Tesis0354ic

DISEÑO ESTRUCTURAL CENTRO DE EVENTOS DEL MUNICIPIO DE MIRAFLORES (BOYACA)

OSCAR CAMILO CANTILLO GUTIERREZ

FUNDACION UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA INGENIERIA CIVIL BOGOTÁ D.C 2014

1

DISEÑO ESTRUCTURAL CENTRO DE EVENTOS DEL MUNICIPIO DE MIRAFLORES (BOYACA)

OSCAR CAMILO CANTILLO GUTIERREZ

TRABAJO DE TESIS PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL

DIRECTOR DE TESIS INGENIERO DIEGO BRAVO INGENIERO CIVIL PHD. Ingeniería Sísmica Mc. Ingeniería de Estructuras

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA INGENIERIA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2014

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Nota de aceptaci贸n: ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________

___________________________ Firma del presidente del jurado

___________________________ Firma del jurado

___________________________ Firma del jurado

Bogot谩 D.C. 5 deFebrero de 2014.

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DEDICATORIA

A Dios por darme fortaleza cuando más lo necesitaba. Gracias por la oportunidad que me dio para reflejar el primer fruto de muchos que vendrán, y que son producto de mi constancia y perseverancia.

A mis Padres a quienes quiero mucho porque son las personas que me han regalado el derecho de crecer y que en este proceso siempre me han apoyado y quienes me dieron la mano durante mi carrera y así poder alcanzar mis logros..

A mis hermanas, que, siempre han dado lo mejor de ellas para darme su apoyo y sin esperar nada a cambio han sido pilares en el camino y así, forman parte de este logro que abre puertas inimaginables en mi desarrollo profesional.

A las personas que en todo tiempo me han apoyado y ayudado, solo les digo gracias porque siempre han estado en momento de angustias y en mi desarrollo; especialmente a Camilo Andrés Ojeda R., a su familia a quienes quiero mucho por su apoyo incondicional.

4

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus más sinceros agradecimientos a:

Director el Ingeniero Diego Bravo por creer en mí, por su acompañamiento y asesoría e interesarse en mi proyecto y de esta manera aportar sus conocimientos para el buen desarrollo de este.

Ingeniero Victor Hugo Alvarez Lagos, Asesor, por intervenir con sus ideas y conocimientos en el desarrollo de este proyecto.

Nelson Hernando Roa Rubio Alcalde del Municipio de Miraflores - Boyacá y sus colaboradores quien me dieron la oportunidad y apoyo de hacer el prediseño del centro de eventos del municipio.

5

RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo realizar el diseño estructural del Centro de Eventos del municipio de Miraflores, departamento de Boyacá, teniendo en cuenta los componentes de una estructura y las alternativas de diseño que se pueden presentar en el caso particular de la estructura a dimensionar. La estructura se caracteriza por ser una edificación de tres niveles de un área de 180 m2. El diseño de las estructuras se elaboró según los parámetros y criterios establecidos en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, y haciendo uso del programa estructural “ETABS v9.7.0.

Palabras claves: diseño, NSR 10, estructura en concreto, estructura metálica, cimentación.

ABSTRACT This research work aims to make the structural design to Event Center in Miraflores, Boyacá department, in a municipality property, considering the structure’s components and design alternatives that may occur in the case of the dimension structure. The structure is characterized by a three-level building with 180 m2. The design section structures was developed based on the parameters and criteria set out in Regulation Colombian Earthquake Resistant Construction NSR-10, and using structural program "ETABS v9.7.0 and SAP 2000 v9.7.0" Keywords: design, NSR 10 concrete structure, steel structure, foundation.

6

CONTENIDO Pag.

INTRODUCCIÓN

25

1

26

IDENTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.2. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

26 26

2

JUSTIFICACIÓN

27

3

OBJETIVOS

29

3.1 OBJETIVO GENERAL 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

29 29

4

ANTECEDENTES

30

5

METODOLOGÍA

31

5.1 5.2 6

RECURSOS 6.1 6.2 6.3 6.4

7

RECURSOS HUMANOS RECURSOS FÍSICOS RECURSOS INSTITUCIONALES RECURSOS ECONÓMICOS Y FINANCIEROS

LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE TRABAJO 7.1 7.2

8

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN TOPOGRÁFICA, GEOLÓGICA Y PLANOS ARQUITECTÓNICOS. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN.

DELIMITACIÓN GEOGRÁFICA CLIMATOLOGÍA

INGENIERÍA CONCEPTUAL 8.1 8.2 8.3 8.4

LOCALIZACIÓN, NIVEL DE AMENAZA SÍSMICA Y VALOR DEL AA Y AV. DEFINICIÓN DE LOS MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO ESPECTRO DE DISEÑO DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURACIÓN Y DEL MATERIAL ESTRUCTURAL EMPLEADO. 8.4.1 Características de la Estructuración 8.4.2 Capacidad De Disipación De Energía Mínima Requerida 8.4.3 Resistencia Sísmica En Las Diferentes Direcciones Horizontales 8.4.4 Trayectoria De Las Fuerzas 8.4.4 Características De La Estructuración

32 32 33 33 33 33 33 34 35 35 36 36 37 41 42 42 42 43 43 43

7

8.4.5 Capacidad De Disipación De Energía Mínima Requerida 8.4.6 Resistencia Sísmica En Las Diferentes Direcciones Horizontales 8.4.7 Trayectoria De Las Fuerzas 8.5 GRADO DE IRREGULARIDAD DE LA ESTRUCTURA Y PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS. 8.6 OBTENCIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS DE DISEÑO 8.7 ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA 8.8 DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES 8.9 VERIFICACIÓN DE DERIVAS 8.10 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 8.11 CIMENTACIÓN 8.12 DISEÑO DE LOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES 9

DESAROLLO DEL PROYECTO 9.1 DESCRIPCIÓN 9.1.1 Descripción general de la estructura de la edificación: 9.2 LOCALIZACIÓN: 9.3 PARÁMETROS SÍSMICOS DEL PROYECTO 9.4 ESPECTRO ELÁSTICO DE ACELERACIONES 9.5 PERÍODO INICIAL DE LA EDIFICACIÓN: 9.6 DETERMINACIÓN DE LA MASA Y PESO DEL EDIFICIO: 9.7 DISTRIBUCIÓN DE LAS FUERZAS SÍSMICAS 9.8 DEFINICIÓN DEL PARÁMETRO R 9.9 ANÁLISIS DEL EDIFICIO POR EL MÉTODO DE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE (F.H.E.) EMPLEANDO EL PROGRAMA ETABS 9.9.1 Gráficos del modelo estructural 9.10 PARÁMETROS DE DEFINICIÓN – DATOS DE ENTRADA AL PROGRAMA. 9.10.1 Materiales de elementos estructurales 9.10.2 Definición geométrica – Niveles de entrepisos 9.10.3 Restricciones en la base (Empotramientos) 9.10.4 Definición de losas 9.10.5 Propiedades de los materiales 9.10.6 Peso del edificio 9.10.7 Casos de carga estáticos 9.10.8 Elementos y sus dimensiones 9.10.9 Definición de elementos área 9.10.10 Fuerza Sísmica Horizontal aplicada 9.11 DATOS DE SALIDA - RESULTADOS DEL ANÁLISIS 9.12 DERIVAS DE PISO 9.12.1 Derivas obtenidas F.H.E. 9.12.2 Verificación de deriva de piso: 9.12.3 Calculo del nuevo período fundamental

10

ANALISIS DINÁMICO ELÁSTICO (MODAL ESPECTRAL) 10.1

DATOS DE ENTRADA

43 44 44 46 47 47 48 49 50 51 51 53 53 54 54 56 56 57 58 60 61 62 63 86 86 86 87 87 88 88 89 89 90 91 91 92 93 93 94 96 96

8

10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 11

DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 11.10

12

RESULTADOS DEL ANÁLISIS DINÁMICO ELÁSTICO (MODAL ESPECTRAL) PERIODO FUNDAMENTAL OBTENIDO VERIFICACIÓN DE LAS DERIVAS OBTENIDAS VERIFICACIÓN DEL CORTANTE BASAL GRÁFICOS DE LA ESTRUCTURA DEFORMADA

COMBINACIONES DE DISEÑO PARÁMETROS DE DISEÑO EN EL PROGRAMA (ETABS) RESULTADOS DE DISEÑO DE COLUMNAS RESULTADOS DE DISEÑO DE VIGAS 20 X 50 RESULTADOS DE DISEÑO DE VIGAS 30 X 50 DISEÑO DE LOSA DE ENTREPISO: DISEÑO DE CIMENTACIÓN DISEÑO DE LA CIMENTACIÓN: DISEÑO DE VIGAS DE AMARRE DE CIMENTACIÓN DISEÑO DE ESCALERAS:

DISEÑO DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

99 99 100 102 103 105 105 106 108 108 108 109 112 113 118 144 148

CONCLUSIONES

150

RECOMENDACIONES

151

BIBLIOGRAFIA

152

9

LISTA DE TABLAS Pag. TABLA 1. VALORES DE AA Y AV DE LAS CAPITALES DE LOS DEPARTAMENTOS.

39

TABLA 2. NIVEL DE AMENAZA SÍSMICA SEGÚN VALORES DE AA Y DE AV.

40

TABLA 3. ESPECTRO DE ACELERACIONES.

57

TABLA 4. CALCULO DEL PERIODO INICIAL.

58

TABLA 5. MEDICIÓN DE PESO DE LA EDIFICACIÓN PARA EL NIVEL DE ENTREPISO 1

59

TABLA 6. MEDICIÓN DEL PESO DE LA ESTRUCTURA DEL NIVEL DE ENTREPISO 2

59

TABLA 7. MEDICIÓN DEL PESO DE LA ESTRUCTURA DEL NIVEL DE ENTREPISO 3

60

TABLA 8. TABLA DE RESULTADOS DE F.H.E. A APLICAR AL MODELO ESTRUCTURAL

61

TABLA 9. DEFINICIÓN DE TIPOS DE MATERIALES EXTRAÍDA DEL PROGRAMA ETABS.

86

TABLA 10. COTAS DE LOS NIVELES DE ENTREPISO Y DE CUBIERTA DE LA EDIFICACIÓN 86 TABLA 11. RESTRICCIONES DE ROTACIONES Y DESPLAZAMIENTOS EN LOS TRES SENTIDOS DE LOS NUDOS QUE CORRESPONDEN A LOS APOYOS. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA

87

TABLA 12.DEFINICION DE LOS ELEMENTOS LOSA. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA.

87

TABLA 13. TABLA DE DEFINICIÓN DE PROPIEDADES DE MATERIALES. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA

88

TABLA14. PESO DEL EDIFICIO

89

TABLA 15. DEFINICIÓN DE DICHOS CASOS DE CARGA. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA

89

TABLA 16. DEFINICIÓN DE ELEMENTOS ÁREA. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA.

90

TABLA 17. APLICACIÓN DE LAS FUERZAS HORIZONTALES EQUIVALENTES AL MODELO ESTRUCTURAL, EXTRAÍDA DEL PROGRAMA

91

TABLA 18. RESULTADOS DE DERIVAS DE PISO. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA.

92

TABLA 19. DERIVAS OBTENIDAS PARA CADA NIVEL DE ENTREPISO Y LA RESPECTIVA VERIFICACIÓN DE CUMPLIMIENTO. EXTRAÍDA DEL PROGRAMA.

93

TABLA 20. CÁLCULO DEL NUEVO PERIODO DE LA EDIFICACIÓN. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA.

94

TABLA 21. CALCULO DEL PERIODO INICIAL DE LA EDIFICACIÓN Y VERIFICACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL.

95 10

TABLA 22. RESULTADOS DE CORTANTE BASAL ESTÁTICO. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA.

95

TABLA 23. RESULTADOS DE PERIODOS MODALES.

99

TABLA 24. CALCULO DEL PERIODO INICIAL DE LA EDIFICACIÓN Y VERIFICACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL.

100

TABLA 25. DERIVAS

100

TABLA 26. DERIVAS

101

TABLA 27.DERIVAS

101

TABLA 28. RESULTADOS DE CORTANTE BASAL DINÁMICO.

102

TABLA 29. CONDICIONES DE CORTANTE BASAL DINÁMICO.

102

TABLA.30 COMBINACIONES DE CARGA

106

TABLA 32. DISEÑO DE LOSA

112

TABLA 33. REACCIONES

113

TABLA 34. REVISIÓN POR CORTANTE UNIDIRECCIONAL

114

TABLA 35. REVISIÓN POR CORTANTE UNIDIRECCIONAL

115

TABLA 36. REVISIÓN POR CORTANTE BIDIRECCIONAL

115

TABLA 37. REVISIÓN POR CORTANTE BIDIRECCIONAL

116

TABLA 38. REFUERZO ZAPATAS

117

TABLA 39 DISTRIBUCIÓN REFUERZO

117

TABLA 40. VIGA CM 101

119

TABLA 42. VIGA CM 103

123

TABLA 43. VIGA CM 104

125

TABLA 44. VIGA CM 105

127

TABLA 45. VIGA CM 106

129

TABLA 46. VIGA CM 107

131

TABLA 47. VIGA CM 108

133

TABLA 48. VIGA CM 109

135

TABLA 49. VIGA CM 110

137

TABLA 50. VIGA CM 111

139

TABLA 51. VIGA CM 112

141

11

TABLA 52. VIGA CM 113

143

TABLA 54. DISEﾃ前 DE ESCALERA.

