UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR FACULTAD DE ...

UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

Trabajo de Titulación previa a la obtención del Título de Ingeniero

Civil

Análisis comparativo del diseño estructural de un proyecto de vivienda en

hormigón armado aplicando las Normas del Código Ecuatoriano de

Construcción (CEC 2002) y la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC

2015)

Autor: Marco Vinicio Canchig Cola

Director: Msc. Ing. Juan Carlos Moya

Quito, Octubre del 2016

iv

DEDICATORIA

A mi amada esposa Lidia Cáceres por alentarme en este largo camino, su

comprensión y apoyo incondicional ha sido el impulso necesario para cumplir este

sueño.

A mi hijo Matías, ya que con su llegada trajo alegría a mi vida, su crecimiento diario

se ha convertido en el motor para seguir siempre adelante.

A mis Padres por su ayuda, por su amor y cariño a mi persona y familia. Su fe en

Dios y su empuje en las cosas que emprenden, me han motivado para culminar

esta nueva etapa.

v

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios porque sus promesas han estado presentes en cada paso de mi

vida, sin su bendición esto no hubiera sido posible.

A mis hermanos y a mi familia política su preocupación y cariño hacia mi familia

se ve reflejada en la expectativa de este triunfo que es también de ustedes.

A mis amigos y compañeros de aulas que conmigo empezaron este largo proceso

en especial a Juan Carlos Soria, gracias por tu apoyo y guía en los aspectos

técnicos de este trabajo.

A la Universidad Internacional del Ecuador (UIDE) gracias por abrirnos las puertas

y guiarnos sabiamente para completar este proceso.

