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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL REGIN XALAPA
Memoria de Clculo de una Casa Habitacin de dos pisos en la
Ciudad de Xalapa, Veracruz.
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TTULO DE
INGENIERO CIVIL
PRESENTA
Juan Carlos Ochoa Acosta
DIRECTOR
M.C. Julio Labastida lvarez
Xalapa Enrquez, Veracruz Octubre 2011
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AGRADECIMIENTOS.
Gracias a Dios.
Por darme vida para terminar satisfactoriamente mi carrera y
obtener un logro ms.
Gracias a mis padres Too y Blanca.
Por su comprensin y apoyo en tiempos de clase o no; por su
paciencia en si llegaba
a casa o no, por estudiar y terminar trabajos viendo como sala
el sol, pero sobre
todo, por el cario que me brindaron durante todo mi tiempo de
permanencia en la
carrera.
Gracias a mis hermanos Tony y Feli.
Por sus comentarios, sugerencias y opiniones, incluidos que ya
no estamos en la
misma casa pero seguimos comunicadoscon todo y regaos para hacer
bien las
cosas.
Gracias a mi director de tesis M.C. Julio Labastida lvarez.
Por brindarme su ayuda en tiempos difciles, sus consejos,
paciencia y opiniones
sirvieron para que recordara temas vistos hace mucho, adems de
aprender cosas
nuevas y animarme a salir adelante.
Gracias a todos mis amigos de la Facultad.
Que estuvieron, y varios, an estn conmigo y compartimos tantas
historias,
experiencias, desveladas y viajes (aunque hayan sido pocos).
Gracias a Lalo por
estarme apurando con los trabajos y no permitir que flojeara en
varias clases; a Mhuy
por ayudarnos mutuamente con los trabajos de ms peso; a Jorge
(Buho) por sus
comentarios, opiniones y plticas para levantarme el nimo; son
varios nombres que
mejor no escribo, porque podra olvidar alguno pero ellos saben
bien quienes son, a
todos les digo: GRACIAS!
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NDICE:
1.- Introduccin.
2.- Objetivo.
3.- Estudio del proyecto.
3.1.- Arquitectnico.
3.2.- Propuesta del sistema estructural.
3.3.- Normatividad.
4.- Anlisis de la estructura.
4.1.- Cargas vivas.
4.2.- Cargas muertas.
4.3.- Cargas accidentales.
4.3.1.- Sismo.
4.4.- Cargas en elementos estructurales.
4.4.1.- Losas.
4.4.2.- Muros.
4.4.3.- Trabes.
5.- Dimensionamiento y armados de los elementos
estructurales.
5.1.- Losas.
5.2.- Trabes.
5.3.- Muros.
5.4.- Cimientos.
6.- Planos constructivos.
6.1.- Plano 01.
6.1.1.- Arquitectnicos.
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6.1.2.- Estructurales.
6.2.- Plano 02.
6.2.1.- Instalacin Hidro-Sanitaria.
6.2.2.- Instalacin Elctrica.
6.2.3.- Cimentacin.
7.- Conclusin.
8.- Bibliografa.
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INTRODUCCIN
1
Identificacin de los Sistemas Estructurales Bsicos.
Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir
cargas sin que exista
una deformacin excesiva de una de las partes con respecto a
otra. Por ello la
funcin de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un
punto a otro en el
espacio, resistiendo su aplicacin sin perder la estabilidad.
La anterior definicin genera diferentes tpicos tales como:
fuerza, momento de una
fuerza, esfuerzo, deformacin etc., que buscan cumplir con la
premisa expuesta
anteriormente. Para lo cual, estas notas pretenden introducir al
estudiante en el rea
de la estabilidad, indicando las exigencias que debe cumplir una
estructura y una
descripcin cualitativa de las diferentes formas que se pueden
concebir en la
estructura, para desempear la accin impuesta por el arquitecto e
ingeniero
estructural.
Esta descripcin cualitativa no basta para definir una estructura
con todos sus
detalles, hace falta conocer de esttica, mecnica de materiales,
anlisis estructural,
mecnica de suelos y diseo de elementos de un material dado
(acero, concreto
armado, madera etc.), que permiten establecer una estructura que
cumpla con la
definicin dada.
Exigencias de la edificacin.
El uso que se le dar a la edificacin establece ciertas
exigencias relativas a
funcionalidad, seguridad, urbanismo y economa.
Exigencias de funcionalidad. Dependen de la funcin que tiene lo
edificado.
Exigencias de seguridad y confort. Determinan el tipo y la
calidad de los
materiales a emplear en la construccin.
Urbansticas. Integran la edificacin a un medio ambiente.
Econmicas. Definen los costos de la obra a construir.
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INTRODUCCIN
2
Una Edificacin es, de acuerdo a lo anterior, el producto de un
sistema de relaciones
geomtricas y resistentes que permiten indicar la forma y funcin
de cada una de las
componentes que la constituyen, donde la principal exigencia es
que sea segura
estticamente, esto implica que los edificios no deben
derrumbarse. En
consecuencia se debe garantizar desde el mismo instante de
concebirse la
edificacin la estabilidad del sistema estructural.
