
0.80
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
r
CP-2
0.70
0.05
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
0.80
4
0.80
3.20
6
0.80
CP-01
1
4
CP-2 0.05
0.10
0.80
NFP=-0.635
0.30
7
2
2.20
1
3.00
U-2
0.05
3.00
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
45.
0°
ESPECIFICADO
0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
8.45
0.80
2.85
0.60
0.55
2.85
0.80
Centro Geométrico
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
CP-1
A
B CD
PLANTA DE CIMENTACION
ESCALA: 1/50
PROYECCIÓN DE CAPITEL PARA UNIDADES DE AISLAMIENTO
E
ESCALA: S/E
Detalle de Capitel Superior en planta para
UFREI-1 y UFREI-2
ESCALA: 1/25
NOTA:
-LA CODIFICACION DEL AISLADOR DEPENDE DE SU DISPOSICIÓN EN PLANTA, SI EL LARGO
DEL AISLADOR ES PARALELO A LOS EJES NUMÉRICOS, LE CORRESPONDE LA
CODIFICACIÓN 1, POR OTRO LADO, SI EL LARGO DEL AISLADOR ES PARALELO A LOS EJES
ALFABETICOS, LE CORRESPONDE LA CODIFICACIÓN 2
DIMENSIONES DE AISLADOR UFREI 1 Y
UFREI 2
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
ESCALA: S/E (DIMENSIONES EN MM)
PROYECCIÓN DEL AISLADOR UFREI
PLANO
CORONA DE MURO DE CONTENCIÓN DE CONCRETO CICLOPEO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
: CIMENTACIONES
LAMINA :
E-01
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
B CD
A
E
CUADRO DE COLUMNAS
TIPO
0.60
2.85
0.80
CC-2
0.25
0.15
C-1
0.80
2.85
0.55
CC-1
0.15
CC-6
3.53
2.35
0.30
2.50
0.25
0.30
0.30
3.53
0.25
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ACERO
4 Ø 1/2"
4 Ø 1/2"
6 Ø 5/8"
4 Ø 1/2"
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
4Ø 1/2"
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
0.10
0.35
0.70
2.15
0.70
0.40
0.80
2.10
0.70
0.35
1°PISO
0.30 0.23
Ca-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
Ca-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.10
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
ESTRIBOS
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.23
CC-5
0.25
0.30
DIMENSIÓN
0.10
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
CP-2
VL-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.30
CP-2
0.35
VL-1
CC-1
0.35
C-1
C-1
CANTIDAD
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
1
0.80
CP-2
0.43
0.35
CP-2
0.43
0.30
0.43
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
0.30
0.30
0.10
0.80
1
0.30
Ca-1
0.25
0.40
3.98
0.25
0.20
0.15
3.98
CC-4
0.25
8.45
0.15
CC-3
CC-1
ACERO
6 Unid.
1 Unid.
6 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
4 Ø 1/2"
4 Ø 1/2"
6 Ø 5/8"
4 Ø 1/2"
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
4Ø 1/2"
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
2°PISO
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
ESTRIBOS
6 Unid.
CANTIDAD
12 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
6 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
2 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
2 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05,6@ 0.075
Rto.@ 0.25
2 Unid.
2 Unid.
3.00
VL-1
3.20
3.20
VL-1
3.75
2.30
0.60
VL-1
3.20
3.00
3.75
2.30
VL-1
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
0.43
0.43
CUADRO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO
Ca-2
TIPO
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
Ca-1
0.10
CC-1
C-1
0.30
VL-1
2
DIMENSIÓN
0.43
CC-1
VL-1
ESCALA: 1/10
ESCALA: 1/10
3
ACERO
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
ESTRIBOS
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
4 Ø 1/2"
Ø 8mm 1@ 0.05, 5@ 0.10
Rto.@ 0.20
Según Cantidad
de Alfeizares
CANTIDAD
5 Unid.
VL-1
2.85
1.70
2.90
VL-1
0.30
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
1.85
0.43
1°PISO
Y
2°PISO
18.63
CP-2
CC-1
CP-2
CC-1
VL-1
1.85
1.65
0.80
19.63
2.40
CP-2
C-1
0.35
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
0.43
1.80
CP-2
3
VL-1
1.95
2.10
VL-1
0.70
1.90
VL-1
2.10
2.65
1.90
VL-1
1.10
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
2.65
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
2.30
0.20
CC-1
VL-1
0.15
CP-2
0.15
0.30
CP-2
0.70
0.70
2
CP-2
CP-2
CC-1
VL-1
0.43
Variable
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
COLUMNA
VL-1
VL-1
0.30
4
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
U Ø 3/8" @0.05 + 1 en Medio
Losa
Losa
Capitel superior
Viga
LLEGA VIGA
Viga
CAPITEL SUPERIOR
NFP
Viene Refuerzo Positivo de Viga
LOSA MACIZA
H
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Viene Refuerzo Negativo de Viga
0.80
Capitel de concreto f'c = 210 kgf/cm2 para
UFREI1, UFREI 2
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
VL-1
0.35
VL-1
VL-1
VL-1
Cimiento
Corrido
5
CIMIENTO CORRIDO
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
DETALLE TIPICO: REFUERZO DE
CAPITEL SUPERIOR E INFERIOR
PARA AISLADOR UFREI 1, UFREI 2
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
CP-2
CC-1
CAPITEL INFERIOR
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
2.90
3.00
@.15
1.00
0.30
0.10
2.75
0.60
ESPECIFICADO
a
7
1@0.05
0.10
0.30
0.43
0.30
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.30
0º
PROYECCIÓN
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCIÓN
INFERIOR
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
1.00
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.70
0.10
0.35
VL-1
0.35
0.10
6
0.80
0.35
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.30
0.43
CP-2
CC-1
0.30
45.