147

TABLA 53. DISEﾃ前 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

149

12

LISTA DE FIGURAS

Pag. FIGURA 1. MAPA DEL DEPARTAMENTO DE BOYACÁ- MUNICIPIO DE MIRAFLORES.

34

FIGURA 2.REPRESENTACIONES ESQUEMÁTICAS SÍSMICAS Y DE VALORES.

37

FIGURA 3. MAPA DE VALORES DE AA. TOMADA DE LA NSR10

38

FIGURA 4. MAPA DE VALORES DE AV. TOMADA DE LA NSR10

38

FIGURA 6. PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LOS MOVIMIENTOS SÍSMICOS DE DISEÑO. TOMADA DE LA NSR10 42 FIGURA 7. SISTEMAS ESTRUCTURALES DE RESISTENCIA SÍSMICA. TOMADA DE LA NSR10 44 FIGURA 8. MATERIALES ESTRUCTURALES. TOMADA DE LA NSR10

45

FIGURA 9. DEFINICIÓN DE LA CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA EN EL RANGO INELÁSTICO. TOMADA DE LA NSR10

45

FIGURA 10. RESTRICCIONES AL USO DE SISTEMAS Y MATERIALES ESTRUCTURALES. TOMADA DE LA NSR10

46

FIGURA 11. DEFINICIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS. TOMADA DE LA NSR10

46

FIGURA 12. PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LAS FUERZAS SÍSMICAS DE DISEÑO. TOMADA DE LA NSR10

47

FIGURA 13. TORSIÓN ACCIDENTAL. TOMADA DE LA NSR 10.

48

FIGURA 14.DEZPLAZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA. TOMADA DE LA NSR 10.

48

FIGURA 15.TORSION ACCIDENTAL .TOMADA DE LA NSR 10.

49

FIGURA 16. DERIVA POR PISO. TOMADA DE LA NSR 10

49

FIGURA 17. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES. TOMADA DE LA NSR10

50

FIGURA 18. PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE LAS FUERZAS EN LA CIMENTACIÓN Y LOS ESFUERZOS SOBRE SUELO. TOMADA DE LA NSR 10 51 FIGURA 19. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES. TOMADA DE LA NSR10

52

FIGURA 20. MIRAFLORES – BOYACÁ.

54

FIGURA 21. SECTOR DEL MATADERO MUNICIPIO DE MIRAFLORES- BOYACÁ

55

FIGURA 22. UBICACIÓN DEL PROYECTO EN EL MUNICIPIO DE MIRAFLORES-BOYACÁ

55

FIGURA 23. MODELO ESTRUCTURAL. TOMADO DE ETABS.

63

13

FIGURA 24. ELEMENTOS ENTREPISO PISO 2. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS.

64

FIGURA 25. ELEMENTOS ENTREPISO PISO 3. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

65

FIGURA 26. ELEMENTOS CUBIERTA. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

66

FIGURA 27. ELEMENTOS EJE 1. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

67

FIGURA 28. ELEMENTOS EJE 2. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

68

FIGURA 29. ELEMENTOS EJE 3. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

69

FIGURA 30. ELEMENTOS EJE 4. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

70

FIGURA 31. ELEMENTOS EJE 5. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

71

FIGURA 32. ELEMENTOS EJE 5-5. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

72

FIGURA 33. ELEMENTOS EJE 6. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

73

FIGURA 34. ELEMENTOS EJE 7. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

74

FIGURA 35. ELEMENTOS EJE 8. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

75

FIGURA 36. ELEMENTOS EJE A. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

76

FIGURA 37. ELEMENTOS EJE B. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

77

FIGURA 38. ELEMENTOS EJE C. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

78

FIGURA 39. ELEMENTOS EJE D. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

79

FIGURA 40. ELEMENTOS EJE D-D. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

80

FIGURA 41. ELEMENTOS EJE E. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

81

FIGURA 42. ELEMENTOS EJE F. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

82

FIGURA 43. ELEMENTOS EJE G. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

83

FIGURA.44. ELEMENTOS EJE G-G. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

84

FIGURA 45. ELEMENTOS EJE H. EXTRAÍDO DEL PROGRAMA ETABS

85

FIGURA 46. DEFINICIÓN DE ESPECTRO DE ACELERACIONES

97

FIGURA 47. DEFINICIÓN DEL CASO DE CARGA DE SISMO DINÁMICO EN X

98

FIGURA 48.DEFINICIÓN DEL CASO DE CARGA DEL SISMO DINÁMICO EN Y

98

FIGURA 49. DEFORMADA DE LA ESTRUCTURA PARA EL CASO DE CARGA VIVA.

103

FIGURA 50. DEFORMADA CARGA MUERTA

104

FIGURA 51. SISMO EN X

FIGURA 52. SISMO EN Y

104

FIGURA 53. PARÁMETRO DE DISEÑO COLUMNAS DE 50X50

106

FIGURA 54. PARÁMETRO DE DISEÑO VIGAS 30X50.

107

FIGURA 55. PARÁMETRO DE DISEÑO VIGAS 20X50

107

14

TABLA DE SIMBOLOS

Aa= coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva, para diseño.

As = aceleración máxima en la superficie del suelo estimada como la aceleración espectral correspondiente a un período de vibración igual a cero. ap= coeficiente de amplificación dinámica del elemento no estructural. ax= aceleración horizontal, expresada como un porcentaje de la aceleración de la gravedad, sobre el elemento no estructural, localizado en el piso x E = fuerzas sísmicas reducidas de diseño E = FpRp Fp= fuerza sísmica horizontal sobre el elemento no estructural, aplicada en su centro de masa. g = aceleración debida a la gravedad ( g= 9.8 m/s2). hi= altura en metros, medida desde la base, del nivel i. heq= altura equivalente del sistema de un grado de libertad que simula la edificación. hx= altura en metros, medida desde la base, del nivel de apoyo del elemento no estructural. hn= altura en metros, medida desde la base, del piso más alto de la edificación.

I = coeficiente de importancia..

Mp= masa del elemento no estructural.

Rp= coeficiente de capacidad de disipación de energía del elemento no estructural y sus sistema de soporte.

R0 = coeficiente de capacidad de disipación de energía básico definido para cada sistema estructural y cada grado de capacidad de disipación de energía del material estructural Sa= valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una fracción de

15

la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T. hi= altura en metros, medida desde la base, del nivel i . hn= altura en metros, medida desde la base, del piso más alto del edificio.

H = espesor total en m de los estratos de suelos cohesivos.

P = índice de plasticidad, el cual se obtiene cumpliendo la norma ASTM D 4318.

Ni = número de golpes por píe obtenido en el ensayo de penetración estándar, realizado in situ de acuerdo con la norma ASTM D 1586, haciendo corrección por energía N60. El valor de Ni usado para obtener el valor medio, no debe exceder 100. h = altura del piso i , medida desde la superficie del diafragma del piso i hasta la superficie del diafragma del piso inmediatamente inferior, i −1 . j = índice de una de las direcciones ortogonales principales en planta, puede ser x o y.

Pi = suma de la carga vertical total, incluyendo muerta y viva, que existe en el piso i , y todos los pisos localizados por encima. Para el cálculo de los efectos P-Delta, no hay necesidad que los coeficientes de carga de sean mayores que la unidad.

Qi= índice de estabilidad, del piso i , utilizado en la evaluación de los efectos PDelta. rj= proyección, sobre la dirección perpendicular en planta a la dirección bajo estudio, j , de la distancia entre el centro de masa del piso y el punto de interés T = período fundamental del edificio Ta = período de vibración fundamental aproximado.

Vi = fuerza cortante del piso i , en la dirección bajo estudio, sin dividir por R . Se determina por medio de las ecuaciones del numeral al nivel i , y todos los niveles localizados por encima de él. δt,j= desplazamiento horizontal adicional causado por efectos de torsión de cualquier punto del diafragma del piso i en la dirección j.

16

δtot,j= desplazamiento total horizontal, de cualquier punto del diafragma del piso i en la dirección j θi = rotación alrededor de un eje vertical que pasa por el centro de masa del piso i , causada por los efectos torsionales, en radianes.

Sam = valor del espectro de aceleraciones de diseño para el período de vibración Tm , correspondiente al modo de vibración m .

Ta = período de vibración fundamental aproximado, en segundos Tm = período de vibración correspondiente al modo de vibración m , en s.

Vmj= cortante sísmico en la base correspondiente al modo m en la dirección horizontal j .

Vs = cortante sísmico de diseño en la base de la estructura, calculado por el método de la fuerza horizontal equivalente.

Vtj= cortante sísmico en la base total en la dirección horizontal AB = área de la edificación en su base, en m2.

Awi= área mínima de cortante de la sección de un muro estructural i, medida en un plano horizontal, en el primer nivel de la estructura y en la dirección en estudio, en m².

Av= coeficiente de aceleración que representa la velocidad horizontal pico efectiva, para diseño Ct= coeficiente utilizado para calcular el período de la estructura.

Cu = coeficiente utilizado para calcular el período máximo permisible la estructura.

Cvx= coeficiente wi=

longitud medida horizontalmente, en metros, de un muro estructural i en el primer nivel de la estructura yen la dirección en estudio.

Fi , Fx= fuerzas sísmicas horizontales en los niveles i o x respectivamente..

Fv= coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos intermedios, debida a los efectos de sitio, adimensional. fi= fuerza sísmica horizontal en el nivel i

17

g = aceleración debida a la gravedad (9.8 m/s²). hi, hx= altura en metros, medida desde la base, del nivel i o x . hn= altura en metros, medida desde la base, del piso más alto del edificio. hp= altura del piso medida desde la superficie del diafragma del piso hasta la superficie del diafragma del piso inmediatamente inferior. hwi= altura del muro i medida desde la base, en m.

I = coeficiente de importancia k = exponente relacionado con el período fundamental de la edificación.

M = masa total de la edificación — M debe ser igual a la masa total de la estructura más la masa de aquellos elementos tales como muros divisorios y particiones, equipos permanentes, tanques y sus contenidos, etc. mi, mx = parte de M que está colocada en el nivel i o x respectivamente N = número de pisos de la edificación. nw= número de muros de la edificación efectivos para resistir las fuerzas sísmicas horizontales en la dirección bajo estudio.

Sa= valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T. T = período fundamental del edificio Ta = período de vibración fundamental aproximado.

Vs = cortante sísmico en la base, para las fuerzas sísmicas. α= exponente para ser utilizado en el cálculo del período aproximado Ta . δi= desplazamiento horizontal del nivel i con respecto a la base de la estructura, debido a las fuerzas horizontales fi Vx= fuerza cortante sísmica en el nivel x . δmax= desplazamiento horizontal máximo en el nivel x .

18

δprom= promedio de los desplazamientos horizontales en puntos extremos de la estructura en el nivel x . φa= coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por irregularidades en altura de la edificación. φp= coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por irregularidades en planta de la edificación. φr= coeficiente de reducción de la capacidad de disipación de energía causado por ausencia de redundancia en el sistema de resistencia sísmica. Ω0 = coeficiente de sobrerresistencia.

19

LISTA DE ANEXOS Pag. ANEXO A 1.

ELEMENTOS Y SUS DIMENSIONES 153 Tabla 1. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS. 153 Tabla 2. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS. 154 Tabla 3. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del 155 Edificio. Extraída del Programa ETABS. 155 Tabla 4. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del 156 Edificio. Extraída del Programa ETABS. 156 Tabla 5. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS. 157 Tabla 6. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del 158 Edificio. Extraída del Programa ETABS. 158

ANEXO B 2.

RESULTADOS DE DISEÑO DE COLUMNAS LAS SIGUIENTES TABLAS QUE SE OBSERVAN EN LAS PÁGINAS 147 Y 148 SE LEEN LAS CUANTÍAS DE REFUERZO LONGITUDINAL Y DE REFUERZO CORTANTE EN EL DISEÑO DE COLUMNAS. Tabla 1. Columnas C1 – C9 Tabla 2. Columnas C11 – C22.

ANEXO C 3.

DISEÑO DE COLUMNAS Tabla 1. Diseño columnas 50 X 50 Tabla 2. Diseño columnas 50 X 50 Tabla 3. Diseño columnas 50 X 50 Tabla 4. Diseño columnas 50 X 50

ANEXO D 4.

