Ocho acosta

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA Memoria de Cálculo de una Casa Habitación de dos pisos en la Ciudad de Xalapa, Veracruz. TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA Juan Carlos Ochoa Acosta DIRECTOR M.C. Julio Labastida Álvarez Xalapa Enríquez, Veracruz Octubre 2011

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA

“Memoria de Cálculo de una Casa Habitación de dos pisos en la

Ciudad de Xalapa, Veracruz. “

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

Juan Carlos Ochoa Acosta

DIRECTOR

M.C. Julio Labastida Álvarez

Xalapa Enríquez, Veracruz Octubre 2011

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AGRADECIMIENTOS.

Gracias a Dios.

Por darme vida para terminar satisfactoriamente mi carrera y obtener un logro más.

Gracias a mis padres Toño y Blanca.

Por su comprensión 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 salía el sol, pero sobre

todo, por el cariño 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 comunicados…con todo y regaños para hacer bien las

cosas.

Gracias a mi director de tesis M.C. Julio Labastida Álvarez.

Por brindarme su ayuda en tiempos difíciles, sus consejos, paciencia y opiniones

sirvieron para que recordara temas vistos hace mucho, además de aprender cosas

nuevas y animarme a salir adelante.

Gracias a todos mis amigos de la Facultad.

Que estuvieron, y varios, aún están 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 más peso; a Jorge (Buho) por sus

comentarios, opiniones y pláticas para levantarme el ánimo; son varios nombres que

mejor no escribo, porque podría olvidar alguno pero ellos saben bien quienes son, a

todos les digo: ¡GRACIAS!

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ÍNDICE:

1.- Introducción.

2.- Objetivo.

3.- Estudio del proyecto.

3.1.- Arquitectónico.

3.2.- Propuesta del sistema estructural.

3.3.- Normatividad.

4.- Análisis 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.- Arquitectónicos.

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6.1.2.- Estructurales.

6.2.- Plano 02.

6.2.1.- Instalación Hidro-Sanitaria.

6.2.2.- Instalación Eléctrica.

6.2.3.- Cimentación.

7.- Conclusión.

8.- Bibliografía.

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INTRODUCCIÓN

1

Identificación de los Sistemas Estructurales Básicos.

Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista

una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la

función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el

espacio, resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad.

La anterior definición genera diferentes tópicos tales como: fuerza, momento de una

fuerza, esfuerzo, deformación etc., que buscan cumplir con la premisa expuesta

anteriormente. Para lo cual, estas notas pretenden introducir al estudiante en el área

de la estabilidad, indicando las exigencias que debe cumplir una estructura y una

descripción cualitativa de las diferentes formas que se pueden concebir en la

estructura, para desempeñar la acción impuesta por el arquitecto e ingeniero

estructural.

Esta descripción cualitativa no basta para definir una estructura con todos sus

detalles, hace falta conocer de estática, mecánica de materiales, análisis estructural,

mecánica de suelos y diseño de elementos de un material dado (acero, concreto

armado, madera etc.), que permiten establecer una estructura que cumpla con la

definición dada.

Exigencias de la edificación.

El uso que se le dará a la edificación establece ciertas exigencias relativas a

funcionalidad, seguridad, urbanismo y economía.

Exigencias de funcionalidad. Dependen de la función que tiene lo edificado.

Exigencias de seguridad y confort. Determinan el tipo y la calidad de los

materiales a emplear en la construcción.

Urbanísticas. Integran la edificación a un medio ambiente.

Económicas. Definen los costos de la obra a construir.

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INTRODUCCIÓN

2

Una Edificación es, de acuerdo a lo anterior, el producto de un sistema de relaciones

geométricas y resistentes que permiten indicar la forma y función de cada una de las

componentes que la constituyen, donde la principal exigencia es que sea segura

estáticamente, esto implica que los edificios no deben derrumbarse. En

consecuencia se debe garantizar desde el mismo instante de concebirse la

edificación la estabilidad del sistema estructural.

La garantía de estabilidad se basa en principios estáticos que se pueden clasificar

en:

1. Principios estáticos básicos que optimizan el comportamiento de los

materiales ante diferentes solicitudes de carga y se refieren a los esfuerzos básicos

de tracción, compresión y corte.