La garanta de estabilidad se basa en principios estticos que se
pueden clasificar
en:
1. Principios estticos bsicos que optimizan el comportamiento de
los
materiales ante diferentes solicitudes de carga y se refieren a
los esfuerzos bsicos
de traccin, compresin y corte.
2. Principios estticos complejos que estn compuestos por los
diferentes
preceptos:
- Dintel: Se basa elementos horizontales lineales que se apoyan
en elementos
verticales a compresin (Fig. 1a).
- Prtico: Se crean elementos horizontales que se encuentran
unidos a elementos
verticales, de forma tal que se origina la continuidad en todo
el conjunto asegurando
la estabilidad del mismo (Fig. 1b).
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INTRODUCCIN
3
- Arco: Se basa en el elemento constructivo arco. Permite cubrir
mayor longitud; no
solamente soportan compresin, sino el empuje horizontal que les
transmite el arco
siendo necesario tirantes y contrafuertes.
Clasificacin de Sistemas Estructurales.
a) Sistemas de Forma Activa: Estructuras que trabajan a traccin
o
compresin simples, tales como los cables y arcos.
b) Sistemas de Vector Activo: Estructuras en estados simultneos
de
esfuerzos de traccin y compresin, tales como las cerchas planas
y
espaciales.
c) Sistemas de Masa Activa: Estructuras que trabajan a flexin,
tales como
las vigas, dinteles, pilares y prticos.
d) Sistemas de Superficie Activa: Estructuras en estado de
tensin
superficial, tales como las placas, membranas y cscaras.
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INTRODUCCIN
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a) Sistemas de Forma Activa
Cables
Los cables son estructuras flexibles debido a la pequea seccin
transversal en
relacin con la longitud. Esta flexibilidad indica una limitada
resistencia a la flexin,
por lo que la carga se transforma en traccin y tambin hace que
el cable cambie su
forma segn la carga que se aplique. Las formas que puede adoptar
el cable son:
1. Polgono funicular, es la forma que adopta el cable ante
fuerzas puntuales.
2. Parbola, es la curva que adquiere el cable ante una carga
horizontal
uniformemente repartida.
3. Catenaria, es la figura que forma el cable ante el peso
propio del mismo.
Un cable no constituye una estructura auto portante a menos que
cuente con medios
y procedimientos para absorber su empuje. Esto se logra
canalizando sobre las
torres la traccin del cable y anclando en tierra.
Arcos
Si se invierte la forma parablica que toma un cable, sobre el
cual actan cargas
uniformemente distribuidas segn una horizontal, se obtiene la
forma ideal de un
arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla slo fuerzas de
compresin. El arco
es, en esencia, una estructura de compresin utilizado para
cubrir grandes claros.
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INTRODUCCIN
5
En gran diversidad de formas, el arco se utiliza tambin para
cubrir claros pequeos,
y puede considerarse como uno de los elementos estructurales
bsicos en todo tipo
de arquitectura. La forma ideal de un arco capaz de resistir
cargas determinadas por
un estado de compresin simple, puede hallarse siempre con la
forma del polgono
funicular correspondiente invertido.
Los arcos generan fuerzas horizontales que se deben absorber en
los apoyos
mediante contrafuertes o tensores enterrados. Cuando el material
de los cimientos
no es apropiado el empuje del arco hacia afuera se absorbe
mediante un tensor.
b) Sistemas de Vector Activo
Cerchas o Armaduras.
Considrese ahora la estructura obtenida volcando el cable hacia
arriba y reforzando
sus tramos rectos con el fin de conferirles resistencia a la
compresin. La "flecha
negativa" o elevacin modifica la direccin de todas las tensiones
y el cable invertido
se convierte entonces en una estructura de compresin pura: es el
ejemplo ms
simple de armadura. Las barras comprimidas transmiten a los
soportes la carga
aplicada a la parte superior de la armadura, sobre los apoyos
actan fuerzas
verticales iguales a la mitad de la carga y los empujes
dirigidos hacia afuera. El
empuje puede absorberse por medio de contrafuertes de material
resistente a la
compresin como la mampostera, o un elemento de traccin tal como
un tensor de
acero.
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INTRODUCCIN
6
Las barras de una armadura no van ms all de los puntos de unin.
Esta se realiza
por medio de remaches, pernos o soldadura.
c) Sistemas de Masa Activa
Vigas.
Las vigas figuran entre los elementos estructurales ms comunes,
dado que la mayor
parte de las cargas son verticales y la mayora de las
superficies utilizables son
horizontales. Por consiguiente las vigas transmiten en direccin
horizontal las cargas
verticales, lo que implica una accin de flexin y corte. Los
arcos funiculares ocupan
un extremo de la escala de tensiones, con ausencia de flexin;
las vigas ocupan el
extremo opuesto, trabajando slo a la flexin.
En una viga simplemente apoyada, una carga aplicada en el punto
medio se
transmite por mitades a ambos apoyos (Fig. 3). En las vigas de
volado esta se
trasmite al extremo apoyado (Fig. 4).
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INTRODUCCIN
7
Dinteles y Pilares
El sistema de pilar y dintel pueden construirse uno sobre otro
para levantar edificios
de muchos pisos. En este caso, los dinteles apoyan en pilares o
en paredes de altura
igual a la del edificio. Si bien la construccin de este tipo
puede resistir cargas
verticales, no ocurre lo mismo con las horizontales, as los
vientos huracanados y
terremotos daan con facilidad este sistema, pues la mampostera y
los elementos
de piedra poseen escasa resistencia a la flexin y no se
establece una conexin
fuerte entre los dinteles y pilares.