153

RESULTADOS DE DISEÑO DE VIGAS DE 20 X 50 Tabla 1 resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 2. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 3. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 4. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 5. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 6. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 7. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 8. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 9. Resultados de diseño de vigas 20 X 50

159 159 159 159 160 161 161 161 162 163 164 165 165 165 166 167 168 169 170 171 172 173

20

Tabla 10. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 Tabla 11. Resultados de diseño de vigas 20 X 50 ANEXO E 5.

DISEÑO DE VIGAS 20X50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo superior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 refuerzo inferior Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50

174 175 176 176 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214

21

Tabla diseño vigas 20 X 50 Tabla diseño vigas 20 X 50 ANEXO F 6.

RESULTADOS DE DISEÑO DE VIGAS 30 X 50 Tabla 1. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 2. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 3. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 4. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 5. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 6. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 7. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 8. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 9. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 10. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Tabla 11. Resultados de diseño de vigas 30 X 50

ANEXO G 7.TABLAS DE PROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS DE DISEÑO DE LAS VIGAS DE 30 X 50: Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50

215 216 217 217 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 228 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

22

Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 Tabla diseño vigas 30 X 50 ANEXO H

254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296

23

8.

ESTUDIO DE SUELOS

ANEXO I 9.

DISEÑO ARQUITECTONICO FIG 1. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS FIG 2. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS FIG 3. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS FIG 4. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS FIG 5. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS FIG 6. DISEÑO ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

ANEXO J 10. PLANOS ARQUITECTONICOS Y DESPIECE DE LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA.

296 297 297 297 298 299 300 301 302 304 304

24

INTRODUCCIÓN

Teniendo en cuenta las normas y aspectos técnicos vigentes en nuestro país, este proyecto se desarrolla a partir de la creación y desarrollo del pre diseño estructural de un centro de eventos en el municipio de Miraflores – Boyacá, el cual está compuesto por una casa de la cultura y una concha acústica como centro de eventos.

La elaboración del pre diseño estructural del centro de eventos se sustenta bajo el programa Uniagraria al Campo, como proyección de la universidad hacia las provincias Colombianas para hacerse conocer y contribuir de alguna forma, en aquellos municipios donde la ingeniería puede aportar a la estructura o infraestructura que esta con deficiencias o requieren acompañamiento y apoyo por parte de los profesionales.

Igualmente, el centro de eventos se diseña con fin el de promover un espacio de educación, recreación y deporte debido a la ausencia de un lugar que permita a la comunidad del municipio observar y realizar actividades culturales que enriquecerán a la juventud y comunidad del municipio, al realizar actividades de esta índole.

El diseño y construcción de obras para la el entretenimiento cultural de las comunidades han venido surgiendo debido a los ingresos que los municipios obtienen por las regalías que genera el petróleo en los diferentes departamentos y municipios; al generar espacios para la población joven que se incrementa día a día, refuerza el desarrollo e investigación cultural de diferentes formas ya sea con el uso de internet o con la presentación de actos culturales, ya que esto permitirá inculcar en los jóvenes la importancia de la arraigo cultura promoviendo personas emprendedoras.

Después de haber recibido el diseño arquitectónico, levantamiento topográfico y estudio de suelos, se procedió a hacer un análisis de información recibida y desarrollar el planteamiento del proyecto según ubicación geográfica con la norma sismo resistente NSR10, la cual especifica los puntos a considerar para el diseño estructural NSR10.

Finalmente se hizo la elaboración del documento técnico, planos y memorias.

25

1 1.1

IDENTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

El aumento en la población joven en el municipio, ha llevado a la administración municipal a pensar en diferentes alternativas para proporcionar espacios compartidos para generar nuevas formas de interacción cultural y expresiones interdisciplinarias de la comunidad joven.

Lo anterior con el objetivo de mejorar la calidad de vida de la sociedad Mirafloreña promoviendo la búsqueda de espacios que preste servicios versátiles y una adaptación fácil a las necesidades culturales de la comunidad, con una infraestructura innovadora y acogedora, donde las partes de esta comunidad puedan encontrar alternativas de aprendizaje y de dispersión en sus momentos libres.

El municipio no cuenta con estos espacios y es de vital importancia para evitar que la juventud tome caminos equivocados. Por eso se busca una alternativa que puede favorecer al municipio de Miraflores (Boyacá).

1.2. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA El alcance de este proyecto es a partir del análisis de información recibida para elaborar el pre diseño estructural del Centro de Eventos el cual se va a desarrollar con un fin educativo, cultural y de lúdica y recreación para la comunidad y los jóvenes específicamente. Este prediseño estructural es la base para la construcción del proyecto en el municipio de Miraflores Boyacá.

26

2

JUSTIFICACIÓN

El prediseño estructural como base para la construcción del centro de eventos, se desarrolla debido al crecimiento de la comunidad en los últimos años que ha venido surgiendo en el municipio, específicamente la comunidad juvenil la cual se necesita espacios óptimos, que los cuales exigen de infraestructura más completa: centros de cómputo, aulas pedagógicas, así como las respectivas instalaciones, debido a esto el municipio no alcanza a dar de una forma óptima la cobertura a las áreas necesaria para un desarrollo pedagógico completo.

La alcaldía del municipio de Miraflores procura ofrecer a su población la mejor enseñanza, para así poder brindar a la sociedad civil excelentes personas, siendo participe en la formación y desarrollo de cada uno de estos jóvenes.

Ante la situación mencionada anteriormente, las autoridades del municipio perciben una necesidad de proyectar, la cual se convierte en una decisión para construir un nuevo espacio y que este reúna todos los requisitos para un buen desarrollo sociocultural.

Este proyecto requiere de un edificio que reúna todos los parámetros necesarios de un diseño para poder lograr los requisitos óptimos de funcionamiento, estética, economía y seguridad; logrando de esta manera un desarrollo acorde a las necesidades reales.

El proyecto de centro de eventos brindara espacios adecuados para la sana distracción de la sociedad, así mismo fortalecerá y enriquecerá la cultura entre los jóvenes de la comunidad.

La creación de espacios culturales ha sido una preocupación a través del tiempo para la sociedad y administración del municipio debido a que como ente de control y de desarrollo debe reforzar e incentivar en su comunidad la importancia cultural que poseemos y la transmisión de esta a las nuevas generaciones para que ellos la adquieran y apropien para generar un impacto integral de desarrollo en nuestra población juvenil.

A raíz de esta situación el municipio propuso la creación de un edifico, donde las nuevas instalaciones ofrezcan las condiciones óptimas y completas para la formación de la comunidad, por lo tanto se desarrollara una Propuesta De Prediseño Estructural Para El Centro De Eventos del Municipio De Miraflores de Boyacá, en la que se tendrá como base el estudio del levantamiento topográfico, 27

el estudio de suelos y los planos arquitectĂłnicos, para poder analizar y responder de una forma completa y segura, siendo entonces lo mencionado anteriormente los requisitos tanto de funcionamiento como de seguridad para cumplir las expectativas del proyecto.

De esta manera se contribuirĂĄ para que el municipio cuente con una alternativa para el diseĂąo estructural del centro de eventos, logrando que sea factible que el municipio desarrolle el proyecto en el cual la comunidad sea directamente quien recibe el beneficio.

28

3 3.1

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar el diseño estructural del Centro de Eventos del municipio de Miraflores Boyacá, para brindar un acercamiento de la comunidad a la cultura.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS -

-

-

-

Presentar los estudios básicos, previa información bibliográfica existente, para realizar el diseño.

Analizar los estudios topográficos y geológicos realizados por planeación municipal, tomándolos como base, para realizar el diseño.

Elaborar el diseño estructural, siguiendo los criterios y requisitos mínimos que establece la norma sismo resistente NSR 10.

Elaborar los planos estructurales con despieces de cada uno de los elementos que componen el proyecto, con sus respectivas especificaciones, conforme lo exige la Norma Sismo resistente NSR10.

Elaborar de forma detallada el procedimiento paso a paso del diseño, selección de variables, detalles de combos y combinaciones de cargas, criterios de configuración del programa a utilizar.

Analizar el comportamiento sísmico de la edificación mediante el uso de un programa de análisis y diseño estructural como SAP2000, ETABS, ROBOT, CYPE, etc.

Presentar memorias de cálculo del diseño.

Presentar conclusiones del proyecto, teniendo en cuenta el objetivo principal del diseño, resaltando los aspectos fundamentales del diseño.

Presentar recomendaciones del proyecto, teniendo en cuenta el objetivo del diseño para llegar a tener las mejores especificaciones de obra.

29

4

ANTECEDENTES

En el municipio de Miraflores, Boyacá, se han presentado varias propuestas para la construcción del Centro de Eventos, las cuales no se han podido realizar debido a que el municipio no contaba con los recursos económicos y existía una dificultad con los terrenos que se elegían para la construcción del proyecto. Solventadas parcialmente estas problemáticas, la Administración Municipal logró encomendar la realización de los estudios de suelos y geotecnia, los diseños arquitectónicos y se procuró de un predio en el cual realizar el proyecto en cuestión.

Con la realización del presente diseño, se espera completar el paquete técnico que permita al municipio realizar el encargo de la construcción del proyecto una vez se cuente con la totalidad de estudios y diseños.

30

5

METODOLOGÍA

La investigación bibliográfica e investigación de campo es la metodología que se va utilizar en el presente trabajo de graduación, la cual se basa en: Investigación bibliográfica: De la investigación surge lo que se denomina, ya que con esta se obtendrá las bases para abordar de forma completa los objetivos planteados.

La recopilación será consecuente con la investigación, ya que esta es basada en fuentes bibliográficas disponibles, accesibles y actualizadas en el tema a investigar.

Esta se realizara en libros, manuales, códigos, trabajos de graduación, además de investigación por medio de Internet.

Investigación de campo: En esta se realizará la inspección del lugar en donde se propone el diseño estructural del centro de eventos, así como la realización del estudio de suelo.

Todo el trabajo de la investigación de campo será fundamental, a través de esta se obtendrán resultados que harán que la investigación se fortalezca en todos los niveles. Igualmente dará flexibilidad y generará cambios, trayendo consigo una mejor investigación.

La metodología de investigación estará estructurada en 3 Capítulos los cuales son: Recopilación de información topográfica, geológica y planos arquitectónicos.

Análisis de información.

Propuesta de diseño estructural del centro de eventos del municipio de Miraflores Boyacá, Conclusiones y Recomendaciones.

31

5.1

Recopilación de información topográfica, geológica y planos arquitectónicos.

La alcaldía por medio de su oficina de planeación realizo el levantamiento topográfico de la zona, al igual que los estudios de suelos basados en la NSR-10 y se encargaron de realizar el diseño arquitectónico de cada una de las estructuras.

5.2

Análisis de información.

En primer momento después de recibir la información y para proceder a realizar el análisis respectivo, se organizó la información presentada, de esta forma se dio inicio con un análisis de los tipos de estructura que había diseñado el arquitecto, para así dar referencia a que tipo de estructura se diseña ya sea en concreto o metálica; que tipo de cargas va tener que soportar cada una de las estructuras, y finalmente con esta información podemos arrojar que tipo de modificaciones se podría hacer para tener un mejor comportamiento sismoresistente.

Propuesta de diseño estructural del centro de eventos del municipio de Miraflores Boyacá, Conclusiones y Recomendaciones.

El diseño estructural tiene que responder al plano arquitectónico propuesto; lo anterior basado en los reglamentos y códigos para el análisis y diseño de estructuras.

El edificio es una estructura en concreto sus bases son en concreto.

32

6 6.1

RECURSOS

Recursos humanos

El diseño llevado a cabo contó con la dirección y asesoría del Ingeniero Diego Bravo, que gracias a su experiencia en temas relacionados con el análisis de estructuras y conocimientos en este tipo de control de riveras de ríos, se convirtió en un apoyo clave para poder abordar el proyecto.

6.2

Recursos físicos

La investigación contó con la recopilación de información previa, visitas al sitio y reconocimiento del terreno, toma de fotografías, obtención de los planos topográficos y estudio de suelos y planos arquitectónicos segregado por parte de la oficina de planeación de Regidor.

6.3

Recursos institucionales

Como apoyo institucional, se hizo uso de bibliografía referente al tema de estructuras de concreto y estructuras metálicas de la biblioteca de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia.

6.4

Recursos económicos y financieros

En relación a los costos para desarrollar y/o realizar la investigación fueron básicamente personales, es decir para la persona que llevo a cabo el diseño, su demanda económica en cuanto a movilización y acceso a los lugares donde se requería visita para el análisis y recepción de información requerida; incluyendo la adquisición de programas necesarios.

33

7

LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE TRABAJO

FIGURA 1. Mapa del Departamento de Boyacá- Municipio de Miraflores1.

