Este documento presenta los cálculos estructurales para un proyecto club house. El proyecto consta de un solo piso separado en dos bloques ubicados en Paracas-Pisco. El documento describe el sistema estructural de concreto reforzado, los materiales, cargas consideradas, análisis sísmico y formación del espectro de aceleraciones. Finalmente, se incluyen planos con las dimensiones y refuerzo de cada elemento estructural como cimentación, losas, vigas y columnas.
LA APLICACIÓN DE LAS PROPIEDADES TEXTUALES A LOS TEXTOS.pdf
Club house lpp m. estructural bloque b
1. PROPIETARIOS :
UBICACIÓN : PARCELA 15, URBANIZACIÓN SANTA FE DE LANCHAS U.C.
PARACAS-PISCO
REALIZADO POR : RICARDO ALEX TOLEDO GONZALEZ CIP: 79976
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
DICIEMBRE DEL 2018
"PROYECTO CLUB HOUSE"
MEMORIA DESCRIPTIVA Y ANEXOS DE CÁLCULO
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2. 1.0 GENERALIDADES
1.1 OBJETIVOS
1.2 ALCANCES
2.0 UBICACIÓN
3.0 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
El presente informe se refiere a la descripción en la especialidad de estructuras que
conforma el proyecto "PROYECTO CLUB HOUSE". Este informe sevirá de justificación
para los elementos estructurales del proyecto.
El proyecto se encuentra ubicado en PARACAS - PISCO.
PARCELA 15, URBANIZACIÓN SANTA FE DE LANCHAS U.C.
El presente documento ha sido elaborado sobre la base de los planos arquitectónicos de
anteproyecto aprobados.
El proyecto consta de 1 piso separado en dos bloques, en esta memoria se describira el
segundo bloque llamado Bloque B. El cuál contiene los vestidores de varones y mujeres,
una sala de juegos y un depósito.
La ejecución del proyecto abarcó tanto el procedimiento de predimensionamiento de los
elementos, de tal forma que puedan resistir las solicitaciones consideradas en los
procesos previos.
Finalmente, se entregan los planos correspondientes a plantas, desarrollos, secciones
de cada elemento estructural (cimentación, losas, vigas, columnas, escaleras y placas)
indicando sus dimensiones y el refuerzo de cada uno.
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3. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig. 01 Vista en planta del primer nivel
Fig. 02 Vista en planta de techos
Fig. 03 Vista en perfil de los bloques
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4. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
3.1 CONFIGURACIÓN Y SISTEMA ESTRUCTURAL
Fig. 04 Vista en planta estructuración del primer piso
Es una estructura de concreto armado (columnas y muros). El sistema estructural para los
pórticos paralelos a la calle, es de muros de albañileria confinada (Direccion X), mientras que
para los pórticos perpendiculares al eje de la calle será de albañilería confinada (Dirección Y).
Para la losa de entrepiso se empleará el sistema de aligerado común de 25cm de espesor,
están conformado por viguetas espaciadas a cada 40cm con un complemento de ladrillos de
arcilla; por otro lado.
La cimentación está compuesta por zapatas conectadas y cimientos corridos.
Las zapatas y los cimientos corridos tendrán peralte de 60cm. La profundidad de cimentación
esta a -1.20 por debajo del nivel del terreno natural.
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5. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig. 05 Vista en planta estructuración de la cobertura
3.2 ESTUDIO DE SUELOS
Se propone como sistema de cimentación, el empleo de cimentación superficial, por medio
de cimentaciones corridas con sobre cimiento conectado y zapatas conectadas con viga de
cimentación.
Se propuso:
Utilizar zapatas y cimientos corridos , de 60cm de espesor con vigas que conectan las
zapatas y los cimientos corridos.
- Profundidad de cimentación : -1.50m debajo del nivel de terreno
natural
- Capacidad portante en suelo natural: 1.07 kg/cm2
- Se considera el tipo de suelo S2.
- Se considera la presencia de sales en el suelo en magnitud
moderada. Por lo que se recomienda utilizar cemento portland del
tipo V en la cimentación.
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6. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
4.0 NORMAS Y CRITERIOS DE DISEÑO
5.0 MATERIALES
Se elaboró la presente memoria teniendo en cuenta los siguientes códigos o normas
estructurales vigentes a la fecha:
- E020: Normas de carga.
- E030: Norma de diseño sismo resistente.
- E050: Norma de suelos y cimentaciones.
- E060: Norma de Concreto armado.
- E070: Norma de Albañilería.
Concreto:
La resistencia en general será de 210 kg/cm2 , mientras que las falsas zapatas
(calzadura) tendrán resistencia de 100 kg/cm2.
Acero de refuerzo:
El acero de refuerzo usado debe cumplir las normas usadas con un esfuerzo de
fluencia especificado de 4200 kg/cm2 en barras de acero corrugado.
Cemento:
Cemento portland tipo HS en los elementos en contacto con el suelo, y tipo I en el
resto de elementos.
Albañilería :
Se usarán unidades de arcilla sólida ( sin huecos en el área de asentado que
excedan el 25% de dicha área). Ladrillo King kong de 18 huecos con f'm de 85
kg/cm2.
El proyecto estructural se divide, según nociones establecidas en: Análisis, diseño,
cálculo y detallado de los elementos.
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7. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
6.0 CARGAS DE DISEÑO
7.0 COMBINACIONES DE CARGA
Para el diseño en Concreto Armado, la verificación de la capacidad de los elementos, se
basó en un procedimiento de combinaciones de cargas amplificadas, conforme a la Norma
Técnica de Edificación E-060 "Concreto Armado".