vi

ÍNDICE

CAPÍTULO I ........................................................................................................... 1

1.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1

1.2 ANTECEDENTES ....................................................................................... 1

1.3 EL PROBLEMA ........................................................................................... 6

1.4 OBJETIVOS ................................................................................................ 7

1.4.1 Objetivo General ............................................................................ 7

1.4.2 Objetivos Específicos ..................................................................... 7

1.5 JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 8

1.5.1 Justificación Práctica ...................................................................... 8

1.5.2 Justificación Relevancia Social ........................................................ 9

1.6 HIPÓTESIS O IDEA A DEFENDER .......................................................... 11

1.6.1 Hipótesis o idea a defender ........................................................... 11

1.6.2 Variable Independiente .................................................................. 12

1.6.3 Variable Dependiente .................................................................... 13

CAPÍTULO II ........................................................................................................ 14

2. MARCO REFERENCIAL ............................................................................... 14

2.1 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................ 14

2.1.1 Abreviaturas ..................................................................................... 14

2.1.2 Definiciones ...................................................................................... 14

2.2 MARCO TEÓRICO .................................................................................... 15

2.2.1 Sismicidad Histórica ......................................................................... 15

2.2.2 Diseño Sismo Resistente .................................................................. 21

2.2.2.1 Ingeniería Sísmica ..................................................................... 22

2.2.2.2 Fuerzas Sísmicas ...................................................................... 23

2.2.2.3 Zonificación sísmica y factor Z ................................................... 24

vii

2.2.2.4 Tipos de perfiles de suelo para diseño sísmico. ......................... 25

2.2.2.5 Coeficiente de ampliación del suelo en un periodo corto (Fa) .... 26

2.2.2.6 Desplazamiento para diseño de roca (Fd) ................................. 26

2.2.2.7 Comportamiento no lineal de los suelos (Fs) ............................. 27

2.2.2.8 Espectros Elásticos de Diseño (Sa) ........................................... 27

2.2.2.9 Espectros elásticos de diseño en desplazamiento (Sd) ............. 29

2.2.2.10 Categoría del edificio y componente de importancia (I) ............ 30

2.2.2.11 Límites permisibles de las derivas de pisos (ΔM) ..................... 30

2.2.2.12 Configuración estructural ......................................................... 30

2.2.2.13 Irregularidades y coeficiente de configuración estructural ........ 32

2.2.2.14 Cortante basal de diseño V ...................................................... 32

2.2.2.15 Determinación del periodo de vibración Ta .............................. 33

2.2.2.16 Ductilidad y factor de reducción de resistencia sísmica R ........ 34

2.2.2.17 Distribución vertical de las fuerzas sísmicas laterales .............. 35

2.2.3 Comportamiento Estructural ............................................................. 35

2.2.4 Tipos de Losas ................................................................................. 36

2.2.4.1 Losas en una dirección o unidireccionales .................................... 37

2.2.4.2 Losas en dos direcciones o bidireccionales ................................... 38

2.2.4.3 Altura de losa (h) ........................................................................... 39

2.2.5 Estudios de Factibilidad .................................................................... 40

2.2.6 Costos en la Construcción ................................................................ 41

2.2.6.1 Precio ............................................................................................ 41

2.2.6.2 Costos ........................................................................................... 42

2.2.7 Presupuesto de Obra ........................................................................ 42

2.2.7.1 Especificaciones Técnicas.- .......................................................... 43

2.2.7.2 Volúmenes de Obra.- .................................................................... 43

2.2.7.3 Precios Unitarios.- ......................................................................... 43

viii

2.2.8 Programación de obra ...................................................................... 44

2.2.9 Cronograma Valorado: ..................................................................... 45

2.2.10 Cuantías y costos de materiales ....................................................... 45

2.3 FUNDAMENTO LEGAL .............................................................................. 45

2.3.1 Antecedentes.................................................................................... 45

2.3.2 La Oficialización ............................................................................... 46

CAPÍTULO III ....................................................................................................... 48

3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN PROYECTO DE VIVIENDA EN HORMIGÓN

ARMADO ............................................................................................................. 48

3.1. METODOLOGÍA ........................................................................................ 48

3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................. 49

3.2.1. Ubicación .......................................................................................... 49

3.2.2. Descripción de la Zona ..................................................................... 49

3.2.3. Planteamiento Arquitectónico ........................................................... 50

3.3. DISEÑO ESTRUCTURAL ......................................................................... 51

3.3.1. Diseño de la Cimentación ................................................................. 51

3.3.2. Propuesta Estructural ....................................................................... 51

3.3.3. Normas Base .................................................................................... 52

3.3.4. Datos Generales para el Diseño ....................................................... 53

3.3.5. Prediseño de Losas .......................................................................... 53

3.3.5.1. Importancia ................................................................................ 53

3.3.5.2. Predimensionamiento................................................................. 54

3.3.5.3. Resumen de alturas de losa para el proyecto ............................ 56

3.3.6. Determinación de Cargas ................................................................. 56

3.3.6.1. Carga Muerta (D) ....................................................................... 56

3.3.6.2. Carga Viva (L) ............................................................................ 58

3.3.6.3. Carga Total (W).......................................................................... 59

ix

3.3.6.4. Combinaciones de Carga ........................................................... 60

3.3.7. Determinación del Cortante Basal de Diseño Según CEC 2002 ....... 61

3.3.7.1. Período de Vibración (T) ............................................................ 61

3.3.7.2. Zonas sísmicas y valores de factor (Z) ....................................... 61

3.3.7.3. Coeficiente de Suelo (S y Cm) ................................................... 62

3.3.7.4. Factor de Importancia (I) ............................................................ 62

3.3.7.5. Coeficiente de Configuración en Planta (Фpi) ............................. 63

3.3.7.6. Coeficiente de Configuración en Elevación (ФEi) ....................... 63

3.3.7.7. Coeficiente de Reducción de Respuesta Estructural (R) ............ 64

3.3.7.8. Calculo del Coeficiente (C) ......................................................... 64

3.3.7.9. Cortante Basal de Diseño (V) ..................................................... 65

3.3.7.10. Calculo del Peso (W) ................................................................. 65

3.3.7.11. Resumen del corte basal aplicado al proyecto integrado............ 65

3.3.7.12. Espectro Sísmico Elástico .......................................................... 66

3.3.8. Determinación del Cortante Basal de Diseño Según NEC 2015 ....... 69

3.3.8.1. Resumen del Cortante Basal (proyecto integral) ........................ 69

3.3.8.2. Cortante Basal de Diseño (V) ..................................................... 69

3.3.8.3. Cálculo del Peso (W) ................................................................. 70

3.3.8.4. Espectro Sísmico Elástico según el NEC 2015 .......................... 70

3.3.9. Prediseño de Columnas ................................................................... 72

3.3.10. Prediseño de Vigas........................................................................... 73

3.3.11. Prediseño de Zapatas ....................................................................... 75

3.3.12. Resumen del prediseño de columnas y vigas aplicado al proyecto

integral. ........................................................................................................ 76

3.3.13. Análisis Estructural ........................................................................... 77

3.3.13.1. Modelación computarizada ........................................................ 77

3.3.13.2. El Programa Etabs ..................................................................... 78

x

3.3.13.3. Fórmulas y normas utilizadas ..................................................... 80

3.3.13.4. Sistemas estructurales de hormigón armado ............................. 81

3.3.13.5. Cortante basal ............................................................................ 83

3.3.13.6. Inercia de las secciones agrietadas............................................ 83

3.3.13.7. Deriva de piso ............................................................................ 84

3.3.13.8. Modos de vibración .................................................................... 86

3.3.13.9. Diseño a flexión.......................................................................... 88

3.3.13.10.Secciones finales ....................................................................... 90