El Departamento de Boyacá Está situado en el centro del país, en la cordillera oriental de los Andes; localizado entre los 04º39’10’’ y los 07º03’17’’ de latitud norte y los 71º57’49’’ y los 74º41’35’’ de longitud oeste. Cuenta con una superficie de 23.189 km2 lo que representa el 2.03 % del territorio nacional. Limita por el norte con los departamentos de Santander y norte de Santander, por el este con los departamentos de Arauca,

1

Imagen tomada de wikipedi.org

34

Casanare y con el país vecino de Venezuela, por el sur con Meta y Cundinamarca, y por el oeste con Cundinamarca y Antioquia.

Municipio de Miraflores El municipio está localizado al sur oriente del departamento de Boyacá a 1.500 metros sobre el nivel del mar, en la Región Andina y comprende zonas predominante montañosas que hacen parte de la Cordillera Oriental; tiene una extinción de 258 kilómetros cuadrados.

7.1

Delimitación geográfica

Limita por el oriente con Berbeo por el sur con Campohermoso; por el suroriente con Páez; por el norte con Zetaquira y por el occidente con Chinavita y Garagoa El territorio es montañoso y hace parte de la Cordillera Oriental de los Andes colombianos. Los principales ríos son el Lengupá y sus afluentes El Rusa y el Tunjita. Se encuentran algunas lagunas, como las de Montejo y El Morro, y varias cascadas como las de la quebrada La Mocacía. En la parte alta están las reservas naturales del Cerro Mama Pacha y de la Cuchilla Sucuncuca, además es la capital de la provincia de Lengupá.

7.2

CLIMATOLOGÍA

El Municipio está situado en una ladera de la Cordillera Oriental de Colombia. Esta posición hace que el clima varíe de los 35 grados, hasta muy bajas temperaturas en la montaña. La temperatura, por ser clima ecuatorial es estable. Es decir que no hay variaciones termométricas violentas. La temporada de lluvia es de Abril a principios de Agosto, normalmente. Por estar en la cordillera oriental, chocan contra la región las nubes provenientes del Atlántico atraídos por los vientos Alicios.

35

8

INGENIERÍA CONCEPTUAL

La norma sismo resistente del 2010 (NSR10) en el Prefacio – Apendice I, describe el procedimiento de diseño que se debe llevar a cabo, y señala los diferentes pasos que se deben plasmar para realizar un diseño de forma correcta.

Los pasos a seguir son los siguientes: 8.1

Localización, nivel de amenaza sísmica y valor del Aa y Av. Definición de los movimientos sísmicos de diseño Definición de las características de la estructuración y del material estructural empleado Grado de irregularidad de la estructura y procedimiento de análisis Obtención de las fuerzas sísmicas de diseño Análisis de la estructura Desplazamientos horizontales Verificación de derivas Diseño de los elementos estructurales Cimentación Diseño de los elementos no estructurales Revisión de los Diseños Construcción y Supervisión Técnica Localización, nivel de amenaza sísmica y valor del Aa y Av.

Para dar inicio al proyecto se debe determinar su localización donde se encuentra, para de esta forma entrar a observar en qué nivel de amenaza sísmica se encuentra y encontrar según las tablas de la NSR10 los valores de la coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva (Aa), para diseño, dado en el capítulo A.2.2 y de la misma manera el coeficiente que representa la velocidad horizontal pico efectiva (Av), para diseño, dado en A.2.2.

36

Figura 2.Representaciones esquemáticas sísmicas y de valores2.

8.2

Definición de los movimientos sísmicos de diseño

En el paso número dos se emplean los mapas de zonificación donde el parámetro Aa caracteriza los movimientos sísmicos del terreno causados por sismo relativamente cercanos en el rango de períodos de vibración de las edificaciones y el parámetro Av caracteriza los movimientos sísmicos de sismos fuertes ocurridos a distancia moderadas, a través de períodos de vibración.

Los mapas de zonificación nos indican las diferentes Formas espectrales basadas en dos parámetros (Aa y Av).

El establecimiento de unas aceleraciones máximas esperadas para el período de retorno promedio que fija el Reglamento NSR-10 definidas por métodos determinísticos. Estos valores fueron utilizados posteriormente en la producción de los mapas definitivos que se incluyen en el Reglamento NSR-10.

2

Imagen tomada de la NSR 10

37

Figura 3. Mapa de valores de Aa. Tomada de la NSR10

Figura 4. Mapa de valores de Av. Tomada de la NSR10

38

Análisis de la máxima aceleración horizontal en cada una de las capitales de departamento, derivada de la localización y magnitud de los sismos en el catálogo de eventos empleando diferentes ecuaciones de atenuación.

Tabla 1. Valores de Aa y Av de las capitales de los departamentos. Tomadas NSR.10

39

Tabla 2. Nivel de amenaza sísmica según valores de Aa y de AvTomada de la NSR.10 La sección A.2.4: Efectos locales, que trata sobre la amplificación de las ondas sísmica debida al suelo subyacente de la edificación. Los efectos de sitio se definen por medio de coeficientes, Fa y Fv, que afectan la zona de períodos cortos (0.1 s) y períodos medios del espectro (1 s) respectivamente.

En la sección A.2.5: Coeficiente de importancia, se prescribe un mayor grado de conservatismo en el diseño sismo resistente de aquellas edificaciones que son indispensables para la atención de la emergencia y la recuperación de la comunidad con posterioridad a la ocurrencia de un sismo fuerte se actualizaron y modernizaron los grupos de uso (I, II, III y IV), incluyéndose edificaciones escolares dentro del Grupo de Uso III de edificaciones de atención a la comunidad siguiendo las tendencias mundiales.

En A.2.9.3.7 (e) se trascribe lo requerido en el Artículo 2° del Decreto 2809 de 2000 respecto a la necesidad de recurrir a un concepto por parte de la Comisión Asesora Permanente del Régimen de Construcciones Sismo Resistentes de los estudios de microzonificación, cuando en su elaboración se han utilizado fondos de entidades de la Nación y en A.2.9.5 se sugiere armonizar los estudios de microzonificación existentes al nuevo Reglamento NSR-10.

40

Finalmente, se incluye una nueva sección A.2.10. Donde se hace referencia a los estudios sísmicos particulares de sitio, que regula la elaboración de estudios de sitio particulares para determinar los efectos de amplificación en edificaciones cuya importancia o tamaño lo ameriten.

8.3

Espectro De Diseño

Espectro de aceleraciones La forma del espectro elástico de aceleraciones Sa, expresada como fracción de la gravedad, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño, se da en la figura A.2.6-1 y se define por medio de la ecuación A.2.6-1, con las limitaciones dadas en A.2.6.1.1 a A.2.6.1.3.

Figura 5. Espectro Elástico de Aceleraciones de Diseño como fracción de g.

Tomada de la NSR10

41

Figura 6. Procedimiento para obtener los movimientos sísmicos de diseño.

Tomada de la NSR10

8.4

Definición de las características de la estructuración y del material estructural empleado.

8.4.1 Características de la Estructuración El sistema de resistencia sísmica de la edificación debe clasificarse dentro de uno de los sistema estructurales dados en A.3.2 cumpliendo con los requisitos indicados en el presente Título A del Reglamento y los propios del material estructural que se indiquen en el Título correspondiente y para el grado de disipación de energía en el rango inelástico apropiado.

8.4.2 Capacidad De Disipación De Energía Mínima Requerida Dependiendo del tipo de material estructural y de las características del sistema de resistencia sísmica se establecen los grados de capacidad de disipación de energía mínimos (DES, DMO, o DMI) con los cuales debe cumplir el material estructural en las diferentes zonas de amenaza sísmica definidas en el Capítulo A.2. Véanse las tablas A.3-1 a A.3-4.

42

8.4.3 Resistencia Sísmica En Las Diferentes Direcciones Horizontales Dado que los efectos sísmicos pueden ser preponderantes en cualquier dirección horizontal, la estructura debe tener resistencia sísmica en todas las direcciones y por lo tanto el sistema estructural de resistencia sísmica debe existir en dos direcciones ortogonales o aproximadamente ortogonales, de tal manera que se garantice la estabilidad, tanto de la estructura considerada como un todo, como de cada uno de sus elementos, ante movimientos sísmicos que puedan ocurrir en cualquier dirección horizontal.

8.4.4 Trayectoria De Las Fuerzas Las fuerzas deben transferirse desde su punto de aplicación hasta su punto final de resistencia. Razón por la cual debe proveerse una trayectoria o trayectorias continuas, con suficiente resistencia y rigidez para garantizar el adecuado traspaso de las fuerzas. La cimentación debe diseñarse para los efectos de las fuerzas y movimientos sísmicos.

8.4.4 Características De La Estructuración El sistema de resistencia sísmica de la edificación debe clasificarse dentro de uno de los sistema estructurales dados en A.3.2 cumpliendo con los requisitos indicados en el presente Título A del Reglamento y los propios del material estructural que se indiquen en el Título correspondiente y para el grado de disipación de energía en el rango inelástico apropiado.

8.4.5 Capacidad De Disipación De Energía Mínima Requerida Dependiendo del tipo de material estructural y de las características del sistema de resistencia sísmica se establecen los grados de capacidad de disipación de energía mínimos (DES, DMO, o DMI) con los cuales debe cumplir el material estructural en las diferentes zonas de amenaza sísmica definidas en el Capítulo A.2. Véanse las tablas A.3-1 a A.3-4.

43

8.4.6 Resistencia Sísmica En Las Diferentes Direcciones Horizontales Dado que los efectos sísmicos pueden ser preponderantes en cualquier dirección horizontal, la estructura debe tener resistencia sísmica en todas las direcciones y por lo tanto el sistema estructural de resistencia sísmica debe existir en dos direcciones ortogonales o aproximadamente ortogonales, de tal manera que se garantice la estabilidad, tanto de la estructura considerada como un todo, como de cada uno de sus elementos, ante movimientos sísmicos que puedan ocurrir en cualquier dirección horizontal.

8.4.7 Trayectoria De Las Fuerzas Las fuerzas deben transferirse desde su punto de aplicación hasta su punto final de resistencia. Razón por la cual debe proveerse una trayectoria o trayectorias continuas, con suficiente resistencia y rigidez para garantizar el adecuado traspaso de las fuerzas. La cimentación debe diseñarse para los efectos de las fuerzas y movimientos sísmicos.

Figura 7.Sistemas estructurales de resistencia sísmica. Tomada de la NSR10

44

Figura 8. Materiales estructurales. Tomada de la NSR10

Figura 9. Definici贸n de la capacidad de disipaci贸n de energ铆a en el rango inel谩stico. Tomada de la NSR10

45

Figura 10. Restricciones al uso de sistemas y materiales estructurales. Tomada de la NSR10

8.5

Grado de irregularidad de la estructura y procedimiento de anรกlisis.

Figura 11. Definiciรณn del procedimiento de anรกlisis. Tomada de la NSR10

46

8.6

Obtención de las fuerzas sísmicas de diseño

Figura12. Procedimiento para obtener las fuerzas sísmicas de diseño. Tomada de la NSR10

8.7

Análisis de la estructura

El análisis sísmico de la estructura se realiza aplicando los movimientos sísmicos de diseño a un modelo matemático apropiado de laestructura. La norma establece los métodos de análisis a utilizar para cada caso específico. Los métodos que contempla la norma son: Método de la fuerza horizontal Método de análisis dinámico elástico Método del análisis dinámicoinelástico Método del análisis no lineal elástico de plastificación progresiva.

Estos análisis se realizan para los movimientos sísmicos de diseño sin ser divididos por el coeficiente de capacidad de disipación de energía R y deben

47

obtenerse los máximos correspondientes, los efectos torsionales y las derivas las cuales no deben exceder los límites expresados en el capítulo A.6.

Figura 13. Torsión accidental. Tomada de la NSR 10.

8.8

Desplazamientos horizontales

Estos desplazamientos se analizan para observar los movimientos máximos como en x o y. y observar las fuerzas internas de la estructura.

Figura 14.Dezplazamiento De La Estructura. Tomada de la NSR 10.

48

Figura 15.Torsion Accidental .Tomada de la NSR 10.

8.9

Verificaci贸n de derivas

Figura 16. Deriva por piso. Tomada de la NSR 10

49

La deriva debe incluir los efectos torsionales de toda estructura y el efecto PDelta.

La máxima deriva admisible debe ser menor o igual al 1 % de la altura de piso, y para mampostería estructural este límite es del 0.05 % de la altura de piso. Si la deriva es mayor que la máxima admisible debe rigidizarse la estructura.

8.10 Diseño de elementos estructurales La norma colombiana establece tipos de sistema estructural sismo resistente, a cada uno de los cuales asocia un factor de reducción básico denominado Ro. El factor de reducción final, R, se obtiene afectando Ro de coeficientes de reducción de acuerdo al tipo de irregularidad estructural: R= ΦaΦpΦr Ro, Donde Φa es el coeficiente debido a irregularidades en altura, Φp en planta y Φr por ausencia de redundancia.

Cuando una edificación tiene varios tipos de irregularidades en planta simultáneamente, la norma indica usar el menor valor de Φp, lo mismo sucede para el caso de irregularidades en altura y ausencia de redundancia.

