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Proyecto Centro geriátrico integral para la ciudad de Bucaramanga, propuesta de arquitecto para análisis por parte de un estudiante de ingeniería civil tomando como base lo aprendido en la carrera....

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Contrato de Consultoría 1 de 1 EST-2020-1 ESTUDIOS Y DISEÑOS PARA EL PROYECTO CENTRO GERIÁTRICO INTEGRAL PARA LA CIUDAD DE BUCARAMANGA INFORME ESTRUCTURAL 1-MEC-2020-2.

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Contrato de Consultoría 01 de 2020

ESTUDIOS Y DISEÑOS PARA EL PROYECTO CENTRO GERIÁTRICO INTEGRAL PARA LA CIUDAD DE BUCARAMANGA

INFORME ESTRUCTURAL 1-MEC-2020-2

Responsable(s): CARLOS FABIAN ALVARADO SALINAS _ N° 01

Interventor NEIGHBOUR COMPANY S.A

BUCARAMANGA FECHA 22/11/2020 TÍTULO DEL

INFORME ESTRUCTURAL 1-MEC-2020-2.

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DOCUMENTO

CONSULTOR Elaboración

________________________________________________ CARLOS FABIAN ALVARADO SALINAS

________________________________________________ Interventor: INTERVENTOR

NEIGHBOUR COMPANY S.A DIRECTOR DE INTERVENTORIA IVAN ANDRÉS VECINO ACEVEDO

SUPERVISOR

VERSIÓN No.

ELABORADO

________________________________________________ Supervisor UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS HOMER ARMANDO BUELVAS MOYA ING. ESTRUCTURAL

REVISADO

PATROCINADOR

DESCRIPCIÓN DE LA MODIFICACIÓN

0 1 2 3 4

TABLA DE CONTENIDO

FECHA

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1- ALCANCE DEL PROYECTO………………………………………………7 2- LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO………………...…8 3- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO…………………………………………9 4- NORMATIVIDAD APLICABLE…………………………………...………14 5- PRE-DIMENSIONAMIENTO Y EVALUACION DE CARGAS…………15 6- ANALISIS ESTRUCTURAL………………………………………………19 7- CONCLUSIONES……………………………………………………………31 8- ANEXOS……………………………………………………………………32

LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Ubicación del proyecto en la ciudad. ……………………………………………….8 Figura 2. Ubicación del proyecto en foto satelital del sector………………………………….9 Figura 3. Render del centro geriátrico integral………………………………………………..10 Figura 4. Plano ubicación del lote y características……………………………………………11 Figura 5. Recopilación de fotos del sector donde se ubica el proyecto……………………….12 Figura 6. Ejemplo del sistema estructural del proyecto……………………………………….13 Figura 7. Perfiles de vías cercanas y proyectos futuros del sector…………………………….13 Figura 8. Diseño de columnas para el proyecto………………………………………………15 Figura 9. Tipos de vigas para el proyecto……………………………………………………16 Figura 10. Viga definitiva para el proyecto……………………………………………………17 Figura 11. Detalle de placa aligerada…………………………………………………………17 Figura 12. Diagrama de Momento de Torsión de la viga…………………………………….18 Figura 13. Modelo en ETABS de la zona habitacional del proyecto………………………….19 Figura 14. Nueva sección transversal para las columnas de la zona habitacional……………..25 Figura 15. Nueva sección transversal para las vigas de la zona habitacional…………………..25 Figura 16. Modelo versión 2 de la zona habitacional…………………………………………..27 Figura 17. Comparación de modelos deformación por cargas…………………………………28 Figura 18. Diagramas de cortante, momento y deflexión para la viga más solicitada del modelo 1………………………………………………………………………………………………….29 Figura 19. Diagramas de cortante, momento y deflexión para la viga más solicitada del modelo 2…………………………………………………………………………………………………..29 Figura 20. Cargas aplicadas en el modelo de ETABS para la Envolvente de fuerzas…………….31 Figura 21. Diagramas de la envolvente de fuerzas aplicada en el modelo versión 1…………….32 Figura 22. Diagrama de cortante y momento de la envolvente en la viga más solicitada de la estructura…………………………………………………………………………………………32 Figura 23. Diseño de concreto para la estructura en modelo 3D………………………………….33 Figura 24. Diseño de concreto para la estructura en vista planta piso 1…………………………..34 Figura 25. Diseño de concreto para la estructura en vista planta piso 2………………………….34

LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Cálculos de masas de los elementos estructurales…………………….………………20 Tabla 2. Evaluación de las alternativas de losas………………………………………………………………………20 Tabla 3. Cálculo del peso total de la losa para la estructura…………………………………...… 21 Tabla 4. Evaluación de cargas para el nivel intermedio…………………………………………22 Tabla 5. Evaluación de cargas para el nivel de cubierta…………………………………….…… 23 Tabla 6. Comprobaciones de cargas en la estructura…………………………..…………….…..23 Tabla 7. Comprobaciones fuerzas sísmicas en la estructura……………………………………24 Tabla 8. Revisión de derivas iniciales……………………………...……………………………24 Tabla 9. Revisión de derivas finales……………………………………………….…………….25 Tabla 10. Factores de porcentaje del cortante dinámico…………………………………………26 Tabla 11. Derivas por piso modelo 1…………………………………………………………….28 Tabla 12. Derivas por piso modelo 2…………………………………………………………….28 Tabla 13. Comparación de modelos……………………………………………………………… 30

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1. ALCANCE DEL PROYECTO. Este proyecto de diseño estructural tiene como nombre “Centro geriátrico integral para la ciudad de Bucaramanga” y está ubicado en Bucaramanga, Santander, en el barrio los pinos; es una zona sísmica alta, por lo tanto, la estructura se debe caracterizar con un nivel de disipación especial (DES). La estructura del proyecto pertenece al grupo de uso institucional ya que cuenta con zonas de atención médica y cuartos privados con asistencia. Para el proyecto se harán memorias de cálculos para determinar el pre-dimensionamiento según los esfuerzos y las cargas de servicio, estos cálculos solo se realizarán para algunas columnas del proyecto. También se realizará una memoria de cálculos para el análisis de torsiones en una determinada viga de la estructura. Para este proyecto se propuso un tipo de estructura de pórtico con placas aligeradas, en todas sus zonas de estructuras (habitacional, capacitación, restaurante, Cuartos anexos, y bienestar). Posteriormente se realiza un análisis estructural comenzando por la evaluación de cargas completa, se calcularon las masas de la estructura y el equilibrio en la estructura, del mismo modo se realiza un análisis sísmico con el calculo de la fuerza horizontal equivalente y la gráfica de aceleración espectral, y pasando a revisar los desplazamientos que tendrá la estructura debido a un sismo e intentar corregir esos parámetros aumentando la sección transversal de los elementos estructurales si es necesario.; El análisis estructural también será revisado con el modelo realizado en ETABS, teniendo en cuenta las comprobaciones en todos los aspectos se calcularían el error de diferencia. En las entregas posteriores se realizarán un análisis enfocado en el comportamiento de las viguetas presentes en la estructura, luego en la entrega final se revisará la estructura completa como el sistema pórtico establecido. Se presentará un plano con la planta estructural, detalles de la sección transversal y de los elementos estructurales principales. El proyecto tomará como guía los títulos A, B, y C de la norma nacional vigente NSR-10, la cual será especificada en la sección de normativa aplicable del presente proyecto.

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2. LOCALIZACIÓN. El proyecto se encuentra localizado al nororiente de Bucaramanga, en la comuna 14 del barrio los pinos, el acceso se realiza desde la calle 14, tomando la carrera 35 hasta llegar a la calle 10. Al lado del (centro de retiro espiritual villa asunción). La dirección que se le podría establecer al proyecto implantado en el lote seria, Calle 10 N° 34 – 49 Barrio: Los pinos.