3.3.14. Cuantías ........................................................................................... 90

3.3.14.1. Empalmes por Traslapo ............................................................. 90

3.3.14.2. Refuerzo transversal .................................................................. 91

3.3.14.3. Cuantías casa de dos pisos ....................................................... 93

3.3.14.4. Cuantías casa de tres pisos ....................................................... 97

3.3.14.5. Cuantías edificio de departamentos ......................................... 101

3.3.15. Costos en la Construcción .............................................................. 105

3.3.15.1. Precios unitarios....................................................................... 105

3.3.15.2. Volúmenes de obra .................................................................. 110

3.3.15.3. Presupuesto referencial ......................................................... 1101

3.3.15.4. Costo de la estructura por m2 de construcción ...................... 1102

CAPÍTULO IV ..................................................................................................... 113

4. PROCESAMIENTO DE DATOS ................................................................. 113

4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS ...................... 113

4.1.1. Coeficiente de reducción de respuesta estructural (R).................... 113

4.1.2. Cortante Basal (V) .......................................................................... 114

4.1.3. Derivas ........................................................................................... 115

4.1.4. Presupuesto ................................................................................... 116

CAPÍTULO V...................................................................................................... 119

xi

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 119

5.1. CONCLUSIONES .................................................................................... 119

5.2. RECOMENDACIONES ................................................................... 124

5.3. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................... 126

xii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Ubicación de la Industria de la Construcción en el PIB 2014 .............................................. 2

Tabla 2: Cuadro porcentual de la actividad económica dentro de la construcción ............................ 4

Tabla 3: Escala Mercalli .................................................................................................................. 16

Tabla 4: Valores del factor Z en función de la zona sísmica adoptada ........................................... 24

Tabla 5: Clasificación de los perfiles del suelo ................................................................................ 25

Tabla 6: Tipo de suelo y factores de sitio Fa ................................................................................... 26

Tabla 7: Tipo de suelo y factores de sitio Fd ................................................................................... 26

Tabla 8: Tipo de suelo y factores del comportamiento inelástico del suelo Fs ................................ 27

Tabla 9: Cuadro resumen de valores de ƞ y r ................................................................................ 29

Tabla 10: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura ........................................................ 30

Tabla 11: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de piso ........................ 30

Tabla 12: Coeficientes de irregularidad en planta ........................................................................... 32

Tabla 13: Coeficientes de irregularidad en elevación ...................................................................... 32

Tabla 14: Componentes del periodo de vibración Ta ...................................................................... 33

Tabla 15: Coeficiente de reducción de respuesta estructural R ...................................................... 34

Tabla 16: Datos generales para el diseño estructural ..................................................................... 53

Tabla 17: Espesores de losa para el proyecto integral .................................................................... 56

Tabla 18: Calculo de pesos propios para carga muerta .................................................................. 58

Tabla 19: Cargas Vivas ................................................................................................................... 59

Tabla 20: Cargas Vivas, edificio de departamentos ........................................................................ 59

Tabla 21: Cargas Vivas, casas de dos y tres pisos ......................................................................... 60

Tabla 22: Combinaciones de Carga ACI-318-08 ............................................................................. 60

Tabla 23: Combinaciones de Carga NEC y CEC ............................................................................ 61

Tabla 24: Determinación de T ......................................................................................................... 61

Tabla 25: Determinación de Z ......................................................................................................... 61

Tabla 26: Determinación de S y Cm ................................................................................................ 62

Tabla 27: Determinación I ............................................................................................................... 62

Tabla 28: Determinación de Фpi ...................................................................................................... 63

Tabla 29 Determinación de ФEi ...................................................................................................... 63

Tabla 30: Determinación de R ......................................................................................................... 64

Tabla 31: Determinación de W según CEC - 2002 .......................................................................... 65

Tabla 32: Resumen corte basal proyecto integrado según CEC- 2002 ........................................... 66

Tabla 33: Factores para la obtención del cortante basal según NEC 2015 ..................................... 69

Tabla 34: Determinación de W según NEC - 2015 .......................................................................... 70

Tabla 35: Predimensionamiento para cálculo estructural del Proyecto Integrado ........................... 76

Tabla 36: Rango de solicitaciones para comportamiento estructural .............................................. 81

Tabla 37: Resumen del Cortante Basal ........................................................................................... 83

Tabla 38: Resumen de Derivas para Casas de 2 pisos .................................................................. 84

xiii

Tabla 39: Resumen de Derivas para Casas de 3 pisos .................................................................. 84

Tabla 40: Resumen de Derivas para Edificio de Departamentos .................................................... 85

Tabla 41: Masa Participante ............................................................................................................ 86

Tabla 42: Periodos y modos de vibración para casas de 2 pisos .................................................... 87

Tabla 43: Periodos y modos de vibración para casas de 3 pisos .................................................... 87