2. Principios estáticos complejos que están compuestos por los diferentes

preceptos:

- Dintel: Se basa elementos horizontales lineales que se apoyan en elementos

verticales a compresión (Fig. 1a).

- Pórtico: 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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INTRODUCCIÓN

3

- Arco: Se basa en el elemento constructivo arco. Permite cubrir mayor longitud; no

solamente soportan compresión, sino el empuje horizontal que les transmite el arco

siendo necesario tirantes y contrafuertes.

Clasificación de Sistemas Estructurales.

a) Sistemas de Forma Activa: Estructuras que trabajan a tracción o

compresión simples, tales como los cables y arcos.

b) Sistemas de Vector Activo: Estructuras en estados simultáneos de

esfuerzos de tracción y compresión, tales como las cerchas planas y

espaciales.

c) Sistemas de Masa Activa: Estructuras que trabajan a flexión, tales como

las vigas, dinteles, pilares y pórticos.

d) Sistemas de Superficie Activa: Estructuras en estado de tensión

superficial, tales como las placas, membranas y cáscaras.

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INTRODUCCIÓN

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a) Sistemas de Forma Activa

Cables

Los cables son estructuras flexibles debido a la pequeña sección transversal en

relación con la longitud. Esta flexibilidad indica una limitada resistencia a la flexión,

por lo que la carga se transforma en tracción y también hace que el cable cambie su

forma según la carga que se aplique. Las formas que puede adoptar el cable son:

1. Polígono funicular, es la forma que adopta el cable ante fuerzas puntuales.

2. Parábola, 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 tracción del cable y anclando en tierra.

Arcos

Si se invierte la forma parabólica que toma un cable, sobre el cual actúan cargas

uniformemente distribuidas según una horizontal, se obtiene la forma ideal de un

arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla sólo fuerzas de compresión. El arco

es, en esencia, una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes claros.

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INTRODUCCIÓN

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En gran diversidad de formas, el arco se utiliza también para cubrir claros pequeños,

y puede considerarse como uno de los elementos estructurales básicos en todo tipo

de arquitectura. La forma ideal de un arco capaz de resistir cargas determinadas por

un estado de compresión simple, puede hallarse siempre con la forma del polígono

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.

Considérese ahora la estructura obtenida volcando el cable hacia arriba y reforzando

sus tramos rectos con el fin de conferirles resistencia a la compresión. La "flecha

negativa" o elevación modifica la dirección de todas las tensiones y el cable invertido

se convierte entonces en una estructura de compresión pura: es el ejemplo más

simple de armadura. Las barras comprimidas transmiten a los soportes la carga

aplicada a la parte superior de la armadura, sobre los apoyos actúan 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

compresión como la mampostería, o un elemento de tracción tal como un tensor de

acero.

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INTRODUCCIÓN

6

Las barras de una armadura no van más allá de los puntos de unión. Esta se realiza

por medio de remaches, pernos o soldadura.

c) Sistemas de Masa Activa

Vigas.

Las vigas figuran entre los elementos estructurales más comunes, dado que la mayor

parte de las cargas son verticales y la mayoría de las superficies utilizables son

horizontales. Por consiguiente las vigas transmiten en dirección horizontal las cargas

verticales, lo que implica una acción de flexión y corte. Los arcos funiculares ocupan

un extremo de la escala de tensiones, con ausencia de flexión; las vigas ocupan el

extremo opuesto, trabajando sólo a la flexión.

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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INTRODUCCIÓN

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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 construcción de este tipo puede resistir cargas

verticales, no ocurre lo mismo con las horizontales, así los vientos huracanados y

terremotos dañan con facilidad este sistema, pues la mampostería y los elementos

de piedra poseen escasa resistencia a la flexión y no se establece una conexión

fuerte entre los dinteles y pilares.

Pórticos

La acción del sistema de pilar y dintel se modifica en grado sustancial si se desarrolla

una unión rígida entre el dintel y el pilar llamándose ahora viga y columna. Esta

nueva estructura, denominada el pórtico rígido simple o de una nave, se comporta de

manera monolítica y es más resistente tanto a las cargas verticales como a las

horizontales.