Figura 1. Ubicación del proyecto en la ciudad. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona)

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Figura 2. Ubicación del proyecto en foto satelital del sector. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona) 3. DESCRIPCION DEL PROYECTO. Descripción del proyecto El proyecto integrador asignado es el diseño de un centro geriátrico integral, el cual es una institución especializada en brindar los servicios de atención integral y vivienda permanente a personas mayores de 55 años que por su problemática familiar, social o económica no pueden ser atendidas en su propio domicilio y necesitan de este servicio. El proyecto arquitectónico se diseñó como un ejercicio de propuesta formal que consiste en un análisis detallado de la problemática actual y existente dentro de la ciudad de Bucaramanga y una intervención formal de objeto arquitectónico y de nivelación de impacto existente que carece como equipamiento la comunidad del sector a intervenir y a nivel general en la ciudad. Se considero que la mayor problemática que existe se refiere al abandono emocional por parte de los familiares de los adultos mayores, convirtiéndose esto en una problemática de tipo social, de tipo familiar, de carencia de tiempo para atenderlos, de compartir, de conciencia, y de compromiso moral con su familiar. Siguiendo con la descripción a continuación se presentará la localización, características

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del lote, condiciones de seguridad y ambientales del sector, y el tipo de estructura que se le aplicará al proyecto.

Figura 3. Render del centro geriátrico integral. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona)

Características del lote El proyecto se propuso ubicarlo donde actualmente está construido dos conjuntos residenciales de apartamentos que contiene 4 torres cada conjunto con su correspondiente vía de acceso, la fachada del proyecto está ubicada al frente de la calle 10, de un barrio residencial con poco comercio. La topografía del lote es leve, con una pendiente descendente en sentido sur -

norte con tres curvas de nivel principales de un total de cinco, las cuales generan un cambio de altura en sentido sur - norte.

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Figura 4. Plano ubicación del lote y características. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona)

Condiciones de seguridad Condiciones de seguridad del sector El lote cuenta con un fácil acceso peatonal, vehicular y de transporte urbano, es un sector netamente residencial, con comercio liviano, central a la ciudad, cuenta con clínicas, hospitales, centros Universitarios, comerciales, seguridad de la quinta brigada y el batallón Ricaurte del ejército nacional y con unas determinantes físicas muy favorables para su intervención. Actualmente su uso es netamente residencial. El sector se fundó en el año 1963 y está clasificado como de estrato 4; un proyecto a futuro para el sector es un cable líneo.

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El lote se encuentra localizado en un sector con gran auge residencial, fundado a partir de los años 60, por tanto, se establece dentro del Sector una gran población fundadora, que enmarca hoy en día, una gran numero de adultos mayores dentro del sector. Cuenta con todos los servicios públicos: agua, luz, teléfono, aseo. Actualmente el sector carece de lugares de esparcimiento y ocio para la población mayor, por tanto, se ven en la necesidad de permanecer encerrados en sus casas.

Figura 5. Recopilación de fotos del sector donde se ubica el proyecto. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona) Condiciones de seguridad de la estructura El sistema estructural que se pretende utilizar para el proyecto del centro geriátrico integral es un sistema porticado el cual consiste en elementos horizontales que se encuentran unidos a elementos verticales (vigas y columnas) mediante nudos rígidos de tal forma que se origine la continuidad en todo el conjunto asegurando la estabilidad de este. La estructura será diseñada basándose en la norma sismo resistente de Colombia (NSR10), específicamente se utilizará los títulos A, B y C; para el pre-dimensionamiento de los elementos que componen el sistema porticado. Las columnas son elementos estructurales lineales que trabajaran principalmente para resistir a la compresión de la estructura, recogen las cargas de las vigas y las transfieren a la cimentación. Las vigas son elementos estructurales lineales que trabajara principalmente para resistir la flexión en la estructura, transfiere las cargas de los elementos que se apoyan en ellos. Las viguetas son elementos prefabricados longitudinales resistentes, diseñados para soportar Las

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cargas producidas en los forjados de piso o cubiertas. Los nudos de estructura Punto de unión de las vigas con las columnas en la que se da transferencia de cargas. El tipo de cimentación que se propuso para el proyecto es cimentación superficial la cual deberá ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencia a compresión medias o altas. Su función es transmitir al terreno las tenciones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla.