Tabla 44: Periodos y modos de vibración para edificio de departamentos ..................................... 87

Tabla 45: Secciones finales del proyecto ........................................................................................ 90

Tabla 46: Porcentaje de incremento de empalme por traslapo ....................................................... 91

Tabla 47: Resumen del cálculo de cuantías para una casa de dos pisos ....................................... 96

Tabla 48: Resumen del cálculo de cuantías para una casa de tres pisos ..................................... 100

Tabla 49: Resumen del cálculo de cuantías para el edificio de departamentos ............................ 104

Tabla 50: Cubicación de estructura casa de dos pisos ................................................................. 110

Tabla 51: Cubicación de estructura casa de tres pisos ................................................................. 110

Tabla 52: Cubicación de estructura edificio de departamentos ..................................................... 111

Tabla 53: Presupuestos para rubros de estructura obtenidos del CEC-2002 y NEC-2015 ........... 111

Tabla 54: Costo de la estructura por m2 de construcción ............................................................. 112

Tabla 55: Factor R proyecto integral ............................................................................................. 113

xiv

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Ubicación de la Industria de la Construcción en el PIB 2014 ............................................ 3

Gráfico 2: Participación de la Industria de la Construcción en el PIB Nacional ................................. 3

Gráfico 3: Actividad Económica......................................................................................................... 4

Gráfico 4: Supra Ordinación de Variable Independiente ................................................................. 12

Gráfico 5: Supra Ordinación de Variable Dependiente .................................................................... 13

Gráfico 6: Losa en una dirección o unidireccionales ....................................................................... 37

Gráfico 7: Losa en dos direcciones o bidireccionales ...................................................................... 38

Gráfico 8: Losa en dos direcciones ................................................................................................. 39

Gráfico 9: Pasos para ejecución de un proyecto ............................................................................. 44

Gráfico 10: Ubicación del proyecto .................................................................................................. 49

Gráfico 11: Implantación de cubiertas ............................................................................................. 50

Gráfico 12: Corte fachada sur ......................................................................................................... 51

Gráfico 13: Losa tipo bloque de departamentos .............................................................................. 54

Gráfico 14: Planta y corte de losa alivianada en dos direcciones.................................................... 57

Gráfico 15: Detalle de mampostería para cálculo de peso propio ................................................... 57

Gráfico 16: Espectro Sísmico Elástico CEC - 2002 ......................................................................... 66

Gráfico 17: Espectro Sísmico CEC-2002 ........................................................................................ 67

Gráfico 18: Espectro Sísmico Elástico CEC-2002 ........................................................................... 68

Gráfico 19: Espectro Sísmico Elástico según NEC-2015 ................................................................ 70

Gráfico 20: Comparación del Factor R .......................................................................................... 114

Gráfico 21: Presupuestos obtenidos de CEC-2002 y NEC-2015 .................................................. 114

Gráfico 22: Derivas obtenidos para CEC-2002 y NEC-2015 ......................................................... 115

Gráfico 23: Comparación de costos de estructura para la casa de dos pisos ............................... 116

Gráfico 24: Comparación de los costos de estructura para la casas de tres pisos ....................... 117

Gráfico 25: Comparación de los costos de estructura para el edificio de departamentos ............. 117

Gráfico 26: Comparación del presupuesto total entre CEC 2002 y NEC 2015 ............................ 118

Gráfico 27: Costo De la estructura por m2 de construcción .......................................................... 118

xv

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Número de permisos de construcción por tipo de uso ....................................................... 5

Figura 2: Número de permisos de construcción por tipo de material predominante........................ 10

Figura 3: Sísmico - Cinturón de Fuego del Pacifico ........................................................................ 15

Figura 4: Esquema de límites de placas para el Ecuador ............................................................... 17

Figura 5: Mapa de sismicidad histórica (1541-1986) e instrumental (1987-2008). .......................... 18

Figura 6: Mapa de los sismos mayores registrados instrumentalmente en el Ecuador desde 1900

........................................................................................................................................................ 19

Figura 7: Ecuador zonas sísmicas para propósito de diseño y valor de factor de zona Z1 ............. 24

Figura 8: Espectro sísmico elástico de aceleraciones que representa el sismo de diseño ............. 27

Figura 9: Espectro elástico de diseño de aceleraciones ................................................................. 28

Figura 10: Espectro elástico de diseño en desplazamientos ........................................................... 29

Figura 11: Configuraciones estructurales recomendadas ............................................................... 31

Figura 12: Configuraciones estructurales no recomendadas .......................................................... 31

Figura 13: Determinación del cortante basal de diseño V ............................................................... 33

Figura 14: Determinación del periodo de vibración Ta .................................................................... 33

Figura 15: Distribución vertical de las fuerzas sísmicas laterales................................................... 35