A medida que aumentan el ancho y la altura del edificio, resulta práctico aumentar el

número de naves, reduciendo así el claro de las vigas y absorbiendo las cargas

horizontales de manera más económica. La estructura resistente del edificio se

convierte de este modo en un pórtico con una serie de mallas rectangulares que

permiten la libre circulación en el interior, y es capaz de resistir tanto cargas

horizontales como verticales. Una serie de estos pórticos, paralelos entre sí y unidos

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INTRODUCCIÓN

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por vigas horizontales, constituye la estructura tipo-jaula que encontramos hoy en la

mayoría de los edificios de acero o de concreto armado. Estos pórticos

tridimensionales actúan integralmente contra cargas horizontales de cualquier

dirección, pues sus columnas pueden considerarse como parte de uno u otro de dos

sistemas de pórticos perpendiculares entre sí (Fig. 5).

Bajo la acción de cargas verticales, los tres elementos de un pórtico simple se hallan

sometidos a esfuerzos de compresión y flexión. Con las proporciones usuales de

vigas y columnas, la compresión predomina en las últimas y la flexión 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 acción portante.

Esta eficiencia se refleja, no sólo en la mejor distribución de las cargas sobre los

apoyos, sino en la menor relación espesor a luz de los entramados rectangulares.

En el proyecto moderno de edificios de oficinas, es común apoyar las placas de piso

sobre una pared exterior o sobre una serie de columnas y en el “núcleo” interno,

dentro del cual se disponen los ascensores, conductos de aire acondicionado y otros

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INTRODUCCIÓN

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elementos del sistema mecánico, eléctrico 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 práctico, puede

desarrollar solamente tracción. 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-tensión producido por fuerzas externas o presión interna.

El pretensado permite que una membrana cargada desarrolle tensiones de

compresión hasta valores capaces de equilibrar las tensiones de tracción

incorporadas a ellas.

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INTRODUCCIÓN

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Cascarones

Se denominan estructuras resistentes por la forma a aquéllas cuya resistencia se

obtiene dando forma al material según las cargas que deben soportar. Una

membrana invertida y sometida a las mismas cargas para las cuales se le dio forma

originariamente, sería una estructura de este tipo y desarrollaría sólo compresión.

Su movilidad e incapacidad para resistir tensiones de corte o de compresión,

restringen el uso de las membranas. Todas las desventajas de la acción de

membrana se evitan conservando al mismo tiempo la mayor parte de sus ventajas en

las cáscaras delgadas. Las cáscaras delgadas permiten la construcción económica

de cúpulas y otros techos curvos de formas diversas, gran belleza y excepcional

resistencia.

En esta memoria el sistema empleado en la solución estructural será 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, también de concreto reforzado.

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Objetivo

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OBJETIVO

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El objetivo de la presente memoria de cálculo, es describir los lineamientos generales que se adoptaron para el análisis y diseño de los elementos estructurales de la

construcción. Se considera la información presentada como suficiente para conocer los conceptos generales y criterios de diseño 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-LOCALIZACIÓN.

La ubicación del proyecto es en la ciudad de Xalapa localizada en las faldas del cerro

de Macuiltépetl y las estribaciones orientales del Cofre de Perote, en la zona de

transición entre la Sierra Madre Oriental y la planicie costera del Golfo de México. Su

altura se encuentra a 1,427 metros sobre el nivel del mar, con una latitud de 19º 32’

24” y una longitud de 96º 55’ 39”, colindando con los municipios de: Banderilla,

Coatepec, Emiliano Zapata, San Andrés Tlalnehuayocan, Naolinco y Jilotepec.

MICRO-LOCALIZACIÓN.

La unidad habitacional se encuentra en la colonia Revolución, en la calle Zitacuaro

No. 1050 con una topografía que podría 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 dimensión y en su parte Este,

con un terreno de mayor área siendo su acceso por la calle antes mencionada.

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ESTUDIO DEL PROYECTO

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El proyecto consiste en una casa habitación de tres niveles: planta baja, planta alta y

la azotea; la construcción está destinada para interés social, con un cupo para

albergar, aproximadamente, de 4 a 5 personas en su totalidad y un automóvil en su

garage.