En el capítulo 7 se muestran las irregularidades y los valores de Φa y Φp asociados según esta norma, los cuales utilicé como referencia en este trabajo.

Figura17. Diseño de los elementos estructurales. Tomada de la NSR10

50

8.11 Cimentación El diseño de los elementos estructurales que componen la cimentación se realiza utilizando los resultados de las combinaciones mencionados en el punto anterior empleando las cargas que corresponda y las fuerzas sísmicas reducidas de diseño, E, de acuerdo a los requisitos propios del material estructural y del título H del reglamento NSR 10.

En cuanto a los esfuerzos sobre el suelo de cimentación, se emplean las combinaciones de carga para el método de los esfuerzos de trabajo de la sección B.2.3 y las fuerzas sísmicas reducidas, E, igualmente debe tenerse en cuenta los requisitos del título H.

Figura 18. Procedimiento de obtención de las fuerzas en la cimentación y los esfuerzos sobre suelo. Tomada de la NSR 10

8.12 Diseño de los elementos no estructurales El diseño se debe efectuar para cumplir el grado de desempeño superior, bueno o bajo en un todo de acuerdo al capítulo A.9. y según el grupo de uso al cual pertenece la edificación. En cuanto a elementos no estructurales diseñados e instalados por su fabricante o cuya instalación se hace según sus instrucciones, se debe cumplir lo indicado en A.1.5.1.2. El profesional constructor que suscribe la licencia de construcción debe suministrar a la curaduría las memorias de diseño y

51

los detalles de los elementales no estructurales, suscritos por el mismo, como una garantía de su construcción de acuerdo a lo diseñado.

Figura 19. Procedimiento de diseño de los elementos no estructurales. Tomada de la NSR10

52

9 9.1

DESAROLLO DEL PROYECTO

Descripción

El proyecto consiste en el diseño estructural de una edificación cuyo sistema estructural es el denominado Sistema de Pórticos resistentes a momento", conformado por elementos de concreto tipo columnas, vigasy losas de entrepiso diseñadas para soportar las cargas gravitacionales normales de uso de la edificación de uso Institucional y para resistir las fuerzas horizontales producidas por los eventos sísmicos, realizado bajo los lineamientos de cargas establecidas en el Título B de la Norma sismo resistente y los parámetros sísmicos para el municipio de Miraflores (Boyacá), según dicha norma.

Se planteó un sistema de pórticos en concreto, que soportaran las fuerzas verticales y fuerzas sísmicas. Se consideró que la transmisión de cargas realizara por medio de losas aligeradas armadas en una dirección, las cuales se encargaran de transmitir las cargas a las vigas y estas a las columnas. Las cargas se trasmitirán al suelo por medio de zapatas aisladas de cimentación.

Este diseño corresponde a una edificación de tres niveles (Placas, vigas, columnas y zapatas). El diseño de la estructura en concreto esta para la condición de análisis de resistencia última, propuestos por el título B y C del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10.

Se diseñará para el municipio de Miraflores en el Departamento de Boyacá, para el cual se trabajó con un sistema de disipación de energía especial, y adicionalmente se analizará la estructura por el Método de la Fuerza Horizontal Equivalente y Análisis Modal espectral, propuestos por el Titulo A para valorar los efectos sísmicos.

53

9.1.1 Descripción general de la estructura de la edificación: Estructura de tres pisos diseñada en el sistema de pórticos resistentes a momento.

La estructura posee 11 columnas, de secciones de 50x50cm.

La cimentación será del tipo superficial compuesta por zapatas y vigas de amarre de acuerdo con lo recomendado en el Estudio de suelos realizado por ingeniero Javier Vargas R. Consultor en Geotecnia e Ingeniera.

Vigas de amarre con sección de 30x40cm.

Losas de entrepiso en concreto reforzado aligeradas y armadas en una dirección.

9.2

Localización:

El proyecto se llevara a cabo en el municipio de Miraflores Boyacá, en el sector del antiguo matadero en un área total de 2055 m2, donde se busca brindarle un espacio diferente a la comunidad del municipio. A continuación se presentan gráficos que detallan la localización del proyecto.

Figura 20. Miraflores – Boyacá.

54

Figura 21. Sector del matadero municipio de Miraflores- Boyacรก

Figura 22. Ubicaciรณn del Proyecto en el municipio de Miraflores-Boyacรก

55

9.3

Parámetros sísmicos del proyecto

Se definen a continuación los parámetros sísmicos del sitio del proyecto de acuerdo con lo establecido en la NSR-10, Título A, capítulo A2: Localización: Miraflores (Boyacá) Zonas De Amenaza Sísmica (Tabla Apendice A-4 NSR10):

ALTA

Coeficiente De Aceleración Pico Efectiva (Apéndice A.4 NSR10) Aa=0.25 Coeficiente De Velocidad Pico Efectiva (Apéndice A.4 NSR10) Tipo de perfil del suelo:

Av = 0.25

D

Coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos cortos Fa = 1.45 Coeficiente de amplificación que afecta la aceleración en la zona de períodos intermedios Fv = 3.0 9.4

Espectro elástico de aceleraciones

A partir de los parámetros sísmicos del sitio de localización del proyecto, y de acuerdo con lo establecido en la Norma Sismo resistente NSR-10, se construye el espectro de aceleraciones de análisis para la edificación, con base en las ecuaciones indicadas en A.2.6. Este espectro indica la máxima aceleración esperada durante la ocurrencia de un sismo para un período de 50 años.A continuación se presenta los resultados tabulados que dan origen al espectro de aceleraciones particular para el presente proyecto:

56

Tabla 3. Espectro de aceleraciones.

9.5

Período inicial de la edificación:

Se procede a determinar el periodo inicial de la estructura a partir de los parámetros sísmicos y de las propiedades geométricas de la edificación, conforme con lo establecido en NSR-10 A.4.2.

Ta=Ct * h^a NSR-10 A.4.2-3

57

Tabla 4. Calculo del periodo inicial.

El periodo inicial obtenido es de T=0,32 seg.

Este periodo inicial deberá ser ajustado mediante la aplicación de análisis modal ó de la ecuación A.4.2.1.

9.6

Determinación de la masa y peso del edificio:

A continuación se realizará la medición de masa de la edificación, con el fin de obtener las fuerzas horizontales sísmicas que serán aplicadas al modelo estructural. Este método se conoce como de Fuerza Horizontal Equivalente A continuación se presentaran las tablas correspondientes a la medición de peso de la edificación para el nivel de entrepiso 1 N0+3,60m, la tabla de medición del peso de la estructura del nivel de entrepiso 2 N0+7,20m yla tabla de medición del peso de la estructura del nivel de entrepiso 3 N0+10,20m.

58

Tabla 5. Medici贸n de peso de la edificaci贸n para el nivel de entrepiso 1 N0+3,60m.

Tabla 6. Medici贸n del peso de la estructura del nivel de entrepiso 2 N0+7,20m.

59

Tabla 7. Medición del peso de la estructura del nivel de entrepiso 3 N0+10,20m: Se obtiene de la medición, un peso total de 275,6 toneladas.

9.7

Distribución de las fuerzas sísmicas

A partir de los datos de medición del peso de la estructura por nivel, y de acuerdo con el Método de la Fuerza Horizontal Equivalente, se calculan las fuerzas aplicadas en cada nivel producto de la aceleración sísmica inducida por el suelo a la estructura y posteriormente se calcularán los desplazamientos y derivas producidas.

60

A continuación se presenta la tabla de resultados de fuerzas horizontales equivalentes a aplicar al modelo estructural. Esto se realizará mediante el empleo del programa Etabs.

Tabla 8. Tabla de resultados de fuerzas horizontales equivalentes a aplicar al modelo estructural Cortante basal = 312,21 ton.

Fuerzas sísmicas a aplicar en el centro de masa de cada diafragma del edificio para el análisis de FHE y determinación del periodo fundamental y cálculo de derivas.

9.8

Definición del parámetro R

La definición del parámetro R se realiza de acuerdo con lo dispuesto en NSR-10, a partir de los valores que se encuentran en la tabla A.3-1 y del sistema estructural de resistencia ante cargas verticales y fuerzas horizontales de la edificación. Una vez determinado el valor de Ro, este deberá ser afectado por unos coeficientes de reducción de acuerdo con las irregularidades geométricas y de distribución de masas que presente la edificación.

61

Para definir el coeficiente de capacidad de disipación de energía, se observa que la estructura tiene un sistema de resistencia sísmica de pórticos, tiene un grado de capacidad de disipación especial (DES) dando así un R0 de 7, de acuerdo con A.3-1, y presenta irregularidad en planta, con lo cual el coeficiente de reducción es de de 0.9 (ϕp), en altura, presenta irregularidad geométrica por cuanto su coeficiente de reducción es de 0.9 (ϕa) y por ausencia de redundancia estructural en columnas, su coeficiente de reducción es de 0.9 (ϕr).

Determinación de R: R = ϕp x ϕr x ϕa x R0 ϕp = 0.9 ϕr = 0.9 ϕa = 0.9 R0 = 7.0 R = 5.10 Se obtiene un valor de R= 5, es decir, las fuerzas sísmicas de diseño en las diferentes combinaciones de cargas que contengan sismo, se reducirán por este valor para que se mantenga el comportamiento dúctil de la estructura.

9.9

Análisis del edificio por el Método De Fuerza Horizontal Equivalente (F.H.E.) empleando el programa ETABS

A partir de los resultados de medición de peso del edificio y de la obtención de las fuerzas horizontales equivalentes a aplicar en cada uno de los niveles de la edificación, se procede a modelar la estructura en el programa Etabs, y a aplicar dichas fuerzas con el fin de obtener las derivas producidas por la aceleración sísmica y posteriormente se verificarán si los resultados obtenidos se encuentran dentro de los límites de deriva impuestos por NSR-10 A.6.4-1 para el sistema estructural del edificio.

Posteriormente, se procederá a realizar la verificación del periodo inicial T calculado mediante la ecuación A.4.2-3 con el calculado usando la ecuación

62

A.4.2-1 y comprobando que la diferencia relativa entre estos dos periodos no supere el 10%.

A continuación se presentan los gráficos correspondientes al modelamiento de la estructura en el programa ETABS. 9.9.1 Gráficos del modelo estructural Estructura en el modelo ETABS Estructura del proyecto con volumetría que permite observar los elementos en una simulación de su comportamiento al recibir diferentes cargas en todas las direcciones, al igual se observa el sistema de apoyo que le fue asignado al diseño.

Figura 23. Modelo estructural. Tomado de ETABS.

63

9.9.1.1 Elementos entrepiso Piso 2 En el siguiente gráfico, se pretende identificar y plasmar la numeración que el programa realiza de forma automática de cada uno de los elementos,de esta forma facilitar a la hora de diseñar el despiece y realizarlo de forma correcta de cada uno de los elementos, debido a que en estos gráficos se observar el nombre de cada uno de los elementos que complementan la estructura. De la misma forma identificar el eje donde se encuentra cada uno de los elementos.

Figura 24. Elementos entrepiso Piso 2. Extraído del Programa ETABS.

64

9.9.1.2 Elementos entrepiso Piso 3 En la figura 25 se observa cada uno de los elementos que hacen parte del tercer piso de la estructura, cada uno con una numeración diferente que permite una rápida identificación a la hora de revisar el diseño de cada uno de dichos elementos.

Figura 25. Elementos entrepiso Piso 3. Extraído del Programa ETABS

65

9.9.1.3 Elementos Cubierta Al observar los elementos en la figura de planta de la cubierta generada por el programa es de fácil reconocimiento cada uno de los elementos y en que eje corresponde cada uno observando que ubicación tiene dentro del sistema estructural, ya que al momento de realizar la revisión del diseño es fácil de reconocer e identificar el lugar donde se encuentra dicho elelemento.

Figura 26. Elementos Cubierta. Extraído del Programa ETABS

66

9.9.1.4 Elementos Eje 1 En la siguiente figura se observa una vista en alzado de la estructura por el eje 1, mostrando los elementos que por este eje y piso hacen que hacen parte del diseĂąo de la estructura.

Figura 27. Elementos Eje 1. ExtraĂ­do del Programa ETABS

67

9.9.1.5 Elementos Eje 2

Figura 28. Elementos Eje 2. ExtraĂ­do del Programa ETABS

68

9.9.1.6 Elementos Eje 3

Figura 29. Elementos Eje 3. ExtraĂ­do del Programa ETABS

69

9.9.1.7 Elementos Eje 4

Figura 30. Elementos Eje 4. ExtraĂ­do del Programa ETABS

70

9.9.1.8 Elementos Eje 5 A continuación se observa en la vista de alzado del diseño de la estructura cada uno de los elementos que lo conforma en todo el eje 5, de esta forma se puede verificar la información que el programa arroje con los datos de salida, que servirán para realizar las comprobaciones y de esta forma elaborar el despiece de forma correcta.