Figura 16: Alturas o espesores para losas en una dirección ........................................................... 38

Figura 17: Espesores mínimos e losas sin vigas interiores ............................................................. 39

Figura 18: Programa Etabs 2015 .................................................................................................... 78

Figura 19: Comandos generales del programa Etabs ..................................................................... 79

Figura 20: Clasificación de edificios de hormigón armado .............................................................. 81

Figura 21: Esquema conceptual de análisis de la NEC-SE-HM ...................................................... 82

Figura 22: Deformación en vigas rectangulares .............................................................................. 88

Figura 23: Resistencia de diseño a flexión casas de 2 y 3 pisos..................................................... 89

Figura 24: Resistencia de diseño a flexión edifico de departamentos ............................................. 89

Figura 25: Empalme por traslapo según normativa ecuatoriana ..................................................... 91

Figura 26: Refuerzo transversal según normativa ecuatoriana ....................................................... 92

Figura 27: Armado de una viga para una casa de dos pisos según (CEC 2002 Y NEC 2015) ....... 93

Figura 28: Áreas de acero según CEC 2002 para Casa 2 Pisos .................................................... 94

Figura 29: Áreas de acero según NEC 2015 para Casa 2 Pisos .................................................... 95

Figura 30: Armado de una viga para una casa de tres pisos según (CEC 2002 Y NEC 2015) ....... 97

Figura 31: Áreas de acero según CEC 2002 para Casa 3 Pisos .................................................... 98

Figura: 32 Áreas de acero según NEC 2015 para Casa 3 Pisos .................................................... 99

Figura 33: Armado de una viga para el edificio de departamentos según (CEC 2002 Y NEC 2015)

...................................................................................................................................................... 101

Figura 34: Áreas de acero según CEC 2002 para Edificio de Departamentos .............................. 102

Figura 35: Áreas de acero según NEC 2015 para Edificio de Departamentos .............................. 103

Figura 36: Precios unitarios para estructura .................................................................................. 106

xvi

Figura 37: Precio unitario del acero de refuerzo............................................................................ 107

Figura 38: Precio unitario del hormigón simple F’c = 240 kg/cm2 ................................................. 108

Figura 39: Precio unitario del hormigón simple F’c = 280 kg/cm2 ................................................. 109

xvii

ÍNDICE DE EJEMPLOS

Ejemplo 1: Estructura del precio...................................................................................................... 41

Ejemplo 2: Estructura del costo ....................................................................................................... 42

Ejemplo 3: Estructura del precio unitario ......................................................................................... 44

Ejemplo 4: Cálculo para la obtención de la altura de una losa en dos direcciones ......................... 55

Ejemplo 5: Prediseño de Columna para el Edificio de Departamentos ........................................... 72

Ejemplo 6: Prediseño de Viga para el Edificio de Departamentos .................................................. 73

Ejemplo 7: Predimensionamiento de Zapata Edificio de Departamentos ........................................ 76

xviii

ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1: Determinación de C ..................................................................................................... 64

Ecuación 2: Determinación de V según CEC - 2002 ....................................................................... 65

Ecuación 3: Determinación de V según NEC - 2015 ....................................................................... 70

xix

RESUMEN

Análisis comparativo del diseño estructural de un proyecto de vivienda en

hormigón armado aplicando las Normas del Código Ecuatoriano de

Construcción (CEC 2002) y la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC

2015)

Los últimos sismos suscitados en nuestro país han generado gran preocupación y

expectativa en la sociedad ecuatoriana con respecto a la vulnerabilidad de las

edificaciones vinculadas a futuros eventos sísmicos. Desde el año 2011, el Estado

Ecuatoriano ha procurado normalizar la calidad de las edificaciones diseñadas y

construidas en las diferentes regiones del país, para esto se crea el Comité

Ejecutivo de la Norma Ecuatoriana de Construcción NEC, que es la entidad

encargada de reunir los requisitos mínimos para el diseño y construcción de

edificaciones.

Antes de la publicación de la NEC, en nuestro país desde el año 1993 se utilizaba

en los trabajos de diseño estructural el Código Ecuatoriano de la Construcción CEC,

siendo este una adaptación a nuestro medio del ACI 318 norma americana del

American Concrete Institute. La misma que ha sido y es el referente para el diseño

de hormigón armado en el Ecuador.

Al entrar en vigencia la NEC, en el sector de la construcción nacional, se empezó

a promulgar cifras del incremento en geometría, acero de refuerzo y hormigón al

utilizar la NEC en comparación del CEC.