Prticos
La accin del sistema de pilar y dintel se modifica en grado
sustancial si se desarrolla
una unin rgida entre el dintel y el pilar llamndose ahora viga y
columna. Esta
nueva estructura, denominada el prtico rgido simple o de una
nave, se comporta de
manera monoltica y es ms resistente tanto a las cargas
verticales como a las
horizontales.
A medida que aumentan el ancho y la altura del edificio, resulta
prctico aumentar el
nmero de naves, reduciendo as el claro de las vigas y
absorbiendo las cargas
horizontales de manera ms econmica. La estructura resistente del
edificio se
convierte de este modo en un prtico con una serie de mallas
rectangulares que
permiten la libre circulacin en el interior, y es capaz de
resistir tanto cargas
horizontales como verticales. Una serie de estos prticos,
paralelos entre s y unidos
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INTRODUCCIN
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por vigas horizontales, constituye la estructura tipo-jaula que
encontramos hoy en la
mayora de los edificios de acero o de concreto armado. Estos
prticos
tridimensionales actan integralmente contra cargas horizontales
de cualquier
direccin, pues sus columnas pueden considerarse como parte de
uno u otro de dos
sistemas de prticos perpendiculares entre s (Fig. 5).
Bajo la accin de cargas verticales, los tres elementos de un
prtico simple se hallan
sometidos a esfuerzos de compresin y flexin. Con las
proporciones usuales de
vigas y columnas, la compresin predomina en las ltimas y la
flexin en las
primeras. Las columnas son relativamente esbeltas y la viga
relativamente alta.
d) Sistemas de Superficie Activa
Placas
Los sistemas de entramado son particularmente eficientes para
transferir cargas
concentradas y para lograr que toda la estructura participe en
la accin portante.
Esta eficiencia se refleja, no slo en la mejor distribucin de
las cargas sobre los
apoyos, sino en la menor relacin espesor a luz de los entramados
rectangulares.
En el proyecto moderno de edificios de oficinas, es comn apoyar
las placas de piso
sobre una pared exterior o sobre una serie de columnas y en el
ncleo interno,
dentro del cual se disponen los ascensores, conductos de aire
acondicionado y otros
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INTRODUCCIN
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elementos del sistema mecnico, elctrico y sanitario. De esa
manera se obtiene una
zona de piso totalmente libre.
Membranas
Una membrana es una hoja de material tan delgada que para todo
fin prctico, puede
desarrollar solamente traccin. Algunos ejemplos de membrana
constituyen un trozo
de tela o de caucho. En general, las membranas deben
estabilizarse por medio de un
esqueleto interno o por pre-tensin producido por fuerzas
externas o presin interna.
El pretensado permite que una membrana cargada desarrolle
tensiones de
compresin hasta valores capaces de equilibrar las tensiones de
traccin
incorporadas a ellas.
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INTRODUCCIN
10
Cascarones
Se denominan estructuras resistentes por la forma a aqullas cuya
resistencia se
obtiene dando forma al material segn las cargas que deben
soportar. Una
membrana invertida y sometida a las mismas cargas para las
cuales se le dio forma
originariamente, sera una estructura de este tipo y desarrollara
slo compresin.
Su movilidad e incapacidad para resistir tensiones de corte o de
compresin,
restringen el uso de las membranas. Todas las desventajas de la
accin de
membrana se evitan conservando al mismo tiempo la mayor parte de
sus ventajas en
las cscaras delgadas. Las cscaras delgadas permiten la
construccin econmica
de cpulas y otros techos curvos de formas diversas, gran belleza
y excepcional
resistencia.
En esta memoria el sistema empleado en la solucin estructural
ser el de masa
activa utilizando muros de tabique rojo y trabes de concreto
armado que dan apoyo,
al sistema de piso y cubierta siendo estos, tambin de concreto
reforzado.
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Objetivo
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OBJETIVO
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El objetivo de la presente memoria de clculo, es describir los
lineamientos generales que se adoptaron para el anlisis y diseo de
los elementos estructurales de la
construccin. Se considera la informacin presentada como
suficiente para conocer los conceptos generales y criterios de
diseo que rigieron la bajada de cargas y
dimensionamiento estructurales.
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Estudio del Proyecto
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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MACRO-LOCALIZACIN.
La ubicacin del proyecto es en la ciudad de Xalapa localizada en
las faldas del cerro
de Macuiltpetl y las estribaciones orientales del Cofre de
Perote, en la zona de
transicin entre la Sierra Madre Oriental y la planicie costera
del Golfo de Mxico. Su
altura se encuentra a 1,427 metros sobre el nivel del mar, con
una latitud de 19 32
24 y una longitud de 96 55 39, colindando con los municipios de:
Banderilla,
Coatepec, Emiliano Zapata, San Andrs Tlalnehuayocan, Naolinco y
Jilotepec.
MICRO-LOCALIZACIN.
La unidad habitacional se encuentra en la colonia Revolucin, en
la calle Zitacuaro
No. 1050 con una topografa que podra considerarse, de manera
general, como
terreno plano.