Figura 31. Elementos Eje 5. Extraído del Programa ETABS

71

9.9.1.9 Elementos Eje 5-5

Figura 32. Elementos Eje 5-5. ExtraĂ­do del Programa ETABS

72

9.9.1.10

Elementos Eje 6

Figura 33. Elementos Eje 6. ExtraĂ­do del Programa ETABS

73

9.9.1.11

Elementos Eje 7

Figura 34. Elementos Eje 7. ExtraĂ­do del Programa ETABS

74

9.9.1.12

Elementos Eje 8

Figura 35. Elementos Eje 8. ExtraĂ­do del Programa ETABS

75

9.9.1.13

Elementos Eje A

Figura 36. Elementos Eje A. ExtraĂ­do del Programa ETABS

76

9.9.1.14

Elementos Eje B

Figura 37. Elementos Eje B. ExtraĂ­do del Programa ETABS

77

9.9.1.15

Elementos Eje C

Figura 38. Elementos Eje C. ExtraĂ­do del programa ETABS

78

9.9.1.16

Elementos Eje D

Figura 39. Elementos Eje D. ExtraĂ­do del programa ETABS

79

9.9.1.17

Elementos Eje D-D

Figura 40. Elementos Eje D-D. ExtraĂ­do del Programa ETABS

80

9.9.1.18

Elementos Eje E

Figura 41. Elementos Eje E. ExtraĂ­do del Programa ETABS

81

9.9.1.19

Elementos Eje F

Figura 42. Elementos Eje F. ExtraĂ­do del Programa ETABS

82

9.9.1.20

Elementos Eje G

Figura 43. Elementos Eje G. ExtraĂ­do del Programa ETABS

83

9.9.1.21

Elementos Eje G-G

Figura.44. Elementos Eje G-G. ExtraĂ­do del Programa ETABS

84

9.9.1.22

Elementos Eje H

La importancia de observar los elementos por eje es tener la claridad de cada uno de ellos para la verificaci贸n y elaboraci贸n de planos.

Figura 45. Elementos Eje H. Extra铆do del Programa ETABS

85

9.10 Parámetros de definición – Datos de entrada al programa.

9.10.1 Materiales de elementos estructurales Se definen los tipos de materiales a emplear, para el caso se empleará concreto de 3000 psi tanto para vigas como columnas.

ElementType

Material

TotalWeight

NumPieces

Column

CONC3000

642,532

32

Beam

CONC3000

1838,474

330

NumStuds

0

2481,006 248,1006

Ton

Tabla 9. Definición de tipos de materiales extraída del programa ETABS. 9.10.2 Definición geométrica – Niveles de entrepisos Conforme con la geometría de la arquitectura del proyecto, se definen las cotas de los niveles de entrepiso y de cubierta de la edificación. A continuación se muestra la tabla extraída del programa:

Tabla 10. Cotas de los niveles de entrepiso y de cubierta de la edificación.

Extraída del programa ETABS.

86

9.10.3 Restricciones en la base (Empotramientos) Se deben definir las restricciones de rotaciones y desplazamientos de los puntos de apoyo de la base de la edificación, para el caso se considera que la estructura está empotrada en la base y así se define en el programa. A continuación se muestra la tabla con la definición de dicha condición en el modelo estructural.

Tabla11. Restricciones de rotaciones y desplazamientos en los tres sentidos de los nudos que corresponden a los apoyos. Extraída del Programa 9.10.4 Definición de losas Las losas de entrepiso, se definen tanto en tipo de material constituyente como en propiedades del elemento en sí, para el caso, se les asigna el tipo de material, concreto de 3000 psi para el presente caso y se asigna la propiedad membrana, que indica que no existen deformaciones relativas en el plano de la losa entre puntos que hacen parte de la losa y que son coplanares. Así mismo de define el espesor de las mismas.

Tabla 12.Definicion de los elementos losa. Extraída del Programa.

87

9.10.5 Propiedades de los materiales Se definen las propiedades de los materiales empleados en la construcción del edificio para efectos de modelar su comportamiento en el programa, esto se hace a partir de la suposición que los materiales empleados son isotrópicos, es decir que los materiales son homogéneos en sus propiedades.

A continuación se muestra la tabla de definición de propiedades de materiales extractada del programa:

Tabla 13. Tabla de definición de propiedades de materiales. Extraída del Programa 9.10.6 Peso del edificio Una vez modelado el edificio en el programa, se verifica que el peso del mismo esté acorde con el resultado obtenido previamente calculado de manera manual para la determinación de fuerzas horizontales a aplicar al modelo.

Para el caso se obtuvo un peso de edificación de 292 toneladas que está ligeramente por encima del calculado inicialmente de 275,6 toneladas.

Se validan los resultados de fuerza horizontal equivalente a aplicar en el modelo, toda vez que la diferencia entre los dos resultados de peso obtenidos son menores al 10% del total del peso obtenido en el programa.

88

Tabla14. Peso del edificio

9.10.7 Casos de carga estáticos Se definen los casos de carga estáticos en el programa, a saber: caso de carga muerta que corresponde al peso propio de la edificación, caso de carga viva, que corresponde a las sobrecargas impuestas debidas al uso de la edificación y adicionalmente se definen los casos de carga estáticos para sismo en X y en Y, de acuerdo con el método de la Fuerza Horizontal Equivalente. A continuación se muestra la tabla de definición de dichos casos de carga extraída del programa.

Tabla 15. Definición de dichos casos de carga. Extraída del programa 9.10.8 Elementos y sus dimensiones Se realiza la definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio, secciones transversales, tipo (viga o columna), forma (rectangular) y dimensiones.

Para las columnas se definieron secciones transversales de 50 cm x 50 cm

89

Para las vigas se definieron secciones transversales rectangulares de 30cm de ancho x 50 cm de alto y de 20cm de ancho por 50 cm de alto.

Las viguetas de la losa del tipo aligerada serán de 12 cm de ancho por 50 cm de alto.

Revisar la tabla correspondiente extraída del programa, en el Anexo A. 9.10.9 Definición de elementos área De igual manera a la definición realizada para los elementos estructurales tipo viga y columna, se realiza la definición de los elementos tipo área, es decir los elementos losa de entrepiso, placas macizas y muros de concreto si existen. En este caso, se define si se trata de losa o muro, si corresponden a un diafragma y la nomenclatura que los identifica. A continuación se presenta la tabla de definición de elementos área extractada del programa.

Tabla 16. Definición de elementos área. Extraída del programa.

90

9.10.10

Fuerza Sísmica Horizontal aplicada

Se aplican las fuerzas sísmicas horizontales calculadas previamente en cada uno de los niveles de entrepiso, considerando los respectivos efectos producidos por la torsión accidental debidas a la excentricidad entre el punto de aplicación de las fuerzas con respecto al centro de rigidez del entrepiso correspondiente, es decir, aplicando un 30% del valor de la fuerza horizontal calculada inicialmente, en el sentido ortogonal a la aplicación de dicha fuerza. Esto de acuerdo con lo establecido en NSR-10 A.3.6.7.

A continuación se muestra la tabla correspondiente a la aplicación de las fuerzas horizontales equivalentes al modelo estructural, extraída del programa:

Tabla 17. Aplicación de las fuerzas horizontales equivalentes al modelo estructural, extraída del programa

9.11 Datos de salida - resultados del análisis Una vez realizado el análisis de la edificación en el programa, se evalúan los resultados obtenidos, especialmente las derivas de piso obtenidas y su cumplimiento de acuerdo con lo establecido en NSR-10 A.6.4.6-1.

A continuación se presentan los resultados de derivas de piso obtenidos.

91

9.12 Derivas de piso La tabla 18 arroja los resultados de derivas en cada punto que es sometido cargas en las tres direcciones, lo que se busca es analizar las cargas de sismo en x y en y que permiten analizar si las derivas cumplen con lo que la NSR-10 permite como deriva mĂĄxima.

Tabla 18. Resultados de derivas de piso. ExtraĂ­da del Programa.

92

9.12.1 Derivas obtenidas F.H.E. Se presenta la tabla de derivas obtenidas para cada nivel de entrepiso y la respectiva verificación de cumplimiento:

Tabla 19. Derivas obtenidas para cada nivel de entrepiso y la respectiva verificación de cumplimiento. Extraída del Programa.

9.12.2 Verificación de deriva de piso: Piso 1: Deriva máxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,60 m = 3,6 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,60 m = 6,38 mm < 3,6 cm Ok cumple.

Piso 2: Deriva máxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,60 m = 3,6 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,60 m = 8,98 mm < 3,6 cm Ok cumple.

Cubierta: Deriva máxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,00 m = 3,0 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,00 m = 6,2 mm < 3,0 cm Ok cumple.

93

9.12.3 Calculo del nuevo período fundamental De acuerdo con lo mencionado en el numeral 9.5, el periodo inicial de la edificación Ta calculado inicialmente, debe ser ajustado mediante el uso de la ecuación A.4.2-1.Por tanto, el valor del período fundamental de la edificación, T, debe obtenerse a partir de las propiedades de su sistema de resistencia sísmica, en la dirección bajo consideración, de acuerdo con los principios de la dinámica estructural, utilizando un modelo matemático linealmente elástico de la estructura.

Este requisito se suple por medio del uso de la ecuación del títuloA.4.2-1, según la NSR 10 en el titulo A.4.

(Ecuación periodo fundamental, NSR-10) A continuación se presenta el cálculo del nuevo periodo de la edificación.

Tabla 20. Cálculo del nuevo periodo de la edificación. Extraído del Programa.

94

Se obtuvieron valores de periodo de la edificación para ambos sentidos del orden de 0,16 segundos y 0,27 segundos, a continuación se presenta el cálculo de la verificación de cumplimiento de dichos periodos: 9.10.3.1 Verificación del periodo La condición según NSR-10 A.4.2.3, es que el nuevo periodo calculado no exceda al periodo inicial Ta en más del 10%.

Tabla 21. Calculo del Periodo Inicial de la Edificación y Verificación del Periodo Fundamental.

El nuevo periodo calculado cumple.

9.12.3.1

Cortante basal

A continuación se presentan los resultados de cortante basal estático obtenido en el programa:

Tabla 22. Resultados de Cortante basal estático. Extraído del Programa.

Vb= 312,21 Ton.

95

10 ANALISIS DINÁMICO ELÁSTICO (MODAL ESPECTRAL) De acuerdo con lo establecido en NSR-10 A.3.4.2 Métodos de Análisis a Utilizar, y con las particularidades geométricas y de distribución de masas del edificio, se deben utilizar los siguientes métodos: Fuerza Horizontal Equivalente: Cuando se trata de edificaciones irregulares que no tengan más de seis niveles ni de 18m de altura medidos a partir de la base.

Análisis dinámico Elástico (Modal espectral): Edificaciones con irregularidades verticales de los tipos 1aA, 1bA, 2A, y 3A, tal como se definen en A.3.3.5.

Para el caso, aplica el método de FHE, pero además, la distribución de masas en la edificación, tal como se evidencia en la medición de masas y pesos del edificio, presenta irregularidad del tipo 2A, por tanto, se debe realizar también el análisis Modal Espectral.

10.1 Datos de entrada Para dar inicio al análisis modal se deben ingresar las cargas dinámicas que afectaran a la estructura. Para esto se debe ingresar el espectro de pseudo aceleraciones, que previamente fue determinado y que corresponde al espectro definido anteriormente para el sitio de localización del proyecto con sus respectivos parámetros.

A continuación se mostrarán las imágenes obtenidas del programa que corresponden a la definición de todos los parámetros necesarios para la realización del análisis dinámico elástico (modal espectral).

96

Figura 46. Definición de espectro de aceleraciones

Una vez generado el espectro y como la estructura ya está cargada por carga viva, carga muerta y sismo en x (SDX) y sismo en y (SDY), se generan las combinaciones de análisis dinámico y se procede al análisis de la edificación nuevamente, en este caso interesa observar el comportamiento de la estructura en los diferentes modos de vibración.

97

Figura 47. Definici贸n del caso de carga de sismo din谩mico en X

Figura 48.Definici贸n del caso de carga del sismo din谩mico en Y

98

10.2 Resultados del análisis dinámico elástico (modal espectral) A continuación se presentan los resultados obtenidos una vez realizado el análisis en el programa ETABS, interesa conocer el periodo fundamental obtenido en las dos direcciones principales X e Y, con el fin de compararlo contra el periodo inicial calculado Ta y verificar que este no haya sido superado en más de un 10%. Si esto llegare a ocurrir, es un indicador que el periodo es muy largo y la estructura deberá ser rigidizada para ajustarla al límite de periodo impuesto por la norma.

10.3 Periodo fundamental obtenido A continuación se presenta la tabla con los resultados de periodos modales obtenidos, se observa que el periodo fundamental es 0,35 segundos en X y 0,32 segundos en Y.

Tabla 23. Resultados de periodos modales.

Periodo fundamental de la estructura: Tx= 0,35 seg.

Ty= 0,32 seg.