0.80
0.70
0.35
2.25
0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.70
0.35
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
8.45
0.80
2.85
0.60
0.55
2.85
45.
0°
ESPECIFICADO
0.80
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
ESCALA: S/E
A
B CD
E
REMATE DE COLUMNAS
PLANTA DE CAPITEL INFERIOR
ESCALA: S/E
ESCALA: 1/50
Doble malla Ø3/8'' @0.25
NOTA:
PROYECCION DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
0.125
1.00
VL-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
CP-2
CC-1
0.80
2.20
CP-2
CC-1
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
0.35
ESCALA: 1/25
VL-1
3.45
3.25
VL-1
0.43
DETALLE DE ANCLAJE EN CAPITEL SUPERIOR
ESCALA: S/E
2.85
0.90
0.43
CP-2
CC-2
6
7
VL-1
2.45
3.00
ESCALA: 1/25
DETALLE TÍPICO: CONEXION DE AISLADOR
UFREI
r
0.30
CP-2
CC-1
CP-2
C-1
0.80
0.70
5
CP-2
CC-1
AISLADOR
Capitel inferior
Cimiento Corrido de Concreto Ciclopeo f'c = 140kgf/cm2
U Ø 3/8" @0.05 + 1 en Medio
CP-2
CC-1
VIGA
0.05
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
Capidel de concreto f'c = 210kgf/cm2 para
UFREI1, UFREI 2
2.85
2.90
VIGA
0.40
0.43
0.43
VL-1
1.75
VL-1
1.95
VL-1
1.95
1.80
2.50
Aislador Tipo UFREI
(Goma de Neopreno)
LOSA MACIZA
0.25
0.30
0.30
0.70
4
CP-2
CC-1
C-1
4.90
CP-2
CC-1
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
0.70
CP-2
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
-LOS MUROS INDICADOS EN EL PLANO SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE PARTEN
DE LA LOSA TÉCNICA Y LLEGAN AL PISO SUPERIOR
PROYECCION DE VIGA DE LOSA TECNICA
CAPITEL PARA UNIDADES DE AISLAMIENTO
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
LAMINA :
DETALLE TIPICO DE LOSA MACIZA H=0.125
ESCALA 1/10
PLANO
: CAPITEL INFERIOR
CORONA DE MURO DE CONTENCIÓN DE CONCRETO
CICLOPEO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
E-02
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
B CD
A
E
CUADRO DE COLUMNAS
TIPO
0.60
2.85
0.80
CC-2
0.25
0.15
C-1
0.80
2.85
0.55
CC-1
0.15
CC-6
3.53
2.35
0.30
2.50
0.25
0.30
0.30
3.53
0.25
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/25
ACERO
4 Ø 1/2"
4 Ø 1/2"
6 Ø 5/8"
4 Ø 1/2"
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
4Ø 1/2"
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
0.10
0.35
0.70
2.15
0.70
0.40
0.80
2.10
0.70
0.35
1°PISO
ESTRIBOS
Ca-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.30 0.23
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.23
CC-5
0.25
0.30
DIMENSIÓN
0.10
Ca-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.10
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
VL-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
CP-1
VL-1
0.35
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.35
CC-1
C-1
C-1
CANTIDAD
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
1
0.80
CP-1
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.43
CP-1
0.35
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.30
CP-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.43
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
0.30
0.30
0.10
0.80
1
0.30
Ca-1
0.25
0.40
3.98
0.25
0.20
0.15
3.98
CC-4
0.25
8.45
0.15
CC-3
CC-1
ACERO
6 Unid.
1 Unid.
6 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
2 Unid.
4 Ø 1/2"
4 Ø 1/2"
6 Ø 5/8"
4 Ø 1/2"
2Ø 3/8" + 2Ø 1/2"
4Ø 1/2"
2Ø 5/8" + 2Ø 1/2"
2°PISO
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
0.43
0.43
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
6 Unid.
12 Unid.
Ca-2
TIPO
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
CC-1
VL-1
C-1
VL-1
CC-1
0.30
2
2 Unid.
0.15
CC-1
VL-1
CC-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
1°PISO
Y
2°PISO
18.63
1.30
CP-1
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
CONFINADA EN AMBOS
EXTREMOS
ESCALA: 1/10
ESCALA: 1/10
2.65
0.43
3
0.70
CP-1
C-1
VL-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
3
0.80
19.63
CP-1
1.95
2.10
VL-1
0.43
CC-1
2 Unid.
DIMENSIÓN
1.80
0.55
1.90
VL-1
2.10
1.90
2.65
VL-1
1.10
2.30
0.35
2 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05,6@ 0.075
Rto.@ 0.25
CP-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
VL-1
2 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05, 6@ 0.075
Rto.@ 0.25
0.20
CP-1
0.15
CP-1
0.70
0.70
2
6 Unid.
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
Ca-1
0.10
0.30
Ø 3/8", 1@ 0.05, 7@ 0.065
Rto.@ 0.25
CUADRO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO
2.30
CP-1
CC-1
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10,
2@0.15 y Rto.@ 0.20
3.75
3.00
VL-1
3.20
VL-1
3.20
3.20
3.00
3.75
VL-1
Ø 3/8", 1@ 0.05, 4@ 0.10
Rto.@ 0.25
CANTIDAD
2.30
0.60
VL-1
ESTRIBOS
ACERO
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
ESTRIBOS
Ver Aislamiento de
Muros Con
Alferizar
4 Ø 1/2"
Ø 8mm 1@ 0.05, 5@ 0.10
Rto.@ 0.20
Según Cantidad
de Alfeizares
CANTIDAD
5 Unid.
CP-1
COLUMNA
VL-1
CP-1
CC-1
VL-1
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
0.30
C-1
4
LOSA MACIZA
0.70
0.30
CC-1
VL-1
VL-1
0.35
0.05
CAPITEL INFERIOR
Cimiento
Corrido
5
CIMIENTO CORRIDO
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
CP-1
DETALLE TIPICO: REFUERZO DE
CAPITEL SUPERIOR E INFERIOR
PARA AISLADOR UFREI 1, UFREI 2
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
CC-1
DETALLE TÍPICO: CONEXION DE AISLADOR
UFREI
2.90
3.00
2.75
@.15
1.00
0.30
0.30
0.10
0.70
0.60
1.00
ESPECIFICADO
a
7
1@0.05
0.10
0.30
0.43
0.30
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.30
0º
PROYECCIÓN
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCIÓN
INFERIOR
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.35
0.10
0.10
0.35
0.90
0.80
VL-1
0.35
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.80
0.43
0.70
0.35
2.25
0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.70
0.35
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
0.10
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
8.45
0.80
2.85
0.60
0.55
2.85
45.
0°
ESPECIFICADO
0.80
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
ESCALA: S/E
PLANTA DE CAPITEL SUPERIOR
A
ESCALA: 1/50
B CD
E
Doble malla Ø3/8'' @0.25
REMATE DE COLUMNAS
ESCALA: S/E
LOSA TECNICA (LOSA MACIZA)
0.125
1.00
0.35
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
CP-1
CC-1
6
0.80
VL-1
CC-2
CP-1
0.30
CP-1
CC-1
45.
7
ESCALA: 1/25
2.85
CP-1
CC-1
2.20
0.43
DETALLE DE ANCLAJE EN CAPITEL SUPERIOR
ESCALA: S/E
VL-1
3.45
3.25
VL-1
2.45
3.00
ESCALA: 1/25
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
AISLADOR
Capitel inferior
Cimiento Corrido de Concreto Ciclopeo f'c = 140kgf/cm2
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
0.43
VIGA
CP-1
CP-1
CP-1
CC-1 VL-1
C-1
VL-1
0.80
CP-1
LOSA MACIZA
VIGA
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
Capidel de concreto f'c = 210kgf/cm2 para
UFREI1, UFREI 2
U Ø 3/8" @0.05 + 1 en Medio
6
CAPITEL SUPERIOR
NFP
0.40
0.43
0.43
VL-1
1.75
VL-1
1.95
VL-1
VL-1
LLEGA VIGA
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
Aislador Tipo UFREI
(Goma de Neopreno)
2.85
1.95
1.80
2.50
2.90
5
Viga
Viene Refuerzo Positivo de Viga
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
CC-1
Capitel superior
Viga
U Ø 3/8" 0.05, Rto. 0.20
U Ø 3/8" @0.05 + 1 en Medio
Losa
H
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
Losa
Viene Refuerzo Negativo de Viga
0.80
Capitel de concreto f'c = 210 kgf/cm2 para
UFREI1, UFREI 2
0.25
0.30
Variable
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
r
0.70
4
CC-1
0.43
0.30
CP-1
VL-1
4.90
CP-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1/2''
2.85
0.70
VL-1
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
VL-1
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
1.85
1.85
1.65
2.40
2.90
0.43
1.70
PROYECCION
DE LA
CORONA DE
MURO DE
CONTENCION
INFERIOR
MURO PORTANTE ALBAÑILERIA PARTE DE LOSA TÉCNICA
DETALLE TIPICO DE LOSA MACIZA H=0.125
MURO NO PORTANTE ALBAÑILERIA PARTE DE LOSA TÉCNICA
ESCALA 1/10
NOTA:
-LOS MUROS INDICADOS EN EL PLANO SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE PARTEN
DE LA LOSA TÉCNICA Y LLEGAN AL PISO SUPERIOR
CIMIENTO DE ESCALERA
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
LAMINA :
COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
PLANO
CAPITEL PARA UNIDADES DE AISLAMIENTO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
: CAPITELES SUPERIOR PISO TECNICO
E-03
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
7
6
5
4
3
1
E
2
B CD
A
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
NTST=+2.70
NTST=+2.70
NTST=+2.70
0.20
0.40
NTST=+2.70
0.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
VS-1
0.25
CP-1
CP-1
CP-1
VARIABLE
NFP=+0.10
NFP=+0.10
VARIABLE
NFP=+0.10
0.30
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
CP-1
NR=-0.735
U-2
CP-2
NR=-0.735
NTN=+-0.00
CP-1
U-2
NR=-0.735
MC-1
NFC=-1.435
NR=-0.735
U-2
CP-2 NR=-0.735
CP-2 NR=-0.735
CP-1
CP-2
U-1
U-2
CP-1
NR=-0.735
CP-2
NR=-0.735
CP-2
NR=-0.735
NFC=-1.435
5
6
7
4
5
6
7
2
1
0.30
4
ESCALA: 1/50
3
ESCALA: 1/50
3
2
1
E
NFC=-1.435
VISTA ELEVACIÓN DEL EJE A-A
0.10
U-1
MC-1
VISTA ELEVACIÓN DEL EJE 4-4
0.30
CP-1
MC-1
NFC=-1.435
B CD
CP-2
NR=-0.735
MC-1
U-1
CP-1
CP-2
NR=-0.735
A
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
U-1
CP-2
0.30
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
U-1
VARIABLE
0.30 VARIABLE
0.53
0.30
ESCALA: 1/25
CC-1
CC-1
CC-1
CC-1
ESCALA 1/25
CC-1
CC-1
V-1
Quiebre de corte
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
NTST=+2.70
NTST=+2.70
0.50
2
0.65
0.55
0.55
0.20
0.20
0.30
0.7
0.25
0.25
0.25
CP-01
VARIABLE
0.30 VARIABLE
0.10
Vb-1
VS-2
ESCALA 1/25
ESCALA 1/25
CP-1
NFP=+0.10
NFP=+0.10
NFP=+0.10
NFP=+0.10
NFP=+0.10
0.30
NFP=+0.10
NTN=+-0.00
NTN=+-0.00
U-2
CP-1
CP-2
NR=-0.735
U-2
CP-2
0.70
NR=-0.735
NR=-0.735
U-2
CP-1
CP-2
U-2
CP-1
CP-2
NR=-0.735
NR=-0.735
U-1
CP-1
CP-2
CP-2
U-1
CP-2
CP-2
U-2
CP-1
NR=-0.735
NR=-0.735
MC-1
MC-1
V-2
ESCALA 1/25
MC-1
NFC=-1.435
NFC=-1.435
SECCIÓN TRANSVERSAL MURO DE
CONTENCION DE CONCRETO CICLOPEO
ESCALA: 1/10
7
6
5
Nota:
-Juntas de Contracción de 1/2'' cada 4.00m
4
3
2
1
Quiebre de corte
VISTA ELEVACION DEL EJE B-B Y C-C
ESCALA: 1/50
0.300
U-1 CP-1
7
5
U-1 CP-1
6
4
3
2
1
U-1 CP-1
U-2
U-2 CP-1
CP-1
U-2
CP-1
0.550
VL-1
EJE A PISO TÉCNICO
ESCALA 1/25
ESCALA: 1/50
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
7
6
5
4
3
2
1
PLANO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
: CORTES-ELEVACIONES
LAMINA :
E-04
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
B CD
A
2.85
0.15
0.60
E
0.55
2.85
7.00
0.20
3.25
B CD
A
0.15
3.25
E
1.71
Ca-1
3.73
Ca-1
0.20
3.73
0.20
1.71
Ca-1
1.74
1.74
VIGUETA
2.85
0.60
0.55
2.85
V-1
0.40
2.30
0.30
0.05
1
CC-4
C-1
1.00
1
V-1
V-1
V-1
C-1
CC-3
1
CC-4
C-1
MADERA
0.15
V-1
C-1
0.40
0.25
V-1
CC-3
2.30
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
0.25
0.25
1
0.30
Ca-1
Ca-1
0.25
JUNTA SISMICA TECNOPOR 1''
VER PLANTA
Ø TEMPERATURA = Ø 6mm @.25
7.00
VER PLANTA
0.30
2
VER PLANTA
0.30
0.10
0.05
0.10
CORTE TIPICO DE LOSA ALIGERADA
DETALLE DE SUJECION DE ACERO DE LA VIGUETA
ESCALA 1/10
ESCALA 1/10
15.95
2.40
VS-1
14.95
2.20
0.10
NOTA:
-El estribo en forma de S solo se ubicará en la losa aligerada del primer piso, en cambio, en el segundo piso
no se hará uso de esta
-Se ubicará en cada extremo de la vigueta S Ø 6mm 1@0.05, 1@0.10
0.50
V-2
VS-1
3
0.25
CC-6
VS-2
V-1
0.50
VS-1
ACERO INFERIOR DE VIGUETA
VER PLANTA
RECUBRIMIENTO = 2CM
2.20
0.50
0.25
V-1
0.50
1 Ø 3/8"
CC-6
C-1
1 Ø 1/2"
2.40
V-2
CC-1
3
2.40
2.20
VS-1
ALAMBRE Nº 8
VS-1
19.10
VS-2
0.50
3
0.25
CC-6
V-1
V-1
6mm @ 0.25m
0.15
0.20
2.65
2.30
2.30
2.65
2.30
VS-1
2.20
0.50
0.25
CC-6
C-1
0.025
0.07
VER PLANTA
0.20
V-1
0.50
V-1
0.07
S Ø 6mm 1@ .05, 1@0.10
Acero de temperatura= Ø 6mm @ 0.25m
0.20
VS-2
CC-1
0.05
C-1
CC-5
0.15
2
ESCALA: 1/10
V-2
1 Ø 1/2"
2.40
0.30
0.05
CC-5
VS-1
1 Ø 1/2"
19.10
3
0.10
0.15
2
3.75
0.50
0.10
CC-1
0.30
DETALLE DE ALIGERADO
0.90
3.50
3.75
3.75
V-2
V-2
1 Ø 3/8"
0.50
V-2
0.25
V-1
1 Ø 1/2"
VS-1
0.10
VS-1
0.25
V-1
0.90
VS-1
CC-1
C-1
0.50
3.50
1 Ø 3/8"
CC-5
VS-2
3.50
1 Ø 3/8"
2.65
0.25
2.30
2.65
0.50
1 Ø 1/2"
0.90
1 Ø 1/2"
1 Ø 1/2"
1 Ø 3/8"
CC-5
2
VS-1
0.90
1 Ø 1/2"
0.25
3.50
3.75
0.50
1 Ø 1/2"
0.30
V-2
V-2
VS-1
0.10
0.50
1 Ø 1/2"
V-1
0.90
0.50
0.90
VS-1
V-2
2.20
1 Ø 3/8"
VS-1
4
0.50
V-2
2.50
2.20
1 Ø 3/8"
2.50
V-1
VS-1
VS-1
2.50
0.90
1 Ø 1/2"
4
CC-1
C-1
2.20
0.90
1 Ø 1/2"
CC-1
0.25
V-1
2.50
0.50
1 Ø 1/2"
4
0.25
V-1
2.20
0.25
4
CC-1
C-1
0.25
CC-1
TUBO DE 4'' 0.05
5
CC-1
5
CC-1
C-1
VS-2
V-1
5
0.25
VS-2
V-1
0.25
0.25
5
CC-1
C-1
V-1
0.25
CC-1
V-1
V-2
0.40
0.05
MURO LADRILLO
0.40
RELLENO DE CONCRETO
F'C=140KGF/CM2 (NO USAR
MORTERO)
V-2
LOSA
CC-4
0.90
1 Ø 1/2"
Vb-1
Vb-1
3.00
2.75
3.00
7
CC-3
V-1
Vb-1
3.15
0.30
Vb-1
0.25
3.05
0.25
0.60
1.00
2 AMARRES #8 @ 3HILADAS
7
ENROLLAR ALAMBRE #16
2.85
2.85
0.55
0.60
0.55
LOSA
2 AMARRES # 8
@3 HILADAS
0.25
7.00
7.00
2.85
3.15
6
0.25
CC-4
Vb-2
0.25
0.25 0.25
7
Vb-2
Vb-2
3.10
Vb-1
0.50
0.50
1.00
0.50
0.25
V-1
V-1
CC-2
0.50
0.25
0.25
CC-4
CC-4
6
1.00
Vb-1
Vb-2
CC-3
6
0.25
V-1
0.50
1 Ø 1/2"
1 Ø 3/8"
0.25
0.50
VS-2
VS-1
CC-4
1.00
AMARRE DENTADO
2.85
DETALLE DE FALSA COLUMNA PARA MONTANTE DE DESAGÜE
ESCALA : S/E
NOTA:
A
B CD
E
A
B CD
E
-LOS TUBOS QUE SUBAN POR LOS MUROS DEBERAN ENROLLARSE CON ALAMBRE
-LOS TUBOS QUE SE ENCUENTRAN EN EL ALIGERADO DEBERAN COLOCARSE DE TAL
MODO QUE NO PERJUDIQUE SU POSICION PROYECTADA.
-DEBERA PROCURARSE UN BUEN PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO PARA LA
COLOCACION DE LAS TUBERIAS
ALIGERADO 1º PISO
Doble malla Ø 38'' @0.25
ESCALA: 1/50
ALIGERADO 2ºPISO
ESCALA: 1/50
LOSA MACIZA
MURO PORTANTE ALBAÑILERIA LLEGA AL ALIGERADO
0.20
7
0.90
1 Ø 3/8"
CC-2
0.50
1 Ø 1/2"
0.90
0.50
VS-2
VS-1
6
VS-1
0.50
1 Ø 3/8"
0.50
1 Ø 1/2"
3.75
0.90
1 Ø 1/2"
0.75
3.75
VS-1
0.50
1 Ø 1/2"
3.00
3.00
2.75
CC-4
NOTA:
-LOS MUROS Y PLACAS INDICADOS EN EL PLANO SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE
PARTEN DEL PISO INFERIOR Y LLEGAN AL ALIGERADO RESPECTIVO.
MURO NO PORTANTE ALBAÑILERIA LLEGA AL ALIGERADO
PLACA DE CONCRETO ARMADO LLEGA AL ALIGERADO
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
DETALLE TIPICO DE LOSA MACIZA H=0.20
PLANO
: ALIGERADOS
ESCALA 1/10
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
LAMINA :
E-05
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
7
5
4
3
2
1
NOTA:
0.25
3.50
0.25
2.30
0.25
2.20
0.25
2.20
0.25
3.75
0.25
a)
NO EMPALMAR MAS DEL 50 % DEL AREA TOTAL EN UNA MISMA SECCION.
b)
EN CASO DE NO EMPALMARSE EN LAS ZONAS INDICADAS O CON LOS PORCENTAJES ESPECIFICADOS, AUMENTAR
LA LONGITUD EN UN 70% O CONSULTAR AL PROYECTISTA
c)
PARA ALIGERADOS Y VIGAS CHATAS EL ACERO INFERIOR SE EMPALMARA SOBRE LOS APOYOS SIENDO LA
LONGITUD DE EMPALME IGUAL A 25 cms. PARA FIERROS DE 3/8" Y 35 cms. PARA 1/2" o 5/8"Ø
Ldg
m
r
0.50
Ø
e (m)
3/4"
.35
5/8"
.30
DOBLEZ 90°
e
7
6
5
4
3
2
1
e
.15
ESCALA: 1/50
.15
EJE A 1º Y 2º PISO
.05
1/2"
CHATAS
0.25
3.50
0.25
0.25
2.20
EJE B 1º Y 2º PISO
EJE C 1º Y 2º PISO
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
0.25
2.20
0.25
0.90
0.30
1.55
0.25
0.75
0.25
r (cm)
Ldg(cm)
0.952
12.0
3.00
21.00
1/2"
1.270
16.0
4.00
28.00
5/8"
1.587
19.0
5.00
35.00
3/4"
1.905
23.0
6.00
42.00
1"
2.540
31.0
8.00
56.00
ANCLAJE TIPICO DE VIGAS
GANCHOS ESTANDAR DE BARRA LONGITUDINAL
ESCALA: S/E
ESCALA: S/E
0.50
3
2
db (cm) m (cm)
PERALTADAS
r
1
.30
ø
3/8"
r
r
m
m
m
0.25
2.30
0.25
EJE D 1º Y 2º PISO
3/8"
0.952
3.00
6.50
1/2"
1.270
6.50
4.00
5/8"
1.587
6.50
5.00
3/4"
1.905
8.00
6.00
1"
2.540
11.0
8.00
db (cm) m (cm)
r (cm)
ø
db (cm) m (cm)
r (cm)
3/8"
0.952
3.00
3/8"
0.952
12.0
3.00
1.270
16.0
4.00
10.0
1/2"
1.270
13.0
4.00
1/2"
5/8"
1.587
16.0
5.00
5/8"
1.587
19.0
5.00
3/4"
1.905
19.0
6.00
3/4"
1.905
23.0
6.00
1"
2.540
26.0
8.00
1"
2.540
31.0
8.00
a
ø
Ø DE COLUMNA,
PLACA O VIGA
45.
0°
ESPECIFICADO
GANCHOS ESTANDAR DE ESTRIBOS
6
5
4
3
2
1
ESCALA: 1/50
r (cm)
0º
3.50
db (cm) m (cm)
45.
0.25
ø
ESPECIFICADO
DOBLEZ 90°
r
DOBLEZ 135°
DOBLEZ 180°
ESCALA: S/E
DETALLE DE DOBLADO DE ESTRIBOS EN COLUMNAS Y VIGAS
ESCALA: S/E
0.25
3.50
0.25
2.30
0.25
2.20
0.25
2.20
0.25
2.75
0.25
0.50
EJE E 1º Y 2º PISO
ESCALA: 1/50
Ver Sol
D
B
E
A
D
B
E
X(m)
3/8"
0.20
1/2"
0.25
5/8"
0.30
2 ESTRIBOS ADICIONALES
Ver C/C
A
Ø
DETALLE "T"
DETALLE "L"
ENCUENTRO DE VIGAS
ESCALA: S/E
2.30
0.40
1.00
0.40
2.30
0.30
0.30
2.40
EJE 1 1º Y 2º PISO
EJE 2 1º Y 2º PISO
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
A
1.00
A
E
C
0.30
0.40
2.30
CONEXION SOLERA - COLUMNA
0.30
ESCALA: 1/25
E
C
0.30
0.25
0.20
0.25
0.20
0.20
0.20
0.30
0.40
0.30
VALORES DE a
0.15
0.25
VS-1
0.30
2.90
0.40
0.90
0.30
1.90
0.30
0.30
3.05
EJE 3 1º Y 2ºPISO
EJE 4 1º Y 2º PISO
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
A
C
E
C
0.40
A
2.95
VS-2
Vb-1
Vb-2
V-1
REFUERZO INFERIOR
Ø
0.25
V-2
3/8"
.40
.55
SECCIONES DE VIGAS
1/2"
.40
.60
ESCALA: 1/25
5/8"
.50
.70
3/4"
.65
.90
1"
.90
1.20
0.30
L/3
E
C
REFUERZO SUPERIOR
L/3
L/3
a
H
a
0.25
3.10
0.25
0.15
3.15
0.25
0.30
1.85
EJE 7 EXTERIOR ENTRE EJES A Y C 1º Y 2º PISO
ENTRE EJES 6 Y 7 1º Y 2º PISO
EJE 5 1º Y 2º PISO
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
ESCALA: 1/50
0.30
0.90
0.40
2.95
0.30
L/4
L/4
L/4
L/4
EMPALMES TRASLAPADOS PARA VIGAS, LOSAS y ALIGERADOS
ESCALA: 1/25
Nota:
-El detallamiento de las vigas es como se muestra en los esquemas respectivos, tanto para primer piso como segundo piso, excepeto en las vigas vigas soleras del
segundo piso: Refuerzo longitudinal de 4Ø3/8'' y como refuerzo transversal 1/4'' 1@.05,4@.10 Rto.@0.25 C/E
-El concreto de las vigas se vaciará en conjunto con el de la losa de techo.