Las combinaciones de cargas definidas son los iguientes:
U1 = 1.4D + 1.7L U2 = 1.25(D + L) ± CS U3 = 0.9D ± CS
La verificación de la capacidad portante del terreno se realizó con las combinaciones de
cargas de servicio, conforme a la Norma Técnica de Edificación E-020 "Cargas".
Las combinaciones de cargas definidas son los siguientes:
S1 = D + L
S2 = D + L ± 0.7CS
Donde:
D : Cargas Permanentes. L : Cargas Vivas . CS : Cargas de sismo.
Las cargas verticales se evaluaron conforme a la norma de Cargas, E-020 del Reglamento
Nacional de Edificaciones. Los pesos de vigas, columnas,se estimaron a partir de sus
dimensiones reales, considerando un peso específico de 2400 kg/m3 (correspondiente al
concreto armado).
Se consideró un peso adicional por carga muerta correspondiente a:
100 kg/m2 de acabados.
La carga viva que se consideró es:
200 kg/m2 en entrepisos.
200 kg/m2 en escalera
200 kg/m2 en techos azotea
Las cargas de sismo fueron consideradas de acuerdo a la norma sismorresistente E-030
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8. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
8.0 MODELO MATEMÁTICO
Fig. 06 Vista en planta del modelo del proyecto
Fig. 07 Vista en 3d del modelo del proyecto
Para la ejecución del modelo se empleo el programa ETABS Versión 16.0.2 tanto para el
análisis estructural como para el diseño de los elementos estructurales. Los elementos
columnas y vigas fueron ingresados al modelo como elementos frame, los muros, placas y
losas macizas fueron ingresados como elementos shell, la losa aligerada fue ingresado
como losa equivalente de concreto del tipo shell.
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9. 9.0 ANÁLISIS ESTRUCTURAL
9.1 ANÁLISIS POR CARGAS DE GRAVEDAD
PARA CARGA MUERTA (CM)
PARA CARGA VIVA (CV)
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
La carga muerta se consideró de acuerdo al peso propio de los materiales usados o
estimados, además se adicionó las cargas transmitidas por otros elementos como
acabados, cielorrasos y tabiques
La carga viva fue asignada a la estructura, esta carga considera la carga típica de uso en
cada nivel.
Una vez determinado las características de la estructura, con la influencia de cargas,
distribución de elementos, sistema estructural y demás parámetros sísmicos, es necesario
analizar la estructura y determinar las fuerzas internas debido a tales efectos.
Para el análisis estructural se empleó el programa ETABS Versión 16.0.2 cuyos resultados
nos muestra los desplazamientos, distorsiones, fuerzas concentradas y cortantes en cada
nivel, tanto para la estructura en el contexto global como para cada uno de los pórticos que
la constituyen en las dos direcciones de análisis.
Los modelos de análisis se concibieron como un sistema tridimensional con losas
infinitamente rígidas en su plano.
Se supuso en la base que los nudos se encuentran restringidos en sus 6 grados de
libertad, lo que lleva a suponer decir que están empotrados en su base.
Se consideró las componentes horizontales del sismo, así como las cargas verticales de
sismo según lo estipula la norma E.030.
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10. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
10.0 ANÁLISIS SÍSMICO
10.1 ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO
PARÁMETROS SÍSMICOS:
Zona 4 Z= 0.45 Tp= 0.60
Suelo S2 S= 1.05 TL= 2.00
Categoria C U= 1.00
NOVIEMBRE DEL 2018
X Y
0.45 0.45 Factor de zona
1.00 1.00 Factor de importancia según categoría
1.05 1.05 Factor de suelo
1.00 1.00 Factor de irregularidad en altura
1.00 1.00 Factor de irregularidad en planta
3.00 3.00 Coeficiente básico de reducción
3.00 3.00 Coef. Reducción en servicio
Si Si Es regular si Ia, Ip son iguales a 1
hn= 3.70 Altura del edificio medido desde el nivel de terreno o sótano
CALCULO DEL FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA
Peso del edificio 123.58 ton
X Y
Muros Muros Pórtico, Dual, Muros
60 60
0.0617 0.0617
2.500 2.500 Factor de amplificación sísmica
0.833 0.833 Min: 0.125
0.3938 0.3938
48.66 48.66
44.05 45.64 80% Vestatico: Regular
38.93 38.93 90% Vestatico: Irregular
1.00 1.00
V estatico real
factor de ampl.
C USAR
C/R
Coef. Estatico
V Estatico
V dinamico
T (Norma)
S
Ia
Ip
Ro
R
es Regular?
DIRECCION
Estructura tipo
CT=
Parametros Sismicos Dirección
Z
U
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11. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
10.2 ANÁLISIS DINÁMICO MODAL ESPECTRAL
C=2.5
Este método representa las solicitaciones sísmicas resultantes de aplicar una aceleración
actuando en la estructura.
El modelo considera algunas características de la estructura que influyen
significativamente en la respuesta y debe permitir determinar con relativa facilidad los
efectos de interés. Para este caso se asumirá que los elementos sufren un
comportamiento lineal y elástico sin pérdida de su resistencia ante cargas aplicadas;
además, se asumirá el valor del modulo elástico E:
𝐸 = 15000 ∗ 𝑓′
𝑐
𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Para la determinación del espectro de pseudo aceleraciones sísmicas, usamos la
relación dada por la Norma Peruana de Diseño Sismorresistente, el cual indica que
dicho espectro se determina por la siguiente relación:
Donde:
Z : Factor de zona.