99

Tabla 24. Calculo del Periodo Inicial de la Edificación y Verificación del Periodo Fundamental.

En ambos casos, el periodo fundamental en ambos sentidos es menor al límite impuesto por la norma, por lo tanto, no se precisa realizar ajustes a la estructura para rigidizarla.

10.4 Verificación de las derivas obtenidas A continuación se muestran las tablas con los resultados obtenidos de derivas para los casos de carga de sismo dinámico en cada una de las dos direcciones principales de la edificación. Así mismo, se realiza la verificación del cumplimiento de límite de deriva impuesto por la norma en A.6.4-1.

Piso 1:

Tabla 25. Derivas

100

Piso 1: Deriva mรกxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,60 m = 3,6 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,60 m = 0,563 mm < 3,6 cm Ok cumple.

Piso 2:

Tabla 26. Derivas

Piso 2: Deriva mรกxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,60 m = 3,6 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,60 m = 0,74 mm < 3,6 cm Ok cumple.

Cubierta:

Tabla 27.Derivas

Cubierta: Deriva mรกxima permitida = 1% * h = 0,01 * 3,00 m = 3,0 cm Deriva obtenida en piso 1 h= 3,0 m = 0,43 mm < 3,0 cm Ok cumple.

101

10.5 Verificación del cortante basal La norma sismoresistente establece cuál es el límite inferior de cortante basal obtenido a partir del análisis dinámico elástico, de tal manera que pueda considerarse como válido dicho análisis. En caso de no obtenerse un resultado por encima del valor establecido por la norma, deberán ajustarse los parámetros del espectro de aceleraciones y volver a ejecutar el análisis hasta que se cumpla dicho requisito. Para el caso, la norma establece que el cortante basal dinámico debe ser mayor al 80% del valor del cortante basal estático.

A continuación se presentan los resultados de cortante basal dinámico y su verificación:

Tabla 28. Resultados de cortante basal dinámico.

Tabla 29. Condiciones de Cortante Basal Dinámico.

102

En el presente caso, el valor de cortante basal dinámico supera el 80% del cortante basal estático, por ende, se toma como válido el análisis.

10.6 Gráficos de la estructura deformada A continuación se presentan los gráficos de las deformadas obtenidas del programa de análisis ETABS, sometiendo la estructura a las diferentes cargas en todas las direcciones, imágenes que permiten observar el comportamiento cercano de la estructura al estar sometido a estas cargas.

Edificación con carga viva

Figura 49. Deformada de la estructura para el caso de carga viva.

103

Edificaci贸n con carga muerta.

Figura 50. Deformada carga muerta

Edificaci贸n con sismo en x (SX)Edificaci贸n con sismo en Y (SY)

Figura 51. Sismo en XFigura 52. Sismo en Y

104

11 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Una vez realizados los análisis de la estructura mediante los dos métodos obligados por la NSR-10, validados sus resultados y conformes los mismos y con el comportamiento sísmico de la estructura, se procede a realizar el diseño de los elementos estructurales que la conforman.

Inicialmente, se deben definir cuáles son las combinaciones de diseño, a partir de lo establecido en el Título B de la NSR-10, en donde aparece el listado de combinaciones mínimas que debe tenerse en cuenta para el diseño estructural.

Además de eso, deben definirse otros parámetros en el programa ETABS, tales como son el Código de diseño a utilizar, el criterio de armado por ductilidad y los coeficientes de reducción de resistencia de los materiales para los casos de flexión, cortante y torsión.

11.1 Combinaciones de diseño Se relacionan a continuación los casos de carga tanto para análisis como para diseño que deberán considerarse y cargarse al programa. LA convención para cada tipo de carga o fuerza es la que aparece a continuación: D= carga muerta L= carga viva F= sobrecarga de fluidos T= variaciones de temperatura Lr= carga viva sobre cubierta W= viento

105

De acuerdo con los estados de carga de la edificación y con lo dispuesto en el título B, numeral B.2.4.2., quedan las siguientes combinaciones para análisis y diseño

Tabla.30 Combinaciones de carga 11.2 Parámetros de diseño en el programa (ETABS) A continuación se presenta la imagen de definición de código de diseño, parámetros de armado por ductilidad y coeficientes de reducción de resistencia para los diferentes tipos de esfuerzos a que se someten los elementos estructurales.

Figura 53. Parámetro De Diseño Columnas De 50x50

106

Figura 54. Parámetro de diseño vigas 30x50.

Figura 55. Parámetro de diseño vigas 20x50

107

11.3 Resultados de diseño de columnas Una vez realizado el proceso de diseño en el programa, este arroja los respectivos resultados de cuantías para columnas, estos resultados se observan en el Anexo B, en la tabla de resultados generados por el programa en donde se leen las cuantías de refuerzo longitudinal y de refuerzo a cortante.

Estos resultados se deben procesar luego mediante la ayuda de una hoja de cálculo, para convertir dichos valores en barras de refuerzo y determinar su distribución en los elementos estructurales. En el anexo C se presenta la tabla de procesamiento con los resultados convertidos en barras de refuerzo de acero corrugado y su distribución en el elemento estructural.

11.4 Resultados de diseño de vigas 20 X 50 De igual manera se obtienen los resultados de diseño de elementos viga, los cuales deben ser procesados en una hoja de cálculo para convertir estos valores en barras de acero de diámetros comerciales.

En el Anexo D se exponen las tablas con el procesamiento de los resultados de diseño de vigas 20X50: 11.5 Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Al igual manera que para las vigas de 20X30, se obtienen los resultados de diseño de elementos viga de 30 X 50 se observan en el Anexo F, los cuales deben ser procesados en una hoja de cálculo para convertir estos valores en barras de acero de diámetros comerciales. Se realiza el mismo procedimiento utilizado con las vigas 30 X 50. En el Anexo Gse presentan las tablas de procesamiento de los resultados de diseñode las vigas de 30 x 50:

108

11.6 Diseño de losa de entrepiso: Una vez realizado el procesamiento de resultados y establecido los refuerzos para los elementos estructurales vigas y columnas, se procede entonces con el diseño de la losa de entrepiso, que para el caso es del tipo aligerada en una dirección, de altura total de 50cm y nervada cada 72 cm. El espesor de la capa de compresión ó torta superior es de 5 cm y no lleva torta inferior.

El diseño de losa entrepiso se obtuvo un espesor (t) de 4,5 cm adoptando la condición de simplemente apoyados, el cual la NSR-10 hace referencia. Para este elemento se utilizara refuerzo de 420 Mpa. A continuación se presenta el cálculo del diseño de la losa de entrepiso realizado con la ayuda de una hoja de cálculo en Excel.

109

110

111

Tabla 32. Diseño de losa 11.7 Diseño de cimentación A partir de los datos obtenidos del programa de reacciones en los nudos de apoyo de la edificación, y con los datos de capacidad portante en el estrato de fundación, se procede a calcular la cimentación, que para el caso en particular, el estudio de Suelos recomienda que deba ser del tipo aislada y con viga de amarre.

112

A continuación se presentan los resultados de reacciones en la base obtenidos del programa de análisis.

Tabla de reacciones

Tabla 33. Reacciones 11.8 Diseño de la cimentación: Por las características del proyecto y conociendo las propiedades de los suelos encontrados, el tipo de proyecto, las áreas involucradas,el tipo de cimentación a diseñar es de tipo superficial, zapatas unidas con vigas de amarre de acuerdo con la magnitud de las cargas. El nivel de cimentación se recomienda a - 1.20 metros de profundidad a partir del nivel actual del terreno previo descapote y adaptación del terreno a los niveles de la construcción.

A partir de los datos anteriores, se procede a determinar el área de cada una de las zapatas así como la altura mínima de las mismas y se procede a realizar las verificaciones por cortante unidireccional, cortante bidireccional y flexión.

Calculo del área necesaria de cimentación: a partir de las reacciones en la base que corresponden al valor de pu, dividido entre el valor de la capacidad portante del suelo, incluido su factor de seguridad obtenido del estudio de suelos: a=pu/cu Chequeo por cortante unidireccional,es el efecto del comportamiento de la zapata como elemento viga, con una sección crítica que se extiende en un plano a través del ancho total y está localizada a una distancia d de la cara de la columna o a partir de la distancia media de la cara de la columna.Se revisa el momento para

113

calcular el acero de refuerzo. La sección crítica en la cual se calcula el momento máximo se determina pasando un plano vertical a través de la zapata, justo en la cara de la columna de concreto.

El momento máximo será igual al momento de las fuerzas que actúan sobre la totalidad del área de la zapata, en un lado de ese plano vertical. Se puede expresar entonces: De acuerdo con la NSR-10, el refuerzo resultante debe repartirse uniformemente a todo lo ancho de la zapata, en donde una banda central de ancho igual al menor de la zapata debe tener uniformemente repartida una porción del refuerzo total.

Chequeo por cortante bidireccional, se refiere al efecto en que la zapata trata de fallar por una superficie piramidal, como respuesta a la carga vertical que le transfiere la columna.

A continuación se presentan los resultados de diseño obtenidos.

Tabla 34. Revisión por cortante unidireccional

114

Tabla 35.Revisi贸n por cortante unidireccional

DESCRIPCION Ancho columna

de

Alto de columna

REVISION POR BIDIRECCIONAL

CORTANTE

B1

0.5

m

B2

0.5

m

3.12

312

Per铆metro cr铆tico Bo

cm

Tabla 36.Revisi贸n por cortante bidireccional

115

ZAPATA

Esf. Actuante VUP (ton/m2)

Perímetro Esf. crítico Bo Resistente Verificación (m) Vnp (ton/m2)

1

89.56

3.12

107.61

OK CUMPLE

3

117.17

3.32

134.95

OK CUMPLE

5

108.35

3.32

134.95

OK CUMPLE

6

34.15

2.92

82.73

OK CUMPLE

7

121.15

3.52

164.76

OK CUMPLE

9

153.47

3.72

197.03

OK CUMPLE

11

107.28

3.32

134.95

OK CUMPLE

17

47.04

2.92

82.73

OK CUMPLE

20

112.25

3.32

134.95

OK CUMPLE

21

112.77

3.32

134.95

OK CUMPLE

22

60.62

2.92

82.73

OK CUMPLE

Tabla 37.Revisión por cortante bidireccional

DISEÑO A FLEXION

0.7

M

116

Tabla 38. Refuerzo zapatas La distribuci贸n de refuerzo en las zapatas queda como se presenta en la siguiente tabla:

Tabla 39 distribuci贸n refuerzo

117

11.9 Diseño de vigas de amarre de cimentación Las vigas de fundación son los elementos estructurales que se emplean para amarrar estructuras de cimentación tales como zapatas, el estudio de suelo recomienda diseñar con vigas de amarre de acuerdo a la magnitud de cargas.

A partir de los mismos datos de reacciones en los apoyos, se diseñan a continuación las vigas de amarre de zapatas que restringen los desplazamientos coplanares de las mismas debidas a los efectos inducidos por el sismo al suelo y de este a la estructura. Los valores para los cuales se deben diseñar las vigas de amarre corresponden a un porcentaje de la carga última (Pu), generalmente de la columna más cargada de las dos entre las cuales se dispone de la viga de amarre.

A continuación se presentan los diseños de vigas de amarre realizados mediante el empleo de una hoja de cálculo en Excel.

118

Tabla 40. Viga CM 101

119

120

Tabla 41.Viga CM 102

121

122

Tabla 42.Viga CM 103

123

124

Tabla 43.Viga CM 104

125

126

Tabla 44.Viga CM 105

127

128

Tabla 45.Viga CM 106

129

130

Tabla 46.Viga CM 107

131

132

Tabla 47.Viga CM 108

133

134

Tabla 48.Viga CM 109

135

136

Tabla 49.Viga CM 110

137

138

Tabla 50.Viga CM 111

139

140

Tabla 51.Viga CM 112

141

142

Tabla 52.Viga CM 113

143

11.10 Diseño de Escaleras: Uno de los elementos estructurales más frecuentes son las escaleras del tipo de losa simplemente apoyada, las cuales se calculan como losa maciza anterior con una luz de cálculo propio a la proyección horizontal entre apoyos.

La escalera se diseña como una loza maciza, se diseñó con las dimensiones más usuales para la altura de la contra huella y las huellas, utilizando la altura mínima, asumimos el espesor, utilizando la formulación de cortante y el momento máximo, buscamos la interpolación que permite realizar el cálculo cuanto refuerzo debo utilizar.

A continuación se presenta el diseño de la escalera realizado mediante el empleo de una hoja de cálculo en Excel.

144

145

146

Tabla 54. Dise単o de escalera.

147

12 Diseño de Elementos no estructurales Los elementos no estructurales se diseñan con el objetivo de que tengan un comportamiento sismo resistente acorde a toda la estructura. Por esto en el capítulo A- 9 de la NSR 10 se tiene unos requisitos que hay que cumplir para el diseño de estos elementos.