Este trabajo realiza un estudio comparativo para detectar las diferencias que el

CEC y la NEC propinan en sus diseños, desde: el aspecto sísmico, regularidad y

altura de las edificaciones, la geometría sugerida, las cuantías resultantes y los

costos que a la postre reflejarán si existe o no incremento con relación a la norma

vigente.

xx

SUMMARY

Comparative analysis of the structural design of a housing project using

reinforced concrete Ecuadorian Standards Building Code (CEC 2002) and

the Ecuadorian Standard Construction (NEC 2015)

Recent earthquakes caused in our country have generated high concern and

expectation in Ecuadorian society regarding to the vulnerability of buildings linked

to future seismic events. Since 2011, the Ecuadorian government has sought to

standardize the quality of buildings designed and built in different regions of the

country, for this the Executive Committee of the Ecuadorian Standard Construction

NEC, which is the entity to qualify for the design and construction of buildings.

Before the publication of the NEC, in our country since 1993 was used in the work

of structural design the Ecuadorian Code of Construction CEC, this being an

adaptation to our environment ACI 318 American standard of American Concrete

Institute. It has been and is the benchmark for the design of reinforced concrete in

Ecuador.

Upon entering the NEC force in the domestic construction sector, it began to enact

figures increased geometry, reinforcing steel and concrete when is using the NEC

compared the CEC.

This paper makes a comparative study to detect differences between the CEC and

NEC provide in their designs since the seismic aspect, regularity and height of

buildings, the suggested geometry, the resulting amounts and costs that ultimately

reflect whether there or no increase from the current norm.

1

CAPÍTULO I

1.1 INTRODUCCIÓN

El comportamiento estructural de las edificaciones existentes en caso de sismos,

ha preocupado al estado, gobiernos descentralizados y municipios en los últimos

años, esto debido al peligro inminente de que el Ecuador soporte un evento sísmico

considerable, como los registrados en años pasados que han destruido ciudades

enteras, dejando miles de personas muertas y cuantiosos daños económicos.

La propuesta del actual gobierno, apunta a estandarizar un modelo de norma

de construcción, que promueva la utilización de la misma, en procura de minimizar

daños en las nuevas edificaciones y sobre todo salvaguardar vidas humanas en

futuros eventos sísmicos.

Dentro de este contexto, vemos como es importante realizar estudios enfocado

al análisis del costo final que tienen las construcciones aplicando esta nueva norma,

para tratar de establecer una comparación del incremento entre los modelos de

diseño que se aplicaron antes y después de la mencionada norma, así como

proyectar el costo por metro cuadrado de construcción y relacionarlo en base a la

incidencia que tendrían las cuantía de materiales de construcción como son el

hierro y el hormigón.

1.2 ANTECEDENTES

La construcción a nivel mundial es sin duda uno de los sectores que más

contribuyen al crecimiento y desarrollo de una sociedad, proveyendo de materias

primas y servicios que buscan satisfacer las necesidades de las personas a través

de la creación de infraestructura básica como: carreteras, puentes, hospitales,

unidades educativas, proyectos de vivienda, plantas de agua potable, plantas de

tratamiento de aguas residuales, centrales hidroeléctricas, refinerías, puertos

marítimos, etc., que contribuyen a la generación de valor agregado y creación de

fuentes de trabajo.

2

En el Ecuador la decisión del gobierno en declarar en emergencia sectores

estratégicos y la inversión dada a los excedentes del aumento del precio del barril

de petróleo en infraestructura, ha convertido a la construcción en uno de los ejes

fundamentales en la economía nacional como vemos a continuación.

Tabla 1: Ubicación de la Industria de la Construcción en el PIB 2014

Fuente: Banco Central del Ecuador 2014 Elaborado: Canchig Marco a partir de IEM 442 PIB

La Construcción al finalizar el 2014 se ubica en el tercer puesto, dentro de los

sectores industriales del país con un 11.06%, del PIB, solo por debajo de la

Manufactura que ocupa el 13.02% y el Petróleo y Minas con el 12.72%.