U : Factor de Uso o de importancia.
S : Factor del suelo, según EMS.
C: Coeficiente de amplificación sísmico, según cálculo.
R :Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas, según Sistema estructural
adoptado.
g : valor de la aceleración de la gravedad.
Sa : Aceleración espectral.
P : Peso de la edificación.
125.0
R
C ³
T
n
C
h
T =g
R
CSUZ
Sa *
...
=
𝑇 < 𝑇𝑝
𝑇𝑝 < T < TL 𝐶 = 2.5
𝑇𝑝
𝑇
𝑇 > 𝑇𝐿 𝐶 = 2.5
𝑇𝑝. 𝑇𝐿
𝑇2
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12. 10.3 FORMACION DEL ESPECTRO
Parámetros Sísmicos:
Zona 4 Z= 0.45 Tp= 0.60
Suelo S2 S= 1.05 TL= 2.00
Categoria C U= 1.00
Para C=2.50
X Y
0.45 0.45 Factor de zona
1.00 1.00 Factor de importancia según categoría
1.05 1.05 Factor de suelo
1.00 1.00 Factor de irregularidad en altura
1.00 1.00 Factor de irregularidad en planta
3.00 3.00 Coeficiente básico de reducción
3.00 3.00 Coeficiente de reducción de la fuerza sísmica
SI SI Es regular si Ia, Ip son iguales a 1
hn= 3.70 Altura del edificio medido desde el nivel de terreno o semisótano
ESTHER TORRES
JULIO ARIAS
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
R
S
Ia
Ip
Ro
Parametros Sismicos
U
es Regular?
Dirección
Z
PROYECTO CLUB HOUSE
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50
Sa
T
Espectro de Aceleraciones ZUSCg / R
Dirección X
Dirección Y
𝑇 < 𝑇𝑝
𝑇𝑝 < T < TL 𝐶 = 2.5
𝑇𝑝
𝑇
𝑇 > 𝑇𝐿 𝐶 = 2.5
𝑇𝑝. 𝑇𝐿
𝑇2
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14. RESULTADOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL POR SISMO
10.4.1 FORMAS DE MODO, PERÍODOS Y % DE PARTICIPACIÓN DE MASAS.
Mode Period UX UY SumUX SumUY
1 0.056 0.95% 92.94% 0.95% 92.94%
2 0.044 85.95% 3.18% 86.90% 96.12%
3 0.037 13.10% 3.88% 100.00% 100.00%
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
10.4
Fig 08 : Primer modo de vibración, periodo T=0.056s
El modo fundamental del edificio es del longitudinal (dirección X), con un período de 0.056
segundos, evitando de esta manera presente algún efecto torsional extremo debido a su
configuración estructural.
En el análisis se incluyeron 3 formas de modo, teniéndose una participación total de las
masas efectivas acumuladas mayor que 90% de la masa total.
En las tablas siguientes se indican períodos y frecuencias naturales de los modos, así como
las correspondientes masas efectivas, es decir, la importancia de cada modo para el
cortante en la base, en cada caso para componentes de sismo en las direcciones
transversal y longitudinal:
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15. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig 11: Segundo modo de vibración, periodo T=0.044s
Fig 12: Tercer modo de vibración, periodo T=0.037s
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16. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
10.4.2 IRREGULARIDAD TORSIONAL
DIRECCION X
3 Es regular? SI
NIV. H (m) Dentrepiso Dreal Distorsion Dentrepiso Dreal Distorsion D-1.2Dcm condición
1 3.70 0.166 0.37 0.0001 0.209 0.47 0.0001 0.0000 torsión
Htotal 3.70
Máxima distorsión de entrepiso 0.0001
Máxima distorsión permisible 0.0025
Aplica este criterio de irregularidad? NO
DIRECCION Y
2.7 Es regular? NO
NIV. H (m) Dentrepiso Dreal Distorsion Dentrepiso Dreal Distorsion D-1.2Dcm condición
1 4.50 0.285 0.77 0.0002 0.350 0.95 0.0002 0.0000 torsión
Htotal 4.50
Máxima distorsión de entrepiso 0.0002
Máxima distorsión permisible 0.0025
Aplica este criterio de irregularidad? NO
10.4.3 FUERZAS CORTANTES DE ENTREPISO
Story VX(t) VY(t)
N2 44.05 45.64
10.4.4 DESPLAZAMIENTOS Y DISTORSIONES
Dcentro masa Dlateral
Dcentro masa Dlateral
Factor de Reducción R=
Factor de Reducción R=
La verificación de los desplazamientos laterales permisibles se realiza de acuerdo a la
norma sismorresistente.
El máximo desplazamiento relativo de entrepiso para las estructuras de muros de albañilería
debe ser de 0.005.
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17. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
RESULTADOS DE SISMO EN X
Factor de Reducción R= 2.7 Regular? NO
NIV. H (m) Dentrepiso Dreal Distorsion Separación s (cm) s/2
1 3.70 0.209 0.56 0.0002 0.04 cm 2.5 cm 1.2 cm
Htotal 3.70
RESULTADOS DE SISMO EN Y
Factor de Reducción R= 3 Regular? SI
NIV. H (m) Dentrepiso Dreal Distorsion Separación s s/2
1 3.70 0.350 0.79 0.0002 0.05 cm 2.5 cm 1.2 cm
Htotal 3.70
CONDICIÓN
< 0.005, Cumple!
SEPARACION SISMICA
SEPARACION SISMICA
< 0.005, Cumple!