El proyecto abarca un área total de la superficie del terreno de 100.00m2, teniendo la

superficie de área construida de 113.91m2, formada por la planta baja con 58.16m2 y

en la planta alta con 55.75m2.

3.1.- ARQUITECTÓNICO.

Acceso a la casa habitación por la calle Zitacuaro, a través de una puerta de

comunicación que nos lleva a una pequeña zona jardinada y cochera con capacidad

para un solo vehículo.

Posteriormente, se localiza el acceso principal por otra puerta que nos lleva a una

pequeña sala con 2 ventanas con vista a la zona antes mencionada; la sala está

comunicada con el comedor, para después llegar a la zona de escaleras que nos

conducirá a la planta alta.

Siguiendo en la planta baja, se tiene una puerta de abanico que nos comunica a la

cocina, se tiene un baño completo y en la parte posterior, el patio de servicio. La

superficie útil de esta planta es de 58.16m2.

Se llega a la planta alta por la escalera antes mencionada, desembarcando a un

vestíbulo de comunicación, que permite accesar a las 2 recámaras de este nivel.

Continuando el recorrido en este nivel, a mano derecha, se tiene un baño común que

le da servicio a las 2 recámaras; una es la principal que tiene el siguiente mobiliario:

closets, cama matrimonial, y un balcón hacia la fachada principal de la casa, la otra

recámara tiene espacio para 2 camas individuales y closets. La superficie útil de esta

planta es de 55.75m2.

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ESTUDIO DEL PROYECTO

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La cubierta general de la planta alta está 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 iluminación cenital

al cubo de escalera y una base para tinaco. En el plano arquitectónico, se aprecia la

disposición de estas cubiertas en el corte longitudinal.

3.2.- PROPUESTA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL.

Al revisar los planos arquitectónicos, se observa que en la planta baja están

señalados los castillos (K) colocados a distancias no mayores de 3.00m de

separación entre cada uno de ellos, con base al RCDF; con excepción de los muros

de los ejes A3-B’3 y B’3-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 separación entre castillos. Los demás

muros de la casa, la separación 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 Técnica Complementaria para Diseño y Construcción

de Estructuras de Mampostería.

De la revisión 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 pasó al proyectista agregarlos.

Personalmente, escogería la opción b), ya que resultaría totalmente ilógico construir

una casa de dos niveles con castillos en uno solo debido a que el esfuerzo y la carga

que tendrían que resistir serían mayores, sin tomar en cuenta las losas de concreto y

acero.

3.3.- Normatividad.

Las piezas usadas en los elementos estructurales de mampostería deberán cumplir

con la Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE, con excepción de lo dispuesto para

el límite inferior del área neta de piezas huecas. En general, se deben aplicar las

siguientes normas:

NORMA PIEZA

C-6 Ladrillos y bloques cerámicos 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 volumétrico neto mínimo de las piezas, en estado seco, será el indicado en la

tabla:

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ESTUDIO DEL PROYECTO

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Peso volumétrico neto mínimo de piezas (seco)

TIPO DE PIEZA VALORES EN kN/m³ (kg/m³)

Tabique de barro recocido (13) 1300

Tabique de barro con huecos verticales (17) 1700

Bloque de concreto (17) 1700

Tabique de concreto (tabicón) (15) 1500

Las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras

de Mampostería (NTCM, Referencia 1) proporciona resistencias a compresión (f*m) y

cortante (v*) para las mamposterías 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 sílica y wv no menor de

1500kg/m3)

D. Tabique con huecos verticales, f*p > 120kg/cm2 (relación área neta-bruta no

menor de 0.45 con arcilla industrial).

E. Piedras naturales (piedra brasa, cimientos de mampostería).

Actualmente, en la construcción de vivienda se utilizan también los siguientes

materiales:

Bloque sílico calcáreo, compuesto de arena sílica y cal hidratada, cocido en

autoclaves bajo vapor y presión.

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 sintéticas).

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ESTUDIO DEL PROYECTO

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Piezas macizas.