Ubicación INDUSTRIAPREVISION EN

MILES DE

DOLARES

%

1Manufactura (excepto refinación de

petróleo)12,545,788 13.02%

2 Petróleo y minas 12,253,963 12.72%

3 Construcción 10,656,187 11.06%

4 Comercio 10,303,051 10.69%

5Enseñanza y Servicios sociales y de

salud8,011,246 8.31%

6Agricultura, ganadería, caza y

silvicultura7,931,101 8.23%

7Actividades profesionales, técnicas y

administrativas7,129,230 7.40%

8Administración pública, defensa; planes

de seguridad social obligatoria6,572,190 6.82%

9 Otros Servicios (1) 6,364,815 6.61%

10 Transporte 4,463,222 4.63%

11 Actividades de servicios financieros 2,884,221 2.99%

12 Correo y Comunicaciones 2,205,861 2.29%

13 Alojamiento y servicios de comida 2,119,071 2.20%

14 Suministro de electricidad y agua 1,085,954 1.13%

15 Pesca (excepto camarón) 610,045 0.63%

16 Acuicultura y pesca de camarón 550,329 0.57%

17 Servicio doméstico 410,634 0.43%

18 Refinación de Petróleo 258,198 0.27%

96,355,106 100.00%TOTAL

PRODUCTO INTERNO BRUTO (PIB) ECUADOR AÑO 2014

3

Gráfico 1: Ubicación de la Industria de la Construcción en el PIB 2014

Fuente: Banco Central del Ecuador 2014

Elaborado: Canchig Marco a partir de IEM 442 PIB

Gráfico 2: Participación de la Industria de la Construcción en el PIB Nacional

Fuente: Banco Central del Ecuador 2014 Elaborado: Canchig Marco a partir de IEM 442 PIB

12,5

45,7

88

12,2

53,9

63

10,6

56,1

87

10,3

03,0

51

8,01

1,24

6

7,93

1,10

1

7,12

9,23

0

6,57

2,19

0

6,36

4,81

5

4,46

3,22

2

2,88

4,22

1

2,20

5,86

1

2,11

9,07

1

1,08

5,95

4

610,

045

550,

329

410,

634

258,

198

02,000,0004,000,0006,000,0008,000,000

10,000,00012,000,00014,000,000

Man

ufa

ctu

ra…

Pet

róle

o y

min

as

Co

nst

rucc

ión

Co

mer

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ñan

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…

Agr

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ades

…

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…

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Serv

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do

més

tico

Ref

inac

ión

de

Pet

róle

o

PIB ECUADOR PBI ECUADOR AÑO 2014 PREVISION EN MILES DE DOLARES

4

Según la publicación No. 10 de la Revista Infoeconomía (INEC 12-12-2012), en

el Ecuador existen 14.366 establecimientos relacionados a la Industria de la

Construcción dividas de la siguiente manera.

Tabla 2: Cuadro porcentual de la actividad económica dentro de la construcción

ACTIVIDAD ECONOMICA CANTIDAD %

Fabricación de productos metálicos, de hierro y acero 6.562 45,7%

Actividades especializadas de construcción 2.053 14,3%

Fabricación de cemento, cal y artículos de hormigón 2.001 13,9%

Extracción de madera y piezas de carpintería para

construcciones1.912 13,3%

Venta al por mayor de materiales para la construcción 910 6,3%

Construcción de proyectos, edificios, carreteras y

obras de ingeniería civil778 5,4%

Fabricación de equipo eléctrico, bombas, grifos y

válvulas 150 1,0%

TOTAL 14.366 100,0%

Fuente: INEC 12-12-2014 Elaborado: Canchig Marco a partir de REVISTA INFOECONOMÍA No. 10

Gráfico 3: Actividad Económica

Fuente: INEC 12-12-2014 Elaborado: Canchig Marco a partir de REVISTA INFOECONOMÍA No. 10

6,562

2,053 2,001 1,912

910 778150

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Fab

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ció

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2)

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grif

os

y vá

lvu

las

(3)

ACTIVIDAD ECONOMICA EN MILES

5

Como vemos la actividad de la construcción es uno de los sectores que mayor

demanda de materia prima y mano de obra genera dentro de la producción

nacional, por ser uno de los sectores que más ha crecido en los últimos años, la

demanda de vivienda está generando grandes expectativas dentro del mercado

nacional, lo que empuja al Gobierno, promotores y constructores a dar soluciones

viables y económicamente rentables que satisfagan los requerimientos de los

estratos de la población a los que están dirigidos, en cuanto a: seguridad, calidad y

costos.

Es importante recalcar que de los 33.385 permisos de construcción registrados

hasta el año 2013, el 89.65% corresponden a construcciones nuevas, lo cual es

insuficiente para cubrir la demanda de vivienda actual proyectada a un 30.9% de

los 3.9 millones de hogares construidos (Según datos del MIDUVI).

Figura 1: Número de permisos de construcción por tipo de uso

Fuente: INEC (Encuesta de Edificaciones año 2013)

De aquí la importancia en entender la problemática social en el sector de la

construcción, para proponer de manera oportuna, indicadores técnicos y reales,

que reflejen la realidad de la construcción de edificaciones principalmente en la

ciudad de Quito.