CONDICIÓN
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18. 11.0 DISEÑO ESTRUCTURAL
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Para la determinación de esfuerzos actuantes en los elementos estructurales que
conforman la estructura del proyecto se utilizan los conceptos básicos de la elasticidad y la
resistencia de materiales, aplicándolos de manera racional y a través de distintas
metodologías en función del elemento y estructura a analizar.
Para el análisis se utilizó el programa ETABS, el cual nos facilita la ejecución de modelos
estructurales mediante el método de elementos finitos con aplicaciones adicionales de
diseño según las carga vigentes. Se procederá a hacer un resumen de los pasos
realizados en el diseño estructural, con el objetivo de lograr establecer una estructura
Se propone una estructura de columnas y placas de concreto armado. Se tienen vigas con
peraltes de 40 y 60cm , los muros con espesores de 25cm. Los aligerados propuestos son
de 25cm de espesor del tipo común, con complementos de ladrillos de arcilla.
Los materiales que se utilizan en el diseño están especificadas en el item 5.0, las
sobrecargas que se aplicaron en el modelo se especifican en el item 6.0, y las
combinaciones de carga que se utilizan para los cálculos de los elementos se indican en le
item 7.0.
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19. 12.0 METODOS DE DISEÑO EMPELADO Y CÁLCULOS DE SUSTENTO
12.1 DISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO
12.1.1 CONCEPTOS DE DISEÑO DE VIGAS
REQUISISTOS GENERALES.
CUANTÍAS DE REFUERZO.
DISEÑO POR CORTE.
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
fy 4200 kg/cm2; ya que se pueden deformar más sin pérdida de su capacidad
estática.
210 kg/cm2 f´c ; porque retrasa el aplastamiento del concreto.
Todos estos requisitos se están cumpliendo y se puso en práctica en la etapa de
predimensionamiento.
Para todas las secciones de momento positivo y negativo se tiene:
ρ𝑚𝑖𝑛=0,70 √(𝑓′ 𝑐)/𝑓𝑦=0.7 √210/4200=0,0024….…...(𝛼)
ρ𝑚áx=0,75𝜌𝑏……………..………………..(𝛽)
ρ𝑏=0.85𝛽1 (𝑓′ 𝑐/𝑓𝑦).(6000/(6000+𝑓𝑦))….………………..(𝜃)
Reemplazando datos en las ecuaciones y para f’c = 210 kg/cm2, fy = 4200 kg/cm2 y
1=0.85 se tiene:
b=0.0213;
máx = 0.75x0.0213 = 0.0160
La resistencia nominal al corte en una sección cualquiera, será la suma de las
resistencias aportadas por el concreto y por el refuerzo:
Vn=Vc+Vs
Y en todas las secciones deberá cumplirse:
Vu=∅Vn
La sección crítica que se encuentra sometida al mayor cortante de diseño del elemento
se encuentra ubicada entre la cara de apoyo y una sección ubicada a “d” de ella,
entonces las secciones situadas en este tramo se diseñarán para un
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20. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Requerimientos mínimos de refuerzo transversal.-
La falla por corte es frágil y debe ser evitada siempre. Por ello el código recomienda
colocar una cantidad mínima de refuerzo transversal para brindar mayor seguridad al
diseño y para garantizar que el elemento sea capaz de resistir los esfuerzos que se
presentan después de producirse el agrietamiento diagonal. El refuerzo mínimo sugerido
por el código debe colocarse siempre que:
1/2∅Vc≤Vu≤∅Vc y es igual a: Amin=3,5 (bw.S)/fy ……….(α)
Donde:
s : Separación del refuerzo transversal
Av : Área del acero transversal provisto para resistir corte.
Espaciamiento máximo del refuerzo transversal.-
Tanto el código del ACI como la Norma E-060, recomiendan que para estribos
perpendiculares al eje del elemento, el espaciamiento máximo sea:
S≤60 cm ; S≤d/2
Estos espaciamientos máximos precisados en las expresiones anteriores son válidos
siempre que:
Vs=1,06√(f^′ c).b.d………………………(β)
En caso que se exceda éstos límites, los espaciamientos máximos deben de reducirse a
la mitad, es decir:
S=d/4 S≤30 cm
entonces las secciones situadas en este tramo se diseñarán para un
cortante último igual al correspondiente a la sección ubicada a “d” del apoyo.
Cortante máximo que toma el concreto Vc.-
Teóricamente la resistencia del concreto al corte es igual a la carga que produce la
primera fisura inclinada en el extremo del elemento.
El corte máximo que toma el concreto en elementos a flexión esta dado por:
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21. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Diseño de Vigas Dúctiles en regiones de alto riesgo sísmico.-
El código del ACI incluye recomendaciones para elementos sometidos a flexión que
resisten cargas inducidas por sismos severos, que se menciona a continuación:
El refuerzo longitudinal en cualquier sección del elemento, tanto positivo como negativo
tendrá como cuantías mínimas y cuantía máxima los especificados más adelante.
Los empalmes traslapados del refuerzo longitudinal se podrán emplear siempre que se
distribuya refuerzo transversal a todo lo largo de éste para darle confinamiento en caso
que el recubrimiento de concreto se desprenda.
El refuerzo transversal brinda apoyo al refuerzo longitudinal y confina el núcleo de
concreto cuando el recubrimiento se desprende. Por ello, debe estar constituido por
estribos cerrados. La inversión de esfuerzos por efecto de las cargas sísmicas, hace
necesario el uso de estribos perpendiculares al refuerzo longitudinal pues éstos son
igualmente efectivos ante solicitaciones inversas.