El terreno tiene forma rectangular, midiendo 5.00m de ancho y
20.00m de largo,
colindando en su parte Norte y Sur con lotes de igual dimensin y
en su parte Este,
con un terreno de mayor rea siendo su acceso por la calle antes
mencionada.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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DESCRIPCIN DEL PROYECTO
El proyecto consiste en una casa habitacin de tres niveles:
planta baja, planta alta y
la azotea; la construccin est destinada para inters social, con
un cupo para
albergar, aproximadamente, de 4 a 5 personas en su totalidad y
un automvil en su
garage.
El proyecto abarca un rea total de la superficie del terreno de
100.00m2, teniendo la
superficie de rea construida de 113.91m2, formada por la planta
baja con 58.16m2 y
en la planta alta con 55.75m2.
3.1.- ARQUITECTNICO.
Acceso a la casa habitacin por la calle Zitacuaro, a travs de
una puerta de
comunicacin que nos lleva a una pequea zona jardinada y cochera
con capacidad
para un solo vehculo.
Posteriormente, se localiza el acceso principal por otra puerta
que nos lleva a una
pequea sala con 2 ventanas con vista a la zona antes mencionada;
la sala est
comunicada con el comedor, para despus llegar a la zona de
escaleras que nos
conducir a la planta alta.
Siguiendo en la planta baja, se tiene una puerta de abanico que
nos comunica a la
cocina, se tiene un bao completo y en la parte posterior, el
patio de servicio. La
superficie til de esta planta es de 58.16m2.
Se llega a la planta alta por la escalera antes mencionada,
desembarcando a un
vestbulo de comunicacin, que permite accesar a las 2 recmaras de
este nivel.
Continuando el recorrido en este nivel, a mano derecha, se tiene
un bao comn que
le da servicio a las 2 recmaras; una es la principal que tiene
el siguiente mobiliario:
closets, cama matrimonial, y un balcn hacia la fachada principal
de la casa, la otra
recmara tiene espacio para 2 camas individuales y closets. La
superficie til de esta
planta es de 55.75m2.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
16
La cubierta general de la planta alta est formada por dos
cubiertas inclinadas, una
hacia la fachada principal y otra hacia la parte posterior del
terreno, y en la parte
intermedia, una zona horizontal donde se localiza un domo para
iluminacin cenital
al cubo de escalera y una base para tinaco. En el plano
arquitectnico, se aprecia la
disposicin de estas cubiertas en el corte longitudinal.
3.2.- PROPUESTA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL.
Al revisar los planos arquitectnicos, se observa que en la
planta baja estn
sealados los castillos (K) colocados a distancias no mayores de
3.00m de
separacin entre cada uno de ellos, con base al RCDF; con
excepcin de los muros
de los ejes A3-B3 y B3-C3, teniendo en el primero una distancia
de 4.00m, aunque
solo sirve para la estabilidad del muro de colindancia y limita
el patio de servicio, por
lo cual este muro solo soporta su peso propio y, en el
siguiente, la distancia es de
3.45m, se puede considerar que cumple con la separacin entre
castillos. Los dems
muros de la casa, la separacin entre castillos indicada en la
planta baja cumplen
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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con lo establecido en la Norma Tcnica Complementaria para Diseo
y Construccin
de Estructuras de Mampostera.
De la revisin de la planta alta, no aparecen indicados los
castillos (K), lo cual se
genera una incertidumbre de que estos deben continuar de la
planta baja a la azotea
considerar dos opciones:
a) Los castillos (K) solo se encuentran en la planta baja.
b) Al hacer el dibujo de la parte de arriba, se le pas al
proyectista agregarlos.
Personalmente, escogera la opcin b), ya que resultara totalmente
ilgico construir
una casa de dos niveles con castillos en uno solo debido a que
el esfuerzo y la carga
que tendran que resistir seran mayores, sin tomar en cuenta las
losas de concreto y
acero.
3.3.- Normatividad.
Las piezas usadas en los elementos estructurales de mampostera
debern cumplir
con la Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE, con excepcin de lo
dispuesto para
el lmite inferior del rea neta de piezas huecas. En general, se
deben aplicar las
siguientes normas:
NORMA PIEZA
C-6 Ladrillos y bloques cermicos de barro, arcilla o
similar.
C-10 Ladrillos o tabiques, bloques y tabicones de concreto.
C-404 Ladrillos o tabiques, bloques y tabicones para uso
estructural.
El peso volumtrico neto mnimo de las piezas, en estado seco, ser
el indicado en la
tabla:
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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Peso volumtrico neto mnimo de piezas (seco)
TIPO DE PIEZA VALORES EN kN/m (kg/m)
Tabique de barro recocido (13) 1300
Tabique de barro con huecos verticales (17) 1700
Bloque de concreto (17) 1700
Tabique de concreto (tabicn) (15) 1500
Las Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin de
Estructuras
de Mampostera (NTCM, Referencia 1) proporciona resistencias a
compresin (f*m) y
cortante (v*) para las mamposteras construidas en las siguientes
piezas:
A. Tabique de barro recocido (arcilla artesanal maciza).
B. Bloque de concreto tipo A (pesado, fabricado con
arena-cemento).