Para fines de aplicación de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por

Sismo y de la Norma Técnica Complementaria para Diseño y Construcción de

Estructuras de Mampostería, se considerarán como piezas macizas aquéllas que

tienen en su sección transversal más desfavorable un área neta de por lo menos 75

por ciento del área bruta, y cuyas paredes exteriores no tienen espesores menores

de 20 mm. Para diseño por sismo, se usará Q = 2 cuando las piezas sean macizas;

se usará también cuando se usen piezas multiperforadas con refuerzo horizontal con

al menos la cuantía mínima y los muros estén confinados con castillos exteriores. Se

usará Q = 1.5 para cualquier otro caso.

Resistencia a compresión.

La resistencia a compresión se determinará para cada tipo de piezas de acuerdo con

el ensaye especificado en la norma NMX-C-036.

Para diseño, se empleará un valor de la resistencia, fp*, medida sobre el área bruta,

que se determinará como el que es alcanzado por lo menos por el 98 por ciento de

las piezas producidas.

Page 25: Ocho acosta

ESTUDIO DEL PROYECTO

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La resistencia de diseño se determinará con base en la información estadística

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 obtendrán al menos tres muestras, cada una de

diez piezas, de lotes diferentes de la producción. Las 30 piezas así obtenidas se

ensayarán en laboratorios acreditados por la entidad de acreditación reconocida en

los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. La resistencia de

diseño se calculará como:

__

fp

fp* = ---------------

1+2.5 cp

Donde,

__

fp media de la resistencia a compresión de las piezas, referida al área bruta; y

cp coeficiente de variación de la resistencia a compresión de las piezas.

El valor de cp no se tomará 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 fabricación mecanizada,

pero que no cuenten con un sistema de control de calidad, ni que 0.35 para piezas

de producción artesanal.

El sistema de control de calidad se refiere a los diversos procedimientos

documentados de la línea de producción de interés, incluyendo los ensayes rutinarios

y sus registros.

Para fines de estas Normas, la resistencia mínima a compresión de las piezas de la

Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE corresponde a la resistencia fp*.

Page 26: Ocho acosta

ESTUDIO DEL PROYECTO

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Materiales empleados.

I. Cemento hidráulico.

En la elaboración del concreto y morteros se empleará cualquier tipo de cemento

hidráulico que cumpla con los requisitos especificados en la norma NMX-C-414-

ONNCCE.

II. Cemento de albañilería.

En la elaboración de morteros se podrá usar cemento de albañilería que cumpla con

los requisitos especificados en la norma NMX-C-021.

III. Cal hidratada.

En la elaboración de morteros se podrá usar cal hidratada que cumpla con los

requisitos especificados en la norma NMX-C-003-ONNCCE.

IV. Agregados pétreos.

El tamaño máximo del agregado grueso o grava será 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 depósitos

limpios y cubiertos, para evitar el contenido de cloruros, sulfatos, materia orgánica o

altos contenidos de sólidos disueltos.

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ESTUDIO DEL PROYECTO

22

VI. Morteros.

Resistencia a compresión.

La resistencia a compresión del mortero, sea para pegar piezas o de relleno, se

determinará de acuerdo con el ensaye especificado en la norma NMX-C-061-

ONNCCE.

La resistencia a compresión del concreto de relleno se determinará del ensaye de

cilindros elaborados, curados y probados de acuerdo con las normas NMX-C-160 y

NMX-C-083-ONNCCE.

Para diseño, se empleará 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 diseño se calculará a partir de muestras del mortero, para pegar

piezas o de relleno, o del concreto de relleno por utilizar.

En caso de mortero, se obtendrán como mínimo tres muestras, cada una de al

menos tres probetas cúbicas. Las nueve probetas se ensayarán siguiendo la norma

NMX-C-061 ONNCCE. Las probetas se elaborarán, curarán y probarán de acuerdo

con las normas antes citadas. La resistencia de diseño será:

__

fj

fj* = ---------------

1+2.5 cj

Donde,

__

fj media de la resistencia a compresión de cubos de mortero; y

cj coeficiente de variación de la resistencia a compresión del mortero, no menor

que 0.2.

Mortero para pegar piezas.

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ESTUDIO DEL PROYECTO

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Los morteros que se empleen en elementos estructurales de mampostería deberán

cumplir con los requisitos siguientes:

1. Su resistencia a compresión será por lo menos de 4 MPa (40 kg/cm²).

2. Siempre deberán contener cemento en la cantidad mínima indicada.

3. La relación volumétrica entre la arena y la suma de cementantes se

encontrará entre 2.25 y 3. El volumen de arena se medirá en estado suelto.