Figura 6. Ejemplo del sistema estructural del proyecto. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona)

Condiciones ambientales del sector El lote cuenta con unas condiciones climatológicas muy favorables, ya que los vientos principales están orientados a lo largo de su fachada principal de manera directa, generando ambientes frescos para elegir una adecuada y conveniente orientación para el edificio. La adecuada orientación brindara óptimas condiciones para su diseño, aprovechando la determinante favorable de los vientos y la entrada favorable de la iluminación en el edificio.

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Figura 7. Perfiles de vías cercanas y proyectos futuros del sector. (Recuperado de: Proyecto arquitectónico Jaime Tarazona) 4. NORMATIVIDAD APLICABLE Para la realización del presente proyecto se tomará como guía la NSR-10, que será mayormente revisada en los títulos A, B y C; Algunas de las tablas y secciones utilizadas son: Sección A2.4.4 – Tipo de perfil de suelo.  Sección A2.3 – Definición de la zona amenaza sísmica del territorio colombiano.  Tabla A.2.4-3 y Tabla A.2.4-4 – En donde se define los valores para Fv y Fa.  Tabla A.2.5-1 – Valores de coeficiente de importancia.  Sección A.2.6 – El cual corresponde al espectro de diseño.  Tabla B.2 – Método de los estados límites y dónde se sacaron las ecuaciones de combinación de cargas para el proyecto (E.L.S y E.L.U).  Tabla B.4.2.1-2 – Cargas vivas mínimas en cubiertas, azoteas y terrazas.  Tabla B.3.4.3-1 – Valores mínimos de alternativos de carga muerta de elementos no estructurales cuando no se efectué un análisis más detallado.  Tabla B.3.4.1-1 – Cargas muertas mínimas de elementos no estructurales- cielo raso.  Tabla B.3.4.1-3 – Cargas muertas mínimas de elementos no estructurales- pisos.  Tabla B.3.4.1-4 – Cargas muertas mínimas de elementos no estructurales horizontalescubiertas.  Tabla B.3.4.2-4 – Cargas muertas mínimas de elementos no estructurales verticalesmuros.  Sección C.8.13.2 – Requisitos acerca del ancho de las nervaduras, y altura no debe ser mayor a 5 veces su ancho.  Sección C.8.13.6.1 – Losa que no debe ser menor su espesor que 1/12 de la distancia entre nervios.  Sección C.10.4.1 – Distancia entre apoyos laterales de elementos sometidos a flexión.  C.11.5 – Diseño de placas para torsión y su siguiente indicativo C.11.5.1 corresponde al umbral de torsión. 



C.21.6 – Elementos sometidos a flexión y carga axial pertenecientes a pórticos especiales resistentes a momento con capacidad especial de disipación de energía (DES).

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5. PRE-DIMENSIONAMIENTO Y EVALUACION DE CARGAS Pre-dimensionamiento Pre-dimensionamiento columnas Las dimensiones de las columnas para este proyecto se plantearon inicialmente por el arquitecto diseñador con unas dimensiones de 0,30 m de ancho y 0,60 m de largo, obteniéndose una sección transversal de 180000 mm2 ; pero luego que se revisó la NSR10 se estableció que la estructura será de tipo DES debido a que se encuentra ubicada en una ciudad con alta alerta sísmica, lo cual llevo a que se modificaran la sección transversal a 90000 mm2 y dimensiones de 0,30 m por 0,30 m; para tener las dimensiones mínimas que dice la norma, evitar un sobre dimensionamiento y exceso de gastos. Para las columnas del proyecto se propuso utilizar concreto de tipo D y se le agrego 8 barras de acero de 1”.

Figura 8. Diseño de columnas para el proyecto. (Autor) Se realizo el calculo de mezcla de materiales de concreto-acero para las columnas, entre el concreto tipo D con una resistencia a compresión de 21 MPa y un modulo de elasticidad de 17872 MPa, y el tipo de acero es ASTM-A36 con una resistencia a tensión de 400 MPa y su modulo de elasticidad es 200000 MPa. Las columnas de concreto se reforzarán con 8...