C. Tabique de concreto, f*p > 80kg/cm2 (con arena slica y wv
no menor de
1500kg/m3)
D. Tabique con huecos verticales, f*p > 120kg/cm2 (relacin
rea neta-bruta no
menor de 0.45 con arcilla industrial).
E. Piedras naturales (piedra brasa, cimientos de
mampostera).
Actualmente, en la construccin de vivienda se utilizan tambin
los siguientes
materiales:
Bloque slico calcreo, compuesto de arena slica y cal hidratada,
cocido en
autoclaves bajo vapor y presin.
Bloque de concreto celular (concreto ligero).
Paneles estructurales (alma de alambre con poliestireno, y
recubrimiento
mortero en las dos caras).
Concreto laminado (tabletas de cemento reforzado con fibras
sintticas).
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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Piezas macizas.
Para fines de aplicacin de las Normas Tcnicas Complementarias
para Diseo por
Sismo y de la Norma Tcnica Complementaria para Diseo y
Construccin de
Estructuras de Mampostera, se considerarn como piezas macizas
aqullas que
tienen en su seccin transversal ms desfavorable un rea neta de
por lo menos 75
por ciento del rea bruta, y cuyas paredes exteriores no tienen
espesores menores
de 20 mm. Para diseo por sismo, se usar Q = 2 cuando las piezas
sean macizas;
se usar tambin cuando se usen piezas multiperforadas con
refuerzo horizontal con
al menos la cuanta mnima y los muros estn confinados con
castillos exteriores. Se
usar Q = 1.5 para cualquier otro caso.
Resistencia a compresin.
La resistencia a compresin se determinar para cada tipo de
piezas de acuerdo con
el ensaye especificado en la norma NMX-C-036.
Para diseo, se emplear un valor de la resistencia, fp*, medida
sobre el rea bruta,
que se determinar como el que es alcanzado por lo menos por el
98 por ciento de
las piezas producidas.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
20
La resistencia de diseo se determinar con base en la informacin
estadstica
existente sobre el producto o a partir de muestreos de la pieza,
ya sea en planta o en
obra. Si se opta por el muestreo, se obtendrn al menos tres
muestras, cada una de
diez piezas, de lotes diferentes de la produccin. Las 30 piezas
as obtenidas se
ensayarn en laboratorios acreditados por la entidad de
acreditacin reconocida en
los trminos de la Ley Federal sobre Metrologa y Normalizacin. La
resistencia de
diseo se calcular como:
__
fp
fp* = ---------------
1+2.5 cp
Donde,
__
fp media de la resistencia a compresin de las piezas, referida
al rea bruta; y
cp coeficiente de variacin de la resistencia a compresin de las
piezas.
El valor de cp no se tomar menor que 0.20 para piezas
provenientes de plantas
mecanizadas que evidencien un sistema de control de calidad como
el requerido en
la norma NMX-C-404-ONNCCE, ni que 0.30 para piezas de fabricacin
mecanizada,
pero que no cuenten con un sistema de control de calidad, ni que
0.35 para piezas
de produccin artesanal.
El sistema de control de calidad se refiere a los diversos
procedimientos
documentados de la lnea de produccin de inters, incluyendo los
ensayes rutinarios
y sus registros.
Para fines de estas Normas, la resistencia mnima a compresin de
las piezas de la
Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE corresponde a la resistencia
fp*.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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Materiales empleados.
I. Cemento hidrulico.
En la elaboracin del concreto y morteros se emplear cualquier
tipo de cemento
hidrulico que cumpla con los requisitos especificados en la
norma NMX-C-414-
ONNCCE.
II. Cemento de albailera.
En la elaboracin de morteros se podr usar cemento de albailera
que cumpla con
los requisitos especificados en la norma NMX-C-021.
III. Cal hidratada.
En la elaboracin de morteros se podr usar cal hidratada que
cumpla con los
requisitos especificados en la norma NMX-C-003-ONNCCE.
IV. Agregados ptreos.
El tamao mximo del agregado grueso o grava ser a la tercera
parte del peralte de
la losa. Si la losa tiene 10cm de peralte, entonces el agregado
no debe exceder los
3.5cm.
V. Agua de mezclado.
El agua para el mezclado del mortero o del concreto debe cumplir
con las
especificaciones de la norma NMX-C-122. El agua debe almacenarse
en depsitos
limpios y cubiertos, para evitar el contenido de cloruros,
sulfatos, materia orgnica o
altos contenidos de slidos disueltos.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
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VI. Morteros.
Resistencia a compresin.
La resistencia a compresin del mortero, sea para pegar piezas o
de relleno, se
determinar de acuerdo con el ensaye especificado en la norma
NMX-C-061-
ONNCCE.
La resistencia a compresin del concreto de relleno se determinar
del ensaye de
cilindros elaborados, curados y probados de acuerdo con las
normas NMX-C-160 y
NMX-C-083-ONNCCE.
Para diseo, se emplear un valor de la resistencia, fj*,
determinado como el que es
alcanzado por lo menos por el 98 por ciento de las muestras.
La resistencia de diseo se calcular a partir de muestras del
mortero, para pegar
piezas o de relleno, o del concreto de relleno por utilizar.