6

Está investigación por lo tanto pretende aportar de forma teórica y práctica a

todos los involucrados en la construcción de vivienda, primero en identificando las

diferencias que existen entre las normas CEC 2002 y NEC 2015, tabulando los

cambios y proponiendo resultados viables a nivel estructural para luego agrupar

estos resultados en tablas que sean indicadores aproximados de lo que se pretenda

1.3 EL PROBLEMA

El sismo ocurrido en Quito el 12 de agosto del 2014 tuvo una magnitud de 5.7

grados en la escala de Richter, dejó a su paso cuatro personas muertas, fisuras en

estructuras de edificaciones en sitios aledaños al epicentro y daños considerables

en la carretera que une la ciudad de Quito con la de Guayllabamba, cerrada por

alrededor de cuatro meses y con tramos aún en proceso de rehabilitación, este

evento alertó al gobierno central que se vio obligado a priorizar el lanzamiento de

la NORMA ECUATORIANA DE CONSTRUCCIÓN (NEC) oficializada el 26 de

agosto del 2014, mediante su publicación en el Registro Oficial No. 319.

Si bien desde el año 2011 había empezado la socialización de esta norma, no fue

hasta el sismo, ocurrido en agosto del 2014, que por Decreto Presidencial se la

oficializó, hasta esa fecha, en los diferentes municipios, en particular en el de Quito,

no era considerada para el proceso de aprobación de nuevos proyectos, debido a

que aún se estaba discutiendo entre gremios y promotores de vivienda, el aspecto

económico que involucraba su implementación en proyectos de vivienda, porque

su aplicación suponía elevar las cuantías de materiales como hierro y hormigón

conocidas o estimadas hasta esta fecha.

En nuestro medio son escasos los estudios comparativos, con respecto a las

cuantías de materiales por área de construcción o por volumen de obra, el

incremento de materiales, debido al factor sísmico aplicando la nueva norma, se

verá reflejado en los nuevos proyectos de vivienda y en el costo final de venta que

tengan proyectado los promotores y constructores.

7

El tema de tesis procura la realización de este estudio, partiendo de la

comparación de los factores que influyen en el diseño estructural adoptados por la

norma vigente (NEC) versus la tradicional (CEC), procurando aclarar las razones

que nos conducen a la aprobación de los nuevos criterios de diseño para establecer

de esta manera, los modelos comparativos que sirvan de guía de estudio o de

análisis, con respecto, a la relación de las cuantías de materiales por el área de

construcción o volumen de obra, proponiendo estandarizar y proyectar el costo de

construcción de los rubros principales de estructura (acero de refuerzo, hormigón)

en nuevos proyectos.

De aquí que se genera la siguiente pregunta:

¿Cuál es la cuantía de materiales por metro cuadrado de construcción con las

nueva NEC 2015 que intervienen en el costo final de proyectos de vivienda?

Con este trabajo se intentara responder esta y más inquietudes con ejercicios

prácticos y útiles desde el punto de vista normativo, pero apegados a la realidad

nacional.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo General

Realizar el análisis comparativo del diseño estructural de un proyecto de

vivienda en hormigón armado aplicando las Normas del Código Ecuatoriano de

Construcción (CEC 2002) y la Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC 2015).

1.4.2 Objetivos Específicos

Realizar el diseño estructural de los elementos del proyecto empleando cada

norma.

8

Cuantificar las dimensiones y cuantías de refuerzos de los elementos

estructurales.

Comparar la vulnerabilidad sísmica de las estructuras del proyecto aplicando

cada norma.

Analizar la relación beneficio / costo al aplicar la norma más exigente.

1.5 JUSTIFICACIÓN

1.5.1 Justificación Práctica

Todo proyecto estructural busca cumplir características de: funcionalidad,

seguridad y economía, por esta razón, los estudios realizados a nivel mundial con

respecto al diseño estructural buscan satisfacer estas tres particularidades,

tratando de hacer uso de los recursos disponibles con el propósito de cumplir las

necesidades de los proyectos planteados, pensando primero en la seguridad de las

personas, los plazos de construcción y las metas financieras proyectados.

Si partimos de la premisa que:

RIESGO = AMENAZA x VULNERABILIDAD

La fórmula de riesgo, señalada anteriormente está definida por el Centro

Internacional para la Investigación del Fenómeno de El Niño (CIIFEN) como:

Riesgo: “La combinación de la probabilidad de que se produzca un evento sísmico y sus consecuencias negativas”.

Amenaza: “Es un fenómeno, sustancia, actividad humana o condición peligrosa que puede ocasionar la muerte, lesiones u otros impactos a la salud, al igual que daños a la propiedad, la perdida de medios de sustento y de servicios, trastornos sociales y económicos, o daños ambientales”

9

Vulnerabilidad: “Son las características y las circunstancias de una comunidad, sistema o bien que los hacen susceptibles a los efectos dañinos de una amenaza”.

Es recomendable establecer criterios de cálculo que salvaguarden la vida de las

personas ante un evento sísmico futuro, pero a la vez procurar que los costos de

los proyectos no se vean afectados por la seguridad estructural.

De este análisis se busca aportar a constructores, promotores, arquitectos,

ingenieros y sociedad en general, involucrados en la construcción de proyectos de

vivienda, con la comparación de modelos de diseño estructