Memoria de cálculo estructural vivienda unifamiliar en el barrio Belen del municipio de Cerrito Departamento de Santander

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VIVIENDA UNIFAMILIAR EN EL BARRIO BELEN DEL MUNICIPIO DE CERRITO DEPARTAMENTO DE SANTANDER

                          __________________________________________

JOSE FERNANDO CELIS ORTIZ

INGENIERO CIVIL

M.P. 54202 282795 NTS

CERRITO - SANTANDER

2018

TABLA DE CONTENIDO

1.        Introducción        3

2.        Objetivos        3

3.        Descripción del proyecto        4

4.        Datos Generales Proyecto        4

4.1        Características de los materiales empleados Hormigón        4

4.2        Acero        5

4.3        Albañilería:        5

4.4        Peso específico mampostería:        5

4.5        Componentes del sistema de cubierta:        5

5.        Predimensionamiento        6

5.1        Muro estructural confinado        6

5.2        Diseño muros        7

5.2.1        Dimensionamiento de los muros        7

5.3        Columnas de confinamiento        8

5.3.1        Dimensionamiento de las columnas        8

5.4        Vigas de confinamiento        8

5.4.1        Dimensionamiento de las vigas        9

6.        Cimentaciones        9

6.1        Dimensionamiento de los cimientos:        9

7.        Microzonificación Sísmica        10

8.        Recomendaciones        11

1. Introducción

La presente propuesta desarrolla los cálculos correspondientes a la memoria de diseño y cálculo estructural para la construcción de una vivienda familiar de 1 piso; por medio de las metodologías propuestas y avaladas por la actual Reglamento Colombiano de construcción Sismo Resistente NSR-10.

Para la elaboración de los cálculos, se hizo necesario la consulta de los procedimientos consignados en el capítulo A-4, E-3 y E-4 Método de la fuerza Horizontal equivalente, Mampostería confinada y Elementos de confinamiento en mampostería confinada, la importancia de dicho análisis cuyo propósito es hallar las dimensiones mínimas de diseño en todos los elementos del sistema estructural.

1. Objetivos

Desarrollar a partir del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 Título A y Título E, los cálculos que permitan realizar las consideraciones mínimas de diseño y estimación de fuerzas sísmicas.

1. Descripción del proyecto

corresponde a una estructura regular compuesta por 1 planta, con sistema estructural en muros de mampostería confinada de planta rectangular, vigas y columnas de concreto reforzado para resistir cargas verticales y laterales (sísmicas y presión de tierras). Cubierta en teja fibrocemento. Los criterios estructurales utilizados corresponden a los exigidos por la NSR-10 Titulo A y Titulo E.

1. Datos Generales Proyecto

A continuación, se definen las dimensiones y materiales de los elementos que constituyen el sistema estructural del proyecto, teniendo como base los requerimientos geométricos mínimos especificados en la NSR-10.

Número de pisos: 1

Altura : 2 m

 Total altura: 2 m

Ancho en la dirección X: 8 m

Ancho en la dirección Y: 6 m

Uso: familiar

1. Características de los materiales empleados Hormigón

Resistencia a la compresión, f ’c = 21 MPa [pic 2]

Módulo elasticidad Ec = 4700 √ f ’c

Peso específico del hormigón 𝛾 =2400 Kg/cm3

1. Acero

Módulo elasticidad del acero Es = 20000 MPa

Límite de fluencia:  f ’y = 420 MPa        

1. Albañilería:

Resistencia a la compresión de la mampostería:  f ̕m = 100kg/cm2

Unidad de mampostería (ladrillo):    12 x 7 x 23 cm

Mortero:     1:4

Juntas:     1.5 cm

1. Peso específico mampostería:

Ladrillo solido:  1800kg/cm3

1. Componentes del sistema de cubierta:

Teja en fibrocemento:     3,05 m x 0,92 m    

1. Predimensionamiento

                                                Tabla 1. Zona de amenaza sísmica [pic 3]

Zona de amenaza sísmica: Alta

1. Muro estructural confinado

Tabla 2. Espesores mínimos para muros[pic 4]

1. Diseño muros

La estructura a diseñar es una vivienda de un piso, donde se adoptó como sistema estructural mampostería confinada; Muros confinados estructurales (NSR-10 sec. E.3.1.1.1).

1. Dimensionamiento de los muros

• Altura libre del muro: Se adoptó una altura libre máxima de 2. m, donde (2.m < 25 x espesor del muro = 25 x 0.12m = 3.m). como lo establece (NSR-10 sec. E.3.5.1).

• Longitud libre horizontal (NSR-10 sec. E.3.5.2): se adoptó una longitud libre máxima de 3.8m, donde (3.80m < 35 x espesor del muro = 35 x 0.12m = 4.2m).

• Espesor de muros confinado (NSR-10 sec. E.3.5.3): se adoptó un espesor de muro de 0.12m, ya que la estructura está en la región 5 de la Figura A.2.3-2 NSR-10, se encuentra en zona de amenaza sísmica alta, con un coeficiente de aceleración de Aa=0.25. donde el espesor adoptado es mayor al recomendado en la (Tabla E.3.5-1 NSR-10).

• Longitud de muros confinados (NSR-10 sec. E.3.6): para garantizar un comportamiento sísmico adecuado debe proveerse de una longitud mínima de muros confinados en cada una de las direcciones principales en planta.

La longitud de los muros confinados en la dirección x = 7.65m

La longitud de los muros confinados en la dirección y = 7,6m

La longitud de los muros confinados que se requieren en cada dirección principal de la edificación, en metros, no puede ser menor a la obtenida por medio de la Ecuación E.3.6-1 NSR-10.

Lmin =  = 9.254m[pic 5]

Lmin = Longitud mínima de muros en cada dirección en (m).

Mo      = Coeficiente establecido en la Tabla E.3.6-1, para Aa = 0.25 → Mo = 21.

             t =   Espesor efectivo del muro de confinamiento en los dos niveles es 120mm.

Ap    = El área de la cubierta liviana, (9.40*6.6) *(2/3) = 41.36m2.

Tomamos la longitud menor, en la dirección X = 7.6m > Lmin = 7.24m. Cumple

1. Columnas de confinamiento

                               Tabla 3. Nomenclatura de columnas proyecto.

Las columnas de confinamiento deben ser de hormigón reforzado, su armadura debe anclarse a la cimentación y a la viga de amarre superior. Su vaciado debe realizarse con posterioridad al levantamiento de los muros de confinamiento y directamente contra ellos.

1. Dimensionamiento de las columnas

• La sección transversal que se adoptó para las columnas de amarre es de (12x20 cm), para un área de 240cm2  > 200cm2, el espesor es igual al del muro que confina (12cm), como se establece en  (NSR-10 sec. E.4.3.2).

• La separación máxima entre columnas de amarre en los extremos de los muros de confinamiento que se adopto es 2.6m, la cual es menor a los requisitos que exige el (NSR-10 sec. E.4.3.3).

L = 2.6m < 35 * 0.12 = 4.2m < 1.5 * 2.35 = 3m. Cumple

• El refuerzo longitudinal que se adoptó para las columnas es 4 barras NO 4. (1/2”) 12mm de diámetro.

• El refuerzo transversal que se adoptó para las columnas es de estribos cerrados de barras No 3 (3/8”) espaciados cada 20cm. Los primeros seis estribos se deben espaciar a 10cm en las zonas adyacentes a los elementos horizontales de amarre.

1. Vigas de confinamiento

                                    Tabla 4. Nomenclatura de vigas proyecto

[pic 6]

                                                      DIMENSION        VIGA

                                                      0.12 X 0.20                V1[pic 7]

[pic 8]

Las vigas de confinamiento serán de hormigón reforzado, su refuerzo será anclado en los elementos terminales con ganchos de 90°. Su vaciado se realizará directamente sobre los muros de confinamiento (NSR-10 sec. E.4.4.1).

1. Dimensionamiento de las vigas

• El ancho de las vigas de amarre es igual al espesor del muro 12cm, y su sección transversal será de (12x20cm), para un área transversal de 240cm2 > 200cm2. (NSR-10 sec. E.4.4.2).

• El refuerzo longitudinal de las vigas de confinamiento será de 4 barra No 4, las cuales se dispondrán de manera simétrica respecto a los ejes de la sección.

• El refuerzo transversal considerando como luz de espacio comprendido entre las columnas de amarre ubicadas en el eje de la viga, se utilizarán estribos cerrados de barra No 3 (3/8) espaciados cada 10cm en los primeros 50cm de cada extremo de la luz y espaciados a 20cm en el resto de la luz.

1. Cimentaciones

Esta cimentación será competente para transmitir con seguridad el peso de la vivienda al suelo, ya que se cuenta con un suelo duro y resistente. bebido que no se cuenta con un estudio geotécnico, para la obtención de la licencia de construcción se logró verificar el comportamiento de casas vecinas, donde se constató que no se han producidos asentamientos, agrietamientos y deslizamientos. Concluyéndose que el comportamiento de las casas aledañas ha sido adecuado, contándose así con un terreno firme.

1. Dimensionamiento de los cimientos:

• Las vigas de cimentación (NSR-10 sec. E.2.2.1): estas vigas tendrán la función de transmitir las cargas de los muros de confinamiento, y poder distribuirlas al suelo de soporte.

Se adoptó una sección de (20cm x 25cm), ya que se proveerá un concreto ciclópeo para transmitir las cargas de las columnas, para el refuerzo longitudinal será de 4 barras No 4 (1/2”), y un refuerzo transversal con estribos cerrados de No 3 (3/8”) espaciados cada 20cm.

1. Microzonificación Sísmica

El municipio de cerrito Santander, cuenta con una Microzonificación Sísmica reglamentada alta el Decreto 523 del 16 de diciembre del 2010; el cual es de carácter obligatorio y sustituye las secciones A.2.4 y A.2.6 (efectos locales de amplificación de las ondas sísmicas debidas al suelo subyacente de la edificación y el Espectro de Diseño, respectivamente) del Reglamento NSR-10.

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