4. Se empleará la mínima cantidad de agua que dé como resultado un mortero

fácilmente 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 elaboración de concretos, concretos de relleno y morteros de relleno se podrán

usar aditivos que mejoren la trabajabilidad y que cumplan con los requisitos

especificados en la norma NMX-C-255. No deberán 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, estará constituido por barras corrugadas, por malla

de acero, por alambres corrugados laminados en frío, o por armaduras soldadas por

resistencia eléctrica de alambre de acero para castillos y dalas, que cumplan con las

Normas Mexicanas correspondientes. Se admitirá el uso de barras lisas, como el

alambrón, únicamente en estribos, en mallas de alambre soldado o en conectores. El

diámetro mínimo del alambrón para ser usado en estribos es de 5.5 mm.

Se podrán utilizar otros tipos de acero siempre y cuando se demuestre a satisfacción

de la Administración su eficiencia como refuerzo estructural.

Page 29: Ocho acosta

ESTUDIO DEL PROYECTO

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El módulo de elasticidad del acero de refuerzo ordinario, Es, se supondrá igual a

2×105 MPa (2×106 kg/cm²).

Para diseño se considerará el esfuerzo de fluencia mínimo, f’y, establecido en las

Normas citadas y en este caso, se tomará el f’y=4200 kg/cm².

IX. Muros.

Confinados con cadenas y castillos de concreto armado, hechos con Tabique de

barro recocido, pegados con mortero tipo III, teniendo su proporción cemento-cal,

arena de 1:1/2:5 y su resistencia nominal en compresión de 40 kg/cm².

X. Castillos.

Ahogados en muros, usando armex y considerando el acero de refuerzo en castillos

de f’y=4200 kg/cm² y el concreto con un f’c=150 kg/cm².

XI. Sistema de losas.

Serán macizas con un peralte de 10cm apoyándose en los muros de carga y las

cadenas de concreto, teniendo su acero de refuerzo igual de f’y=4200 kg/cm².

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Análisis de la Estructura

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ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA

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DISEÑO ESTRUCTURAL.

El Método de Diseño por Resistencia requiere que en cualquier sección la resistencia

de diseño de un elemento sea mayor o igual que la resistencia requerida calculada

mediante las combinaciones de cargas mayores especificadas en el código.

El capítulo 13 del Reglamento ACI-318 proporciona dos métodos de análisis para

sistemas de losas en dos direcciones: el Método Directo de Diseño y el Método del

Marco Equivalente. En esta memoria, se empleará el segundo utilizando el

coeficiente de momento.

El Método Directo de Diseño se aplica si se cumplen las siguientes condiciones:

1) Debe haber tres o más 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 < ó = 3).

En esencia, el Método Directo de Diseño requiere el cálculo del momento total de

diseño (Mo) que se calcula por una sencilla expresión de momento estático.

Wu l2 ln2

Mo = ---------------

8

Wu = combinación factorizado de carga viva y carga muerta.

ln = claro libre medido desde el paño de los apoyos.

l2 = claro transversal.

Page 32: Ocho acosta

ANÁLISIS 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 instantáneas 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 diseñado,

pero principalmente sometidos a la suma total de todas las cargas existentes.

Page 33: Ocho acosta

ANÁLISIS 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- Plafón (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

Page 34: Ocho acosta

ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA

29

PESO DE MURO DE TABIQUE.

Acabado interiorAcabado exterior

Muro

Peso propio = (0.15)(2.52)(1800) = 680 kg/m

Page 35: Ocho acosta

Dimensionamiento y Armado de los

Elementos Estructurales

Page 36: Ocho acosta

DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

31

Page 37: Ocho acosta

DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

32

Page 38: Ocho acosta

DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

33

Page 39: Ocho acosta

DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

34

Page 40: Ocho acosta

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

área de Vs 3/8= 0.71 cm2

área de Vs 1/2= 1.26 cm2

Se divide el área final (Af) entre el área de las varillas (Av) para obtener el # de Vs:

No de Vs= 7.043/0.71= 9.9207 por lo tanto, serán 10 Vs.

No de Vs= 7.043/1.26= 5.5902 por lo tanto, serán 6 Vs.

Para los estribos, tomamos la siguiente formula de las Normas Técnicas Complementarias:

1.5 Fr b d √f'c* = 1.5*0.8*20*27.5*√160= 8348.3 kg

Page 41: Ocho acosta

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 pequeña la base, se utiliza la mínima 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 pequeña la altura, se utiliza la mínima 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.

Page 42: Ocho acosta

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 pequeña la base, se utiliza la mínima 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 pequeña la altura, se utiliza la mínima 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

Page 43: Ocho acosta

DIMENSIONAMIENTO Y ARMADOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

38

b=A/L 0.057/2.2 = 0.0260 m

Sabiendo que la base mínima es de 60cm, su altura dará 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 mínima es de 60cm, su altura dará 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 mínima es de 60cm, su altura dará igual a la del eje 1', por lo cual se

propone el cimiento: C-2.

Page 44: Ocho acosta

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 mínima es de 60cm, su altura dará igual a la del eje 1', por lo cual se

propone el cimiento: C-2.

También se propone para el Eje B, C y D, ya que son de menor carga pero de misma longitud.

Page 45: Ocho acosta

Planos Constructivos

Page 46: Ocho acosta

PLANOS CONSTRUCTIVOS

41

Page 47: Ocho acosta

PLANOS CONSTRUCTIVOS

42

Page 48: Ocho acosta

PLANOS CONSTRUCTIVOS

43

1) PLANO 01.

1.1. Planos Arquitectónicos.

(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 Eléctricos.

(a) Planta baja.

(b) Planta alta.

(c) Cuadro de cargas.

2.3. Planos Estructurales.

(a) Planta de cimentación.

(b) Detalles.

Page 49: Ocho acosta

Conclusion

Page 50: Ocho acosta

CONCLUSIÓN

45

A partir de los planos que fueron proporcionados, es que se comenzó a hacer el

cálculo de la casa habitación aplicando los conocimientos aprendidos durante la

carrera profesional. Cabe mencionar que la casa fue construida en el año de 2007,

por lo que varias normas o reglas que actualmente existen, en ese año todavía no se

tomaban en cuenta como la longitud máxima entre muros para que existan castillos o

columnas, que aunque aquí la máxima es de 3.45m, no afecta a la construcción.

En dicha memoria, se cumple con las especificaciones del Reglamento de

Construcciones del Distrito Federal del año 2008 (un año posterior a la obra) y sus

respectivas Norma Complementarias, tanto para las condiciones de servicio como de

carga última.

Los cimientos marcados en los planos marcan que su base y altura son 20cm más

que los resultados que salieron en el cálculo, 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 construcción.

Como dato, al momento de haber ido a conseguir fotografías de la casa habitación,

se observó que la casa sufrió algunos cambios en la fachada, ya que en lugar de ser

un portón para automóvil y una puerta de acceso, se encontró solo el portón. En la

planta alta, de lo único que diferente que se vio fue que en vez de tener dos

ventanas, en realidad solo es una más una puerta que da hacia el balcón pero esto,

en nada influyo en el trabajo (anexo una foto que demuestra este cambio).

Page 51: Ocho acosta

CONCLUSIÓN

46

Al haber finalizado este trabajo, se recordaron varios temas que no se habían tratado

en mucho tiempo y a la vez, se aprendieron nuevas con el avance del proyecto por lo

que queda una satisfacción de haber usado los conocimientos antes de salir a la

práctica profesional para quedarse sin dudas de lo experimentado en estos últimos

años de estudios universitario

Page 52: Ocho acosta

8.- BIBLIOGRAFÍA.

47

I. Olvera López, Alfonso. Análisis, Cálculo y Diseño de Edificios. Edit. CECSA.

II. Marshall, W. y Nelson, H. (1995). Estructuras. México D. F., México:

Alfaomega GrupoEditor, S.A. de C.V.

III. Edificaciones de Mampostería para Vivienda. Sociedad Mexicana de Ing. Est.

A.C. (1999). Fundación ICA, A.C.

IV. Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, 2008.

V. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de

Estructuras de Mampostería.

VI. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de

Estructuras de Concreto.