En los planos presentados se muestran los requisitos para el refuerzo longitudinal, así
como la distribución del refuerzo transversal mínimo de elementos sometidos a flexión.
La concentración de refuerzo en los extremos busca confinar el núcleo de concreto en
caso que el recubrimiento se desprenda por lo que se denomina refuerzo de
confinamiento. El desprendimiento del recubrimiento se suele presentar después de la
formación de rótulas plásticas.
S=d/4 S≤30 cm
Aporte máximo del refuerzo transversal a la resistencia al corte.-
El refuerzo longitudinal tiene una cuantía máxima que no debe superarse para garantizar
el comportamiento dúctil del elemento. Del mismo modo, el refuerzo transversal tiene una
limitación similar que busca evitar la falla del concreto
comprimido, ubicado en el extremo superior de las fisuras diagonales, antes de la
fluencia del acero transversal. La Norma E-060 y el código del ACI recomiendan que:
Vs=2,1√(f^′ c).b.d……………….(γ)
En caso que se requiera un aporte mayor del refuerzo transversal es necesario
incrementar las dimensiones de la sección del elemento o aumentar la resistencia del
concreto.
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22. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig. 13 Confinamiento en vigas sísmicas.
Zona de confinamiento.-
Está comprendida entre la cara de apoyo de la viga hasta una distancia 2h en cada
extremo de la viga tal como se muestra en el esquema de distribución del confinamiento.
En el cuadro de resultados se observa que el aporte del refuerzo transversal a la
resistencia al corte en la zona de confinamiento es ínfimo; esto es:
Vs=1,06√(f^′ c).b.d ............................................(α)
El espaciamiento “s” se determina con:
S=(Av.fy.d)/Vs S≤60 cm S≤d/2
También se tiene limitaciones del espaciamiento del refuerzo transversal en la zona de
confinamiento por capacidad de ductilidad, ilustrada en la Figura:
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23. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Zona no confinada.-
Corresponde a la zona fuera de la longitud de confinamiento, en el cuadro de resultados
se aprecia que los cortantes actuantes últimos son menores que la resistencia del
concreto al corte, se tendrá que colocar refuerzo transversal mínimo dado por la
ecuación.
Amin=3,5 (bw.S)/fy siempre que 1/2∅Vc ≤ Vu ≤ ∅Vc
a limitación en el espaciamiento esta dado por los requisitos que aseguran una
capacidad de ductilidad en vigas, que indica donde no se requiera estribos de
confinamiento el espaciamiento debe de ser:
S≤d/2
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24. 12.1.2 CÁLCULO DE VIGA V107 (0.25x0.40)- EJES 3-5 y E
DATOS GENERALES. Unidad: ton-m
fc = 2100.00 Gca = 2.40 Concreto
fy = 42000.00 n = 9.20 Acero
Øf = 0.90 Øc = 0.85 Coeficientes
Ec = 2.17E+06 Módulo de elasticidad del concreto.
Es = 2.00E+07 Módulo de elasticidad del acero.
Hw = 0.40 Bw = 0.25 Dimensiones
Hf = 0.00 Bf = 0.00 Rectangular
L = 5.65 d = 0.35 Hf=Bf=0
RESULTADOS DE ANÁLISIS Unidad: ton-m
Resultados de la envolvente del modelo estructural.
Fig 14. Diagrama de momentos y cortante de diseño (envolvente)
Carga Lateral 1 Centro Lateral 2
Vu (ton) 0.79 0.16 1.11
Mu (ton-m) 0.00 0.92 0.93
Ms (ton-m) 0.00 0.65 0.73
Deflexión del análisis (cm) 0.065
Carga distribuida de servicio (ton/m). 1.06 por carga de gravedad
Carga distribuída de diseño(ton/m). 1.53 por carga de gravedad
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
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25. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
CÁLCULO POR FLEXIÓN Unidad: ton-m-cm2
Ab (cm²)= 2.00 (1φ5/8'') Área de varilla usada
Negativo Positivo Negativo
As (cm²) = 1.93 1.93 1.93 Área de acero obtenido
a (cm) = 0.02
Se diseña: Como rectangular
M1 = 0.00 As1 = 0.00 Para viga Tee
M2 = 0.92 As2 = 0.70
As (cm²) = 1.93 0.70 1.93 Acero total
# barras = 0.97 0.35 0.97
2ɸ5/8" 2ɸ5/8" 2ɸ5/8" cantidad de varillas requeridas
As mín.= 2.11 As máx. = 14.34 Requerimientos
# barras = 1.06 # barras = 7.17
Considerando una posible redistribución de momentos
B1 = 0.85 ρb = 0.0213
ρ = 0.0021 0.0008 0.0021
Redistribuir Redistribuir Redistribuir
% reducc = 0.18 0.19 0.18 Acero requerido
As final = 1.58 0.84 1.58 por redistribución
# barras = 0.79 0.42 0.79
acero colocado real en planos
Fig 15 Detalle de la viga.