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
PLANO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
LAMINA :
E-06
: VIGAS
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA
2.80
0.90
1.92
Ø3/8'' @0.25
ESPECIFICACIONES TECNICAS
0.25
0.2
5
31
CONCRETO CICLOPEO
CIMIENTOS CORRIDOS
: CONCRETO CICLOPEO 1:8 f'c = 140kgf/cm2
(CEMENTO-HORMIGON MAS 30% PG (8"max.)
SOBRECIMIENTOS Y MC
: CONCRETO CICLOPEO 1:8 f'c=140kgf/cm2
(CEMENTO-HORMIGON MAS 30% PM (4"max.)
30
29
2.3
6
28
Ø1/2'' @0.25
0.9
0
Ø3/8'' @0.25
CONCRETO ARMADO
27
VIGAS, COLUMNAS, LOSAS
: f'c = 210Kgf/cm2
VIGA SOLERA, COLUMNETA, COLUMNA DE AMARRE : f'c = 175Kgf/cm2
0.1
1
26
ACERO DE REFUERZO LONGITUDINAL Y TRANSV
0.2
25
5
Ø1/2'' @0.25
24
Ø3/8'' @0.25
0.7
Ø3/8'' @0.25
0
22
0.9
0
21
20
4TO TRAMO
19
17
0.25
Ø3/8'' @0.25
: 200 Kgf / m2
AZOTEA
: 100 Kgf / m2
ESCALERA
: 200 Kgf / m2
0.25
5
Ø1/2'' @0.25
16
Ø3/8'' @0.25
: 200 Kgf / m2
1° PISO
1
0.1
0
0.7
PISO TECNICO
0.2
18
1.17
: 2.0 cm
Ø1/2'' @0.25
Ø1/2'' @0.25
1.50
: 4.0 cm
LONGITUDES MINIMAS DE ANCLAJE Y TRASLAPE DE ARMADURAS
Ø3/8'' @0.25
0.25
VIGAS PERALTADAS, COLUMNAS, CAPITELES
LOSAS, ESCALERAS, MUROS Y VIGUETAS
SOBRECARGAS :
2.80
23
Ø3/8'' @0.25
ESCALA: 1/25
0.2
15
: fy = 4200 Kgf/cm2
RECUBRIMIENTOS
Ø
ANCLAJE (m)
TRASLAPES (m)
ESTRIBOS Z (m)
1/4"
0.45
0.55
0.10
3/8"
0.45
0.55
0.15
1/2"
0.50
0.60
5/8"
0.60
0.75
3/4"
0.70
0.80
45°
5
Ø3/8'' @0.25
14
0
13
.25
Z
Ø1/2'' @0.25
Ø1/2'' @0.25
0.25
Ø3/8'' @0.25
12
2.80
0.9
0
E-020 CARGAS, E-030 DISEÑO SISMORESSISTENTE, E-031 AISLAMIENTO SISMICO, E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES,
E-0.60 CONCRETO ARMADO, E-0.70 ALBAÑILERIA CONFINADA
3ER TRAMO
ESCALA: 1/25
10
5
9
Ø1/2'' @0.25
CAPACIDAD PORTANTE : 2.00 Kg/cm2
0.25
8
Ø3/8'' @0.25
0
0.7
Ø3/8'' @0.25
5
0.2
0.25
U=1.0 (FACTOR DE USO, AISLADO)
C=2.5 (FACTOR DE AMPLIFICACION)
Rx=1.125, Ry=1.125 (COEFICIENTE DE
REDUCCION DE SUPERESTRUCTURA)
5
0
Rx=1.000, Ry=1.000 (COEFICIENTE DE
REDUCCION DE SUBESTRUCTURA)
4
0.7
Ø1/2'' @0.25
5
0.2
0.1
3
ZONA PORTANTE
PISO TÉCNICO
DEPLAZAMIENTO ABSOLUTO MAXIMO (mm)
Z(g)=0.35 (FACTOR DE ZONA,ZONA 3)
6
Ø3/8'' @0.25
0
7
X
RESULTADO DEL ANALISIS
PARAMETROS DE DISEÑO SISMICO
Ø3/8'' @0.25
7
0.9
TERRENO
0.2
2.60
0.1
1
11
NORMAS DE DISEÑO
Y
251.79
217.15
DESPLAZAMIENTO RELATIVO MAXIMO (mm)
PRIMER PISO
DEPLAZAMIENTO ABSOLUTO MAXIMO (mm)
251.79
217.15
252.68
217.37
DESPLAZAMIENTO RELATIVO MAXIMO (mm)
SEGUNDO PISO
DEPLAZAMIENTO ABSOLUTO MAXIMO (mm)
0.89
0.22
253.58
0.89
217.54
0.17
DESPLAZAMIENTO RELATIVO MAXIMO (mm)
S=1 (FACTOR DE SUELO, SUELO S1)
Ø1/2'' @0.25
1
Ø3/8'' @0.25
2
SISTEMA ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE
1
2DO TRAMO
Ø3/8'' @0.25
Ø1/2'' @0.25
NFP=+0.10
ALBAÑILERÍA CONFINADA- MUROS DE ALBAÑILERIA CONFINADA CON SISTEMA DE AISLAMIENTO SISMICO
NFP=+0.10
JUNTA SISMICA
ESCALA: 1/25
JUNTA SISMICA A PARTIR DEL LÍMITE DE PROPIEDAD DE S=30cm
DETALLE DE COLUMNETA DE AMARRE PARA DESCANSO DE ESCALERA
Ø1/2'' @0.25
VL-1
OBSERVACIONES :
LOS MUROS NO PORTANTES TENDRAN AISLAMIENTO DE TECNOPOR EN LA PARTE SUPERIOR Y LATERALES
ESCALA: 1/25
VL-1
ADEMÁS, SE REALIZARÁN DESPUES DEL DESENCOFRADO DE LOSA CON LADRILLO PANDERETA.
0.15
1ER TRAMO
0.15
ESCALA: 1/25
CARACTERISTICAS DE LA ALBAÑILERIA CONFINADA :
4 Ø 8 mm
Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde base
UNIDAD ( LADRILLO TIPO V )
: f'm=65 Kgf/cm2
ESPESOR MINIMO
: e min. = 0.14m , 0.24m
% MAXIMO DE VACIOS
: 30 %
MORTERO
: 1:4 (CEMENTO : ARENA )
ESPESOR DE JUNTAS DE MORTERO
: e=1.0-1.5 Cm
COLUMNETA DE AMARRE P/DESCANSO DE ESCALERA
ESCALA: 1/10
0.09
CP-1
0.15
0.10
0.15
2Ø8mm
0.24
0.14
0.10
0.10
Ver Elevación
0.15
2Ø8mm
NOTA :
1) CIMIENTOS CORRIDOS TIENEN H = 0.70 ; CONCRETO f'c = 140Kg/m2.
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 C/E
4 Ø 8 mm
2) EL NIVEL DE CIMENTACION SERA A 1.435 (SIN CONTAR SOLADO) DEL NTN; SALVO INDICADO EN PLANTA.
3) PARA EL TRAZO DE CIMENTACION VER LOS PLANOS DE CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS
MURO BAJO
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde base
0.20
CP-1
ESCALA: 1/10
0.15
DETALLE DE PARAPETO EN AZOTEA
ESCALA: 1/25
0.10
Nota:
La columneta de amarre de parapeto se
ubica a cada 3.00m a lo largo de este.
2Ø1/2''
S Ø 8 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde la base
AISLAMIENTO DE MUROS CON ALFEIZAR DE 1.80M
COLUMNETA ALFEIZAR DE 1.80M
ESCALA: 1/25
ESCALA: 1/10
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE UNIDADES DE AISLAMIENTO
Nota:
0.20
0.20
ver elevación
JUNTA SISMICA
TECKNOPORT 1"
Losa Aligerada
4) EL MURO DE CONCRETO CICLOPEO PERIMETRAL PRESENTA JUNTAS DE CONTRACCIÓN DE 1/2'' CADA 4.0M
ESCALA: 1/10
0.15
elevación
COLUMNETA DE AMARRE P/PARAPETO
Columna
VIGA DE AMARRE ALFEIZAR DE 1.80M
1.
Se utilizarán aisladores elastoméricos de Goma de Neopreno sin conexión superior ni inferior, los cuales son conocidos como UFREI
2.
Para cualquier planteamiento de aislamiento se deben cumplir las propiedades mecánicas y dinámicas requeridas tanto en el sistema de aislamiento (S.A.) como en cada unidad
de aislamiento.
0.15
0.10
0.10
2Ø8mm
PROPIEDADES DINÁMICAS DE LOS AISLADORES
2Ø8mm
Desplazamiento Total
Máximo
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 C/E
TIPO
Rigidez Efectiva
ξeff (%)
Keff (Tonf/m)
Dirección de análisis
Carga axial última bajo Factor de Modificación Máximo y Mínimo de Factor de Modificación Máximo y Mínimo de
Qd ( Fuerza Característica)
Kd ( Rigidez Postfluencia)
DTM
Amortiguamiento Efectivo
DTM(m)
VIGA DE AMARRE ALFEIZAR DE 0.90M
MURO BAJO
Columna
ESCALA: 1/10
0.10
0.15
ESCALA: 1/25
0.10
CORTE DE PARAPETO
λ
Pu (tonf)
Límite Inferior
Nominal
Límite Superior
Límite Inferior
Nominal
Límite Superior
λ
A LO LARGO
0.2820
11.5
13.31
33.47
15.90%
12.10%
18.20%
31.11
0.8
1.8
0.8
2.2
A LO ANCHO
0.2820
7.7
8.72
22.76
19.90%
15.70%
22.40%
33.46
0.8
1.8
0.8
2.2
UFREI
DIMENSIONES DE AISLADOR UFREI 1 Y
UFREI 2
ESCALA: S/E (DIMENSIONES EN MM)
JUNTA SISMICA TECKNOPORT 1"
AISLAMIENTO DE MUROS CON ALFEIZAR DE 0.90M
2Ø8mm
S Ø 6 mm, 1@ 0.05m, Rto. 0.20 desde la base
ESCALA: 1/25
COLUMNETA ALFEIZAR DE 0.90M
ESCALA: 1/10
PROYECTO : VIVIENDA UNIFAMILIAR
AISLADA - TESIS
PLANO
PROPIETARIO : FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL - UNSA
DISEÑO
:
BACH. WILDER ARTURO MAMANI VENANCIO
: DETALLES
LAMINA :
E-07
UBICACION : JOSE LUIS B. Y
R.-AREQUIPA-AREQUIPA
DIBUJO : W.A.M.V.
FECHA: MARZO, 2022
ESCALA : INDICADA