En caso de mortero, se obtendrn como mnimo tres muestras, cada
una de al
menos tres probetas cbicas. Las nueve probetas se ensayarn
siguiendo la norma
NMX-C-061 ONNCCE. Las probetas se elaborarn, curarn y probarn de
acuerdo
con las normas antes citadas. La resistencia de diseo ser:
__
fj
fj* = ---------------
1+2.5 cj
Donde,
__
fj media de la resistencia a compresin de cubos de mortero;
y
cj coeficiente de variacin de la resistencia a compresin del
mortero, no menor
que 0.2.
Mortero para pegar piezas.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
23
Los morteros que se empleen en elementos estructurales de
mampostera debern
cumplir con los requisitos siguientes:
1. Su resistencia a compresin ser por lo menos de 4 MPa (40
kg/cm).
2. Siempre debern contener cemento en la cantidad mnima
indicada.
3. La relacin volumtrica entre la arena y la suma de cementantes
se
encontrar entre 2.25 y 3. El volumen de arena se medir en estado
suelto.
4. Se emplear la mnima cantidad de agua que d como resultado un
mortero
fcilmente trabajable.
En este caso, por ser una sola vivienda el control de calidad no
es tan exigente como
si fuera un fraccionamiento o varios departamentos.
VII. Aditivos.
En la elaboracin de concretos, concretos de relleno y morteros
de relleno se podrn
usar aditivos que mejoren la trabajabilidad y que cumplan con
los requisitos
especificados en la norma NMX-C-255. No debern usarse aditivos
que aceleren el
fraguado.
VIII. Acero de refuerzo.
El refuerzo que se emplee en castillos, dalas, elementos
colocados en el interior del
muro y/o en el exterior del muro, estar constituido por barras
corrugadas, por malla
de acero, por alambres corrugados laminados en fro, o por
armaduras soldadas por
resistencia elctrica de alambre de acero para castillos y dalas,
que cumplan con las
Normas Mexicanas correspondientes. Se admitir el uso de barras
lisas, como el
alambrn, nicamente en estribos, en mallas de alambre soldado o
en conectores. El
dimetro mnimo del alambrn para ser usado en estribos es de 5.5
mm.
Se podrn utilizar otros tipos de acero siempre y cuando se
demuestre a satisfaccin
de la Administracin su eficiencia como refuerzo estructural.
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ESTUDIO DEL PROYECTO
24
El mdulo de elasticidad del acero de refuerzo ordinario, Es, se
supondr igual a
2105 MPa (2106 kg/cm).
Para diseo se considerar el esfuerzo de fluencia mnimo, fy,
establecido en las
Normas citadas y en este caso, se tomar el fy=4200 kg/cm.
IX. Muros.
Confinados con cadenas y castillos de concreto armado, hechos
con Tabique de
barro recocido, pegados con mortero tipo III, teniendo su
proporcin cemento-cal,
arena de 1:1/2:5 y su resistencia nominal en compresin de 40
kg/cm.
X. Castillos.
Ahogados en muros, usando armex y considerando el acero de
refuerzo en castillos
de fy=4200 kg/cm y el concreto con un fc=150 kg/cm.
XI. Sistema de losas.
Sern macizas con un peralte de 10cm apoyndose en los muros de
carga y las
cadenas de concreto, teniendo su acero de refuerzo igual de
fy=4200 kg/cm.
-
Anlisis de la Estructura
-
ANLISIS DE LA ESTRUCTURA
26
DISEO ESTRUCTURAL.
El Mtodo de Diseo por Resistencia requiere que en cualquier
seccin la resistencia
de diseo de un elemento sea mayor o igual que la resistencia
requerida calculada
mediante las combinaciones de cargas mayores especificadas en el
cdigo.
El captulo 13 del Reglamento ACI-318 proporciona dos mtodos de
anlisis para
sistemas de losas en dos direcciones: el Mtodo Directo de Diseo
y el Mtodo del
Marco Equivalente. En esta memoria, se emplear el segundo
utilizando el
coeficiente de momento.
El Mtodo Directo de Diseo se aplica si se cumplen las siguientes
condiciones:
1) Debe haber tres o ms claros continuos.
2) Los tableros deben ser rectangulares.
3) Las columnas no pueden estar desalineadas.
4) Las cargas deben ser uniformemente distribuidas y la carga
viva no debe ser
mayor que tres veces que la carga muerta (L/D < = 3).
En esencia, el Mtodo Directo de Diseo requiere el clculo del
momento total de
diseo (Mo) que se calcula por una sencilla expresin de momento
esttico.
Wu l2 ln2
Mo = ---------------
8
Wu = combinacin factorizado de carga viva y carga muerta.
ln = claro libre medido desde el pao de los apoyos.
l2 = claro transversal.
-
ANLISIS DE LA ESTRUCTURA
27
Cargas de servicio: Cargas especificadas por el reglamento
general de
construcciones, sin que sea afectada por factores y considerando
el Reglamento de
Construcciones para el Distrito Federal y el Reglamento ACI. Las
cargas se dividen
en:
4.1.- Cargas vivas.
Son las cargas que no son permanentes y cambian constantemente
(personal,
unidades muebles, etc).
4.2.- Cargas muertas.
Son las cargas permanentes debido al peso propio de la
estructura y materiales
(muros, columnas, instalaciones, etc).
4.3.- Cargas accidentales.