CÁLCULO POR CORTE Unidad: cm-ton-m
Ab (cm²) = 0.71 # ramas = 2.00 Área de estribo
Av (cm²) = 1.42 y numero de ramas
2ɸ5/8"2ɸ5/8" 2ɸ5/8"
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26. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Cálculo por resistencia, considerando el corte obtenido del análisis
φVc (ton) = 5.71 φVs (ton) = -4.83
S max = 0.18 Vs max = 22.85
x = 0.15 S = 0.000
Cálculo por fluencia considerando el corte asociado a la capacidad por flexión
Mpa = 2.87 Mpb = 2.87 Momentos
φVc (ton) = 5.71 φVs (ton) = -1.70 plásticos
S max = 0.15
Vu = 4.01 S = 0.00 En zona confinada
estribos colocados 1ɸ3/8": 1@0.05; 6@0.125; RTO@0.25 C/E
CÁLCULO POR DEFLEXIÓN Unidad: kg-cm-meses
fr = 28.98 Ig = 1.33E+05 NTE060-9.6.2.3
Mcr = 1.93 Momento de fisuración
K = 480.00
Lateral 1 Centro Lateral 2
no agrietadono agrietado no agrietado Estado de sección
c = 6.67 6.71 6.71
As = 5.58 5.68 5.68 Acero colocado en la sección
A's= 5.68 7.68 5.68 Acero colocado en la sección
Ie = 1.33E+05 1.33E+05 1.33E+05
Ie prom = 1.33E+05 Ig/Ie prom = 1.00 Inercia corregida
D analisis= 0.07
tiempo = 60.00 ξ = 2.00 3, 6, 12 o >=60
D final = 0.16 < Dmax = 1.18 meses
Dfinal/Dmax= 0.13 BIEN
Cálculo por deflexión consderando un aumento o disminucón de la flecha calculada
escalando de acuerdo al momento de inercia real o agrietado de la inercia total.
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27. 12.1.3 DISEÑO DE LOSA ALIGERADA H=20CM
EJES 3 - 8 /8 -13 TRAMOS
DATOS GENERALES, H=20cm Unidad: ton-m
fc = 2100 Gca = 2.40 Concreto
fy = 42000 n = 9.20 Acero
Øf = 0.90 Øc = 0.85 Coeficientes
Ec = 2173707 Módulo de elasticidad del concreto.
Es = 20000000 Módulo de elasticidad del acero.
Hw = 0.25 Bw = 0.1 Dimensiones de
Hf = 0.05 Bf = 0.4 la vigueta(VIGA T)
L = 5.65 d = 0.22
Fig. 16 Detalle losa aligerada H=20cm
RESULTADOS DE ANÁLISIS Unidad: ton-m
Fig. 17 Diagrama Momento Flector por carga ultima
Fig. 18 Diagrama Fuerza Cortante por carga última
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
PROYECTO CLUB HOUSE
-0.850 -1.390
-1.60
1.02 1.00
1.400
0.840
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28. MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
PROYECTO CLUB HOUSE
Carga Izquierda Centro Derecha
Vu (ton) 0.85 0.23 1.40
Mu (ton-m) 0.00 1.60 parte superior
Mu (ton-m) 0.98 parte inferior
DISEÑO POR FLEXION Unidad: m-cm2
As(-)= 2.18 (1ɸ1/2" + 1ɸ1/2")
As(+)= 1.20
Fig. 19 Distribución de refuerzo en techo aligerado
DISEÑO POR FUERZA CORTANTE Unidad: ton
Vc= 1.58 > Vumax= 1.4
VERIFICACION DE LA DEFLEXION MAXIMA Unidad: cm
Def. Max= 0.1 < 1.18
cumple verificacion por corte OK!!
Def Max Admisible
cumple verificacion por deflexion OK!!
Tramo más esforzado
(1ɸ1/2")
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29. 12.2 DISEÑO DE COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
12.2.1 CONCEPTOS DE DISEÑO DE COLUMNAS
CONSIDERACIONES DE PREDIMENSIONAMIENTO.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO.
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Las consideraciones que se tomaron en cuenta en la etapa de predimensionamiento, que
volveremos a mencionarlo a continuación es:
n=Ps/(f^′ c.b.D)≤1/3 n≤0,25
D≤ho/4 Dmin/Dmax≥0,40 D≥30cm
CUANTÍAS
La cuantía de refuerzo longitudinal en elementos sometidos a flexión y carga axial no
debe ser inferior a 0.01 ni superior a 0.06. Sin embargo, esta cuantía máxima se reduce
aun más en la práctica profesional, esto es para evitar el congestionamiento del refuerzo
de tal forma de permitir facilidad constructiva y a su vez limitar los esfuerzos de corte en
la pieza cuando alcance su resistencia última a la flexión. En consecuencia estamos
hablando de cuantías máximas del orden de 2 – 3%.
TRASLAPES.
Los traslapes sólo son permitidos dentro de la mitad central de la columna y éstos son
proporcionados como empalmes a tracción. Esto se debe a la probabilidad que existe
que el recubrimiento de concreto se desprenda en los extremos del elemento haciendo
que estos empalmes se tornen inseguros. El Reglamento ACI-99 considera para zonas
muy sísmicas que en cada nudo, la suma de las capacidades últimas en flexión de las
columnas sean por lo menos igual a 1.2 veces la suma de las capacidades últimas de
las vigas que concurren a las caras del nudo, y si alguna columna no cumple con ésta
condición debe de llevar refuerzo transversal de confinamiento en toda su longitud.
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30. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
RECOMENDACIONES DEL A.C.I. PARA REFUERZO TRANSVERSAL EN
COLUMNAS CONFINADAS.
El ACI da las siguientes recomendaciones para garantizar la existencia de ductilidad en
las columnas:
Refuerzo por confinamiento.
Ash=0,30((Ag/Ach-1)S.hc.(f^′ c)/fy Ash=0,09S.hc.(f^′ c)/fy
Las expresiones anteriores permiten determinar el espaciamiento “s” de estribos en la
zona de confinamiento donde:
Ash : Área total del refuerzo transversal en la dirección de análisis.
hc : Ancho del núcleo de concreto confinado por el acero medido centro a centro de los
estribos exteriores.