Se inicia el diseño de los elementos no estructurales por medio del cálculo de la fuerza sísmica de diseño A continuación se presentan el diseño de los elementos no estructurales realizados mediante el empleo de una hoja de cálculo en excel.

148

Tabla 53. Dise単o elementos no estructurales

149

CONCLUSIONES Se realizó el diseño estructural del Centro de Eventos del municipio de Miraflores Boyacá, con el fin de que una vez construido el proyecto, la comunidad pueda contar con un espacio para acercarse a la cultura.

Por medio del estudio de suelos se pudo predecir las fuerzas con las que se diseñó. Se realizaron tres sondeos alcanzando la máxima exploración se realizó a una profundidad de 6.20 metros, El tipo de cimentación que mejores resultados presenta por las características de las construcciones y el tipo de perfil de suelos son las zapatas aisladas con vigas de amarre o cimientos continuos de acuerdo con la magnitud de las cargas.

El diseño estructural se realizó siguiendo en sus procedimientos, los criterios técnicos y requisitos mínimos establecidos por la Norma sismo resistente NSR-10.

Se elaboraron de forma detallada los procedimientos paso a paso del diseño, selección de variables, detalles de casos de carga y combinaciones de cargas y demás criterios de configuración del programa empleado en el análisis y diseño de la estructura.

Se analizó el comportamiento sísmico de la edificación mediante el uso de un programa de análisis y diseño estructural, para este caso se empleó el software ETABS versión 9.7.

Para el presente proyecto, se realizó el análisis sísmico de la edificación, empleando dos métodos reconocidos en la norma sismo resistente NSR-10: el primero es el Método de la Fuerza Horizontal Equivalente, que es el método más sencillo que consiste en simplificar la acción producida por un sismo y transformarla en una fuerza horizontal aplicada en cada entrepiso para determinar los desplazamientos inducidos por dicha acción y el segundo método es el Dinámico Elástico, conocido también como Modal Espectral, en el cual se analiza el comportamiento dinámico de la edificación producido por los diferentes modos de vibración inducidos por la acción sísmica representada en función de un espectro de aceleraciones particular para el sitio del proyecto, tipo de edificación y tipo de perfil de suelo.

Se elaboraron los planos estructurales con despieces de cada uno de los elementos que componen el proyecto, con sus respectivas especificaciones, conforme lo exige la Norma Sismo resistente NSR10.

150

RECOMENDACIONES

-

Para el cálculode los efectos de interacción dinámica suelo estructurala norma permite realizar el cálculo con un solo método, pero se recomienda realizarlo por lo menos con dos métodos para poder realizar comprobaciones y observar diferentes características que cada método ofrece, como en este caso por ejemplo que se utilizó el método de fuerza horizontal equivalente y el método de análisis modal, procedimiento que nos permitió observar de forma más detalla el comportamiento de la estructura.

-

Se debe tener presente que para algunos municipios se realizaron unas modificaciones técnicas y científicas al Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR 10 expedido por medio del Decreto 092 del 17 de Enero del 2011. En este caso se observa que para el municipio de Miraflores el Coeficiente De Velocidad Pico Efectiva (Apéndice A.4 NSR10) Aa es de 2.5.

151

BIBLIOGRAFIA

1. NSR-10, Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, Bogotá D.C., MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL, Colombia 2010.

2. SEGURA FRANCO, Jorge Ignacio, Estructuras en concreto I, 7ª edición, Bogotá, 2011-03-30.

3. QUIROZ TORRES, Luis Gabriel, Análisis y diseño de edificaciones ETABS, Primera edición, Miraflores- Lima- Perú, 2011.

152

ANEXO A 1. Elementos y sus dimensiones Las siguientes 6 páginas de tablas corresponden a hablar sobre la definición geométrica de los diferentes elementos estructurales delEdificio, secciones transversales, tipo (viga o columna), forma (rectangular) y dimensiones. .

Tabla 1. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales delEdificio. Extraída del Programa ETABS.

153

Tabla 2. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS.

154

Tabla 3. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS.

155

Tabla 4. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS.

156

Tabla 5. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales delEdificio. Extraída del Programa ETABS.

157

Tabla 6. Definición geométrica de los diferentes elementos estructurales del Edificio. Extraída del Programa ETABS.

158

ANEXO B 2. Resultados de diseño de columnas Las siguientes tablas que se observan en las páginas 147 y 148 se leen las cuantías de refuerzo longitudinal y de refuerzo cortante en el diseño de columnas.

Tabla 1. Columnas C1 – C9

159

Tabla 2. Columnas C11 â&#x20AC;&#x201C; C22.

160

ANEXO C 3. DISEﾃ前 DE COLUMNAS Lastablas presentadas a continuaciﾃｳn presentan los resultados convertidos en acero corrugado y su distribuciﾃｳn en el elemento estructural de cada una de las columnas

Tabla 1. Diseﾃｱo columnas 50 X 50

161

Tabla 2. Dise単o columnas 50 X 50

162

Tabla 3. Dise単o columnas 50 X 50

163

Tabla 4. Dise単o columnas 50 X 50

164

ANEXO D 4. Resultados de diseño de Vigas de 20 X 50 los resultados de diseño presentados en las tablas del Anexo D de elementos viga, los cuales deben ser procesados en una hoja de cálculo para convertir estos valores en barras de acero de diámetros comerciales.

Tabla 1 resultados de diseño de vigas 20 X 50

165

Tabla 2. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

166

Tabla 3. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

167

Tabla 4. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

168

Tabla 5. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

169

Tabla 6. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

170

Tabla 7. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

171

Tabla 8. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

172

Tabla 9. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

173

Tabla 10. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

174

Tabla 11. Resultados de dise単o de vigas 20 X 50

175

ANEXO E 5. Diseño de vigas 20X50 Las tablas que se presentan en el Anexo E corresponden a los diseños de las vigas de 20X50, donde se observa los resultados en acero de cada uno de los elementos tanto inferior como superior, también se observa la cantidad de estribos, su ubicación, separación y el acero torsor. Y su respectiva verificación cumpliendo los requisitos NSR-10.

Tabla diseño vigas 20 X 50

176

Tabla dise単o vigas 20 X 50

177

Tabla dise単o vigas 20 X 50

178

Tabla dise単o vigas 20 X 50

179

Tabla dise単o vigas 20 X 50

180

Tabla dise単o vigas 20 X 50

181

Tabla dise単o vigas 20 X 50

182

A continuaci贸n las tablas con el procesamiento de refuerzo superior de las vigas:

Tabla dise帽o vigas 20 X 50refuerzo superior

183

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior

184

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior

185

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior

186

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior

187

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior 188

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo superior

189

A continuaci贸n el procesamiento de los resultados del refuerzo a inferior de las vigas:

Tabla dise帽o vigas 20 X 50refuerzo inferior 190

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

191

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

192

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

193

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

194

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

195

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

196

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

197

Tabla dise単o vigas 20 X 50refuerzo inferior

198

A continuaci贸n las tablas con el procesamiento de refuerzo a cortante de las vigas:

Tabla dise帽o vigas 20 X 50

199

Tabla dise単o vigas 20 X 50

200

Tabla dise単o vigas 20 X 50

201

Tabla dise単o vigas 20 X 50

202

Tabla dise単o vigas 20 X 50

203

Tabla dise単o vigas 20 X 50

204

Tabla dise単o vigas 20 X 50

205

Tabla dise単o vigas 20 X 50

206

Tabla dise単o vigas 20 X 50

207

A continuaci贸n el procesamiento de los resultados del refuerzo a torsi贸n de las vigas

Tabla dise帽o vigas 20 X 50

208

Tabla dise単o vigas 20 X 50

209

Tabla dise単o vigas 20 X 50

210

Tabla dise単o vigas 20 X 50

211

Tabla dise単o vigas 20 X 50

212

Tabla dise単o vigas 20 X 50

213

Tabla dise単o vigas 20 X 50

214

Tabla dise単o vigas 20 X 50

215

Tabla dise単o vigas 20 X 50

216

ANEXO F 6. Resultados de diseño de vigas 30 X 50 Al igual manera que para las vigas de 20X30, se obtienen los resultados de diseño de elementos viga de 30 X 50 se observan en el Anexo F, los cuales deben ser procesados en una hoja de cálculo para convertir estos valores en barras de acero de diámetros comerciales. Se realiza el mismo procedimiento utilizado con las vigas 30 X 50.

Tabla 1. Resultados de diseño de vigas 30 X 50

217

Tabla 2. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

218

Tabla 3. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

219

Tabla 4. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

220

Tabla 5. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

221

Tabla 6. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

222

Tabla 7. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

223

Tabla 8. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

224

Tabla 9. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

225

Tabla 10. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

226

Tabla 11. Resultados de dise単o de vigas 30 X 50

227

ANEXO G 7. A continuación se presentan las tablas de procesamiento de los resultados de diseño de las vigas de 30 x 50: En el Anexo G se presentan las tablas de procesamiento de la estructura de los resultados de diseño de las vigas de 30 x 50 y su distribución de cada una de las vigas.

Tabla diseño vigas 30 X 50

228

Tabla dise単o vigas 30 X 50

229

Tabla dise単o vigas 30 X 50

230

Tabla dise単o vigas 30 X 50

231

Tabla dise単o vigas 30 X 50 232

Tabla dise単o vigas 30 X 50

233

Tabla dise単o vigas 30 X 50

234

Tabla dise単o vigas 30 X 50 235

Tabla dise単o vigas 30 X 50

236

Tabla dise単o vigas 30 X 50

237

Tabla dise単o vigas 30 X 50

238

Tabla dise単o vigas 30 X 50

239

Tabla dise単o vigas 30 X 50

240

Tabla dise単o vigas 30 X 50

241

Tabla dise単o vigas 30 X 50

242

Tabla dise単o vigas 30 X 50

243

Tabla dise単o vigas 30 X 50

244

Tabla dise単o vigas 30 X 50

245

Tabla dise単o vigas 30 X 50

246

Tabla dise単o vigas 30 X 50 247

Tabla dise単o vigas 30 X 50

248

Tabla dise単o vigas 30 X 50

249

Tabla dise単o vigas 30 X 50

250

Tabla dise単o vigas 30 X 50

251

Tabla dise単o vigas 30 X 50

252

Tabla dise単o vigas 30 X 50 253

Tabla dise単o vigas 30 X 50

254

Tabla dise単o vigas 30 X 50

255

Tabla dise単o vigas 30 X 50

256

Tabla dise単o vigas 30 X 50 257

Tabla dise単o vigas 30 X 50

258

Tabla dise単o vigas 30 X 50

259

Tabla dise単o vigas 30 X 50

260

Tabla dise単o vigas 30 X 50

261

A continuaci贸n las tablas con el procesamiento de refuerzo a cortante de las vigas:

Tabla dise帽o vigas 30 X 50

262

Tabla dise単o vigas 30 X 50

263

Tabla dise単o vigas 30 X 50

264

Tabla dise単o vigas 30 X 50

265

Tabla dise単o vigas 30 X 50

266

Tabla dise単o vigas 30 X 50

267

Tabla dise単o vigas 30 X 50

268

Tabla dise単o vigas 30 X 50

269

Tabla dise単o vigas 30 X 50

270

Tabla dise単o vigas 30 X 50

271

Tabla dise単o vigas 30 X 50

272

Tabla dise単o vigas 30 X 50

273

Tabla dise単o vigas 30 X 50

274

Tabla dise単o vigas 30 X 50

275

Tabla dise単o vigas 30 X 50

276

Tabla dise単o vigas 30 X 50

277

Tabla dise単o vigas 30 X 50

278

A continuaci贸n el procesamiento de los resultados del refuerzo a torsi贸n de las vigas:

Tabla dise帽o vigas 30 X 50

279

Tabla dise単o vigas 30 X 50

280

Tabla dise単o vigas 30 X 50

281

Tabla dise単o vigas 30 X 50

282

Tabla dise単o vigas 30 X 50

283

Tabla dise単o vigas 30 X 50

284

Tabla dise単o vigas 30 X 50 285

Tabla dise単o vigas 30 X 50

286

Tabla dise単o vigas 30 X 50

287

Tabla dise単o vigas 30 X 50

288

Tabla dise単o vigas 30 X 50

289

Tabla dise単o vigas 30 X 50

290

Tabla dise単o vigas 30 X 50

291

Tabla dise単o vigas 30 X 50

292

Tabla dise単o vigas 30 X 50 293

Tabla dise単o vigas 30 X 50

294

Tabla dise単o vigas 30 X 50

295

ANEXO H 8. ESTUDIO DE SUELOS

296

ANEXO I 9. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO

FIG 1. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

297

FIG 2. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

298

FIG 3. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

299

FIG 4. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

300

FIG 5. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

301

FIG 6. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

302

FIG 7. DISEﾃ前 ARQUITECTONICO CENTRO DE EVENTOS

303

ANEXO J 10. PLANOS ARQUITECTONICOS Y DESPIECE DE LOS ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA.

304