Son cargas instantneas que son menores a la carga viva (viento,
sismo, nieve [en
ciertos lugares], etc).
4.4.- Cargas en elementos estructurales.
Todos los elementos estructurales sean muros, losas y cimientos
se deben
dimensionar de tal forma que cumplan con las necesidades del
proyecto diseado,
pero principalmente sometidos a la suma total de todas las
cargas existentes.
-
ANLISIS DE LA ESTRUCTURA
28
LOSA DE AZOTEA.
12
4
3
5
1- Acabado superior = 25 kg/m2
2- Mortero de liga = 50 kg/m2
3- Tezontle = 120 kg/m2
4- Losa de concreto = 240 kg/m2
5- Plafn (acabado int.) = 50 kg/m2
6- Carga adicional (reglamento) = 20 kg/m2
LOSA DE ENTREPISO.
1
3
2
4
1- Piso de granito y pegamento adhesivo = 80 kg/m2
2- Mortero de liga = 50 kg/m2
3- Losa de concreto = 240 kg/m2
4- Acabado interno = 50 kg/m2
5- Carga adicional (reglamento) = 40 kg/m2
-
ANLISIS DE LA ESTRUCTURA
29
PESO DE MURO DE TABIQUE.
Acabado interiorAcabado exterior
Muro
Peso propio = (0.15)(2.52)(1800) = 680 kg/m
-
Dimensionamiento y Armado de los
Elementos Estructurales
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
31
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
32
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
33
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
34
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
35
TRABE
T-1
Wu=1.4*CM+1.7*CV 1.4*1228.08+1.7*170= 2008.3 kg/m2
2008.3kg/m2*1m 2008.3kg/m
M=(w*l2)/12
[(2008.3)(5*5)]/12 = 4183.96 kg/m
Se propone una trabe de 20 x 30
por 1.4
Peso propio muro 0.15*2.52*1*1800= 680.4 kg/m 952.56 kg/m
Peso propio aplanados 0.02*2.52*1*2000= 100.8 kg/m 141.12
kg/m
Peso propio trabe 0.20*0.20*1*2400= 96 kg/m 134.4 kg/m
1228.08 kg/m
Af= M/(2400*0.9*d) 418396/(2400*0.9*27.5)= 7.0437
Se calcula para varillas (Vs) de 3/8 y 1/2
rea de Vs 3/8= 0.71 cm2
rea de Vs 1/2= 1.26 cm2
Se divide el rea final (Af) entre el rea de las varillas (Av)
para obtener el # de Vs:
No de Vs= 7.043/0.71= 9.9207 por lo tanto, sern 10 Vs.
No de Vs= 7.043/1.26= 5.5902 por lo tanto, sern 6 Vs.
Para los estribos, tomamos la siguiente formula de las Normas
Tcnicas Complementarias:
1.5 Fr b d f'c* = 1.5*0.8*20*27.5*160= 8348.3 kg
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
36
2.5 Fr b d f'c* = 2.5*0.8*20*27.5*160= 13914 kg
s= d/2 s=27.5/2 13.75 por lo tanto, 20cm.
CIMIENTOS
EJE 1
Q=14 t/m2
TRAMO D-F
P=CM+CV 11167.63+1447.1 = 12614.73 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*12614.73 = 13245.47 kg/m2
A= Pt/Q 13.245.467/14 = 0.94610 m2
Para encontrar la base, se divide A entre la longitud del
tramo:
b=A/L 0.94610/5 = 0.18922 m
Siendo muy pequea la base, se utiliza la mnima por regla que es
de 60cm.
Teniendo la base, se procede a encontrar la altura:
Tan60=
h/30 Tan 60*30 = 51.9615 cm
Siendo muy pequea la altura, se utiliza la mnima por regla que
es de 70cm.
CIMIENTO DE LINDERO
En el mismo eje, se propone el mismo cimiento para los tramos:
A-A', A'-B', B'-C y C-D ya que es
el de mayor carga y longitud.
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
37
EJE 1'
Q=14 t/m2
TRAMO A'-B'
P=CM+CV 2743.85+354.45 = 3098.3 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*3098.3 = 3253.22 kg/m2
A= Pt/Q 3.2532/14 = 0.23237 m2
Para encontrar la base, se divide A entre la longitud del
tramo:
b=A/L 0.232/2.55 = 0.09113 m
Siendo muy pequea la base, se utiliza la mnima por regla que es
de 60cm.
Teniendo la base, se procede a encontrar la altura:
Tan60=
h/15 Tan 60*15 = 25.98 cm
Siendo muy pequea la altura, se utiliza la mnima por regla que
es de 70cm.