El primer estribo deberá ubicarse a no más de 5 cm. de la cara del nudo.
2.- El espaciamiento del refuerzo transversal fuera de la zona de confinamiento, no
deberá de exceder de 6 veces el diámetro de la barra longitudinal de menor diámetro,
15 cm. o la mitad de la dimensión más pequeña de la sección transversal del elemento.
REFUERZO TRANSVERSAL.
El Reglamento Nacional de Construcciones indica:
1.- Deberá colocarse en ambos extremos del elemento estribos cerrados sobre una
longitud Lo medida desde la cara del nudo (zona de confinamiento) que no sea menor
que:
-Un sexto de la luz libre del elemento.
-La máxima dimensión de la sección transversal del elemento.
-45 cm.
Estos estribos tendrán un espaciamiento que no deben exceder del menor de los
siguientes valores:
-Un cuarto de la dimensión más pequeña de la sección transversal
del elemento.
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31. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURASestribos exteriores.
Ach : Área del núcleo de concreto confinado por el acero.
Ag : Área total de la sección transversal de la columna.
s : Espaciamiento del refuerzo transversal.
REFUERZO LONGITUDINAL.
Para el diseño de las columnas se consideró el aumento de las secciones debido al
aumento del cortante basal, esto por la condición de que los pórticos deberán de resistir
por lo menos el 25% del cortante total en la base.
La capacidad resistente en el resto de las columnas es conforme. Las nuevas plantas
típicas de elementos estructurales son las mostradas en los planos correspondientes, se
presenta en resumen las secciones típicas y el correspondiente refuerzo para cada una
de ellas:
FUERZA CORTANTE QUE TOMA EL CONCRETO.
En elementos sometidos a compresión axial, corte y flexión, el agrietamiento disminuye y
por lo tanto existe una mayor área para resistir el corte. La expresión para determinar el
corte que toma el concreto en este tipo de elementos es:
Donde Nu es la fuerza axial mayorada que actúa sobre el elemento y es positiva cuando
es de compresión ,Ast es el área de acero y Ag es el área bruta de la sección de concreto.
Considerando Nu la carga axial máxima en compresión que puede tomar el
elemento, entonces tenemos:
Pn máx = 0.80(0.85 f´c (Ag-Ast) + Ast fy)
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32. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
12.2.2 CÁLCULO DE COLUMNA C02 (COLUMNA CENTRAL ) DEL EJES 3 - E
Fig. 20 Diagrama de fuerzas axial, cortante y momento flector.
DISEÑO POR CORTANTE EN LOS EXTREMOS DE LA COLUMNA.
Se analiza en la dirección más desfavorable. En esta zona no se toma en cuenta la
contribución del concreto, por lo tanto el requerimiento de estribos está dado por la
expresión:
S=(Av.fy.d)/Vn≥10 cm
DISEÑO POR CORTANTE EN LA PARTE CENTRAL.
En esta zona se toma en cuenta la contribución del concreto; se hace uso de la expresión:
S=(Av.fy.d)/(Vn-Vc)
Smax≤{(16db (longitudinal); (E-060)@@30 cm; (E060)@@Dmenor;(ACI-99))
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33. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig. 21 Cuadro de diseño por carga axial y flexión.
Fig.22 Cuadro de diseño por fuerza cortante.
Fig. 23 Diagrama de iteracción de columna C02.
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34. 12.3 DISEÑO DE PLACAS DE CONCRETO ARMADO
DISEÑO POR COMPRESIÓN:
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Generalmente en los muros los esfuerzos de compresión son bajos dado la gran sección
de estos, lo cual conlleva a que en el diagrama de interacción se ubique el punto que
indica el par (Pu, Mu) actuante, por debajo del punto que denota la falla balanceada (Pu
< Pb ).
Es usual considerar en el diseño un acero principal concentrado en los extremos y un
acero de menor área repartido a lo largo del alma. Dado los esfuerzos elevados que se
obtienen en los extremos y con el fin de proveer ductilidad en los núcleos comprimidos (
El diseño de muros de concreto armado sometidos a compresión puede efectuarse a
través de dos métodos: el método empírico y el método general de diseño.
El método empírico, consiste en determinar la resistencia a la compresión del muro a
través de la siguiente fórmula:
Donde :
= 0.70 : Factor de reducción de resistencia
k = 2.0 : Factor de altura efectiva. (muros con apoyos que admite
desplazamiento relativo)
Lc : Distancia vertical entre apoyos (cm.)
Ag : Área de la sección transversal del muro (cm2)
t : Sección del muro (cm.)
f'c : 210 kg/cm2
𝜙𝑃𝑛 = 0.55𝜙 ∗ 𝑓′
𝑐
∗ 𝐴 𝑔 ∗ 1 −
𝑘 ∗ 𝐿 𝑐
32 ∗ 𝑡
2
Método general de diseño de muros, si la carga axial se ubica fuera del tercio central,
parte de su sección estará sometida a tracción y por lo tanto, se diseña siguiendo los
criterios del diseño de columna.
En el caso de los muros de ductilidad limitada se caracteriza por ser en las direcciones
principales muros con espesores reducidos resindiendo de confinamiento en los
extremos, solo se colocan confinamientos en donde se lo necesita.
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35. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
DISEÑO POR FLEXIÓN:
DISEÑO POR FUERZA CORTANTE:
Los muros con esfuerzos de flexión debido a la acción de fuerzas coplanares deberán
diseñarse de acuerdo a lo siguiente:
1.-Muros esbeltos, cuando H/L 1
Serán aplicables los lineamientos generales establecidos para el diseño de elementos
en flexo compresión. El refuerzo vertical se distribuirá a lo largo del muro, debiéndose
concentrar mayor refuerzo en los extremos.
2.-Muros poco esbeltos, cuando H/L < 1
Usualmente estos muros tienen carga axial no significativa, y la distribución de esfuerzos
no cumple con los lineamientos establecidos para flexión y/o flexo compresión. El diseño
Los muros con esfuerzos de corte debido a la acción de fuerzas coplanares se diseñarán
considerando:
Vu Vn
Vn = Vc + Vs
Donde :
Si (Mu/Vu - L/2) es negativo no deberá usarse esta última ecuación.
𝑉𝑛 < 2.6 𝑓′ 𝑐 ∗ 𝑡 ∗ 𝑑
𝑉𝑐 = 0.53 𝑓′ 𝑐 ∗ 𝑡 ∗ 𝑑
𝑉𝑐 = 0.85 𝑓′ 𝑐 ∗ 𝑡 ∗ 𝑑 +
𝑁 𝑢 ∗ 𝑑
4 ∗ 𝐿
𝑉𝑐 = 0.15 𝑓′ 𝑐 + 𝐿 ∗
0.3 𝑓′ 𝑐 + 0.2𝑁𝑢/𝐿
𝑀𝑢 𝑉𝑛 − 𝐿/2
∗ 𝑡 ∗ 𝑑
Resistencia al corte del concreto:
Para cálculos más detallados considerar el menor valor de las siguientes expresiones:
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36. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
12.3.1 DISEÑO DE LA PLACA 01
Fig. 24 Detalles de la placa
Refuerzo horizontal por corte :
Cuando Vu > ΦVc , deberá colocarse refuerzo horizontal por corte.
Donde :
Avh : Área de refuerzo horizontal por corte en una franja de muro de longitud s2
* La cuantía h del refuerzo horizontal por corte será : h 0.0025
* El espaciamiento del refuerzo horizontal será el menor de : L/5, 3t, 45cm.
Refuerzo vertical por corte :
La cuantía v del refuerzo vertical por corte será mayor o igual a :
v = ( 0.0025 + 0.5(2.5 - H/L) (h - 0.0025) ) 0.0025
Pero no necesitará ser mayor que el refuerzo horizontal requerido.
El espaciamiento del refuerzo vertical será el menor de : L/3, 3t, 45cm.
Cuando se tengan muros con espesores mayores a 25 cm. el refuerzo por corte
𝐴 𝑣ℎ =
𝑉𝑢 − 𝜙𝑉𝑐 𝑆
𝜙𝑓𝑦 ∗ 𝑑
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37. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig. 25 Cuadros de diseño del muro: Flexocompresión y Cortante
Fig. 26 Diagrama de interacción de la placa 03
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38. 12.5 DISEÑO DE CIMENTACIONES
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
-Se propuso cimiento corrido con zapatas conectadas con viga de cimentación
-El procedimiento de análisis consistió en modelar las zapatas y cimientos corridos
como elementos finitos y analizar el conjunto estructura–cimentación con un método
matricial resuelto en un programa de cómputo, para este caso se empleó el programa
SAP2000, programa con el cuál se pudo determinar el espesor requerido en la
cimentación.
-Se realizó una revisión global de la cimentación, determinando las cargas transmitidas
por la estructura y sus puntos de aplicación.
La presión promedio en el suelo (como presión neta igual a la transmitida por la
construcción) se comparó a la capacidad portante del suelo, para que este no exceda
este promedio. El procedimiento de análisis comprende lo siguiente:
a.) Se supone una distribución de presiones bajo la losa que sea congruente con el tipo
de suelo de cimentación.
b). Con la presión neta supuesta se determina los hundimientos del suelo y se revisa
que no excedan los admisibles.
c). Se realiza un análisis para cada una de las combinaciones mecionadas en el Item
7,con la finalidad de poder corroborar que se cumpla en todos los casos.
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39. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig 27: Momentos Actuantes del Terreno, Combinacion D+L
Fig 28: Momentos Actuantes del Terreno, Combinacion D+L+0.7SX
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40. PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
Fig 29: Momentos Actuantes del Terreno, Combinacion D+L+0.7SY
Esfuerzo max. Actuante =8.67kg/cm2 < Esfuerzo permisible 10.70 kg/cm2
Combinación de carga crítica =D+L
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41. 13.0 CONCLUSIONES
14.0 BIBLIOGRAFÍA
PROYECTO CLUB HOUSE
MEMORIA DE CALCULO
ESTRUCTURAS
- Fundamentos del concreto reforzado, Phil M. Ferguson.
- Estructuras de concreto reforzado, Park & Paulay.
- Diseño de concreto armado, Roberto Morales.
- Cimentaciones de concreto armado en edificaciones, varios, ACI-UNI.
- Estructuración y diseño en concreto armado, A. Blanco Blasco.
-El diseño de los elementos del edificio cumplen con los mínimos requisistos estipulados
por el reglamento nacional de edificaciones
-Las distorsiones y desplazamientos del edificio cumplen con los mínimos requeridos
estipulados en el reglamento nacional de edificaciones.
-La cimentación cumple con los esfuerzos mínimos requeridos, para una capacidad
portante a nivel estático de 1.07 kg/cm2, y dinámico de 1.39 kg/cm2.
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