CIMIENTO CENTRAL
EJE 2'
Q=14 t/m2
TRAMO C-D
P=CM+CV 556.6+205.7 = 762.3 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*762.3 = 800.415 kg/m2
A= Pt/Q 0.8004/14 = 0.05717 m2
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
38
b=A/L 0.057/2.2 = 0.0260 m
Sabiendo que la base mnima es de 60cm, su altura dar igual a la
del eje 1', por lo cual se
propone el cimiento: C-2
EJE 3
Q=14 t/m2
TRAMO D-F
P=CM+CV 11936.68+1542.8 = 13479.48 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*13479.48= 14153.45 kg/m2
A= Pt/Q 14.15345/14 = 1.01096 m2
Para encontrar la base, se divide A entre la longitud del
tramo:
b=A/L 1.0109/5 = 0.20219 m
Sabiendo que la base mnima es de 60cm, su altura dar igual a la
del eje 1, por lo cual se
propone el cimiento: C-1
EJE A'
Q=14 t/m2
TRAMO 1--1'
P=CM+CV 1549.57+232.37 = 1781.94 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*1781.94= 1871.04 kg/m2
A= Pt/Q 1.871/14 = 0.13365 m2
Para encontrar la base, se divide A entre la longitud del
tramo:
b=A/L 0.133/1.45 = 0.09217 m
Sabiendo que la base mnima es de 60cm, su altura dar igual a la
del eje 1', por lo cual se
propone el cimiento: C-2.
-
DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
39
Tambien se propone para el Eje A, ya que es de menor carga pero
de misma longitud que el A'.
EJE F
Q=14 t/m2
TRAMO 1--3
P=CM+CV 16044.58+2995.3 = 19039.88 kg/m2
Pt=1.05*P 1.05*19039.88= 19991.87 kg/m2
A= Pt/Q 19.991/14 = 1.4280 m2
Para encontrar la base, se divide A entre la longitud del
tramo:
b=A/L 1.4280/5 = 0.28560 m
Sabiendo que la base mnima es de 60cm, su altura dar igual a la
del eje 1', por lo cual se
propone el cimiento: C-2.
Tambin se propone para el Eje B, C y D, ya que son de menor
carga pero de misma longitud.
-
Planos Constructivos
-
PLANOS CONSTRUCTIVOS
41
-
PLANOS CONSTRUCTIVOS
42
-
PLANOS CONSTRUCTIVOS
43
1) PLANO 01.
1.1. Planos Arquitectnicos.
(a) Planta baja.
(b) Planta alta.
(c) Planta de azotea.
(d) Planta de conjunto.
(e) Fachada principal.
(f) Corte transversal X-X.
(g) Corte longitudinal.
1.2. Planos Estructurales.
(a) Armado de losa de entrepiso.
(b) Armado de losa de azotea.
(c) Detalle de armado de losa.
2) PLANO 02.
2.1. Planos Hidro-Sanitarios.
(a) Planta baja.
(b) Planta alta.
(c) Planta de conjunto.
2.2. Planos Elctricos.
(a) Planta baja.
(b) Planta alta.
(c) Cuadro de cargas.
2.3. Planos Estructurales.
(a) Planta de cimentacin.
(b) Detalles.
-
Conclusion
-
CONCLUSIN
45
A partir de los planos que fueron proporcionados, es que se
comenz a hacer el
clculo de la casa habitacin aplicando los conocimientos
aprendidos durante la
carrera profesional. Cabe mencionar que la casa fue construida
en el ao de 2007,
por lo que varias normas o reglas que actualmente existen, en
ese ao todava no se
tomaban en cuenta como la longitud mxima entre muros para que
existan castillos o
columnas, que aunque aqu la mxima es de 3.45m, no afecta a la
construccin.
En dicha memoria, se cumple con las especificaciones del
Reglamento de
Construcciones del Distrito Federal del ao 2008 (un ao posterior
a la obra) y sus
respectivas Norma Complementarias, tanto para las condiciones de
servicio como de
carga ltima.
Los cimientos marcados en los planos marcan que su base y altura
son 20cm ms
que los resultados que salieron en el clculo, debido a que la
carga resistente del
terreno resulta ser alta en la memoria por un estudio de suelos
realizado aparte por
lo que no fue necesario hacer cimientos altos ya que, el suelo
lo resiste y tiene
viviendas en 3 de sus partes laterales por lo que ayudan a
mantener la estabilidad de
la construccin.
Como dato, al momento de haber ido a conseguir fotografas de la
casa habitacin,
se observ que la casa sufri algunos cambios en la fachada, ya
que en lugar de ser
un portn para automvil y una puerta de acceso, se encontr solo
el portn. En la
planta alta, de lo nico que diferente que se vio fue que en vez
de tener dos
ventanas, en realidad solo es una ms una puerta que da hacia el
balcn pero esto,
en nada influyo en el trabajo (anexo una foto que demuestra este
cambio).
-
CONCLUSIN
46
Al haber finalizado este trabajo, se recordaron varios temas que
no se haban tratado
en mucho tiempo y a la vez, se aprendieron nuevas con el avance
del proyecto por lo
que queda una satisfaccin de haber usado los conocimientos antes
de salir a la
prctica profesional para quedarse sin dudas de lo experimentado
en estos ltimos
aos de estudios universitario
-
8.- BIBLIOGRAFA.
47
I. Olvera Lpez, Alfonso. Anlisis, Clculo y Diseo de Edificios.
Edit. CECSA.
II. Marshall, W. y Nelson, H. (1995). Estructuras. Mxico D. F.,
Mxico:
Alfaomega GrupoEditor, S.A. de C.V.
III. Edificaciones de Mampostera para Vivienda. Sociedad
Mexicana de Ing. Est.
A.C. (1999). Fundacin ICA, A.C.
IV. Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, 2008.
V. Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin
de
Estructuras de Mampostera.
VI. Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin
de
Estructuras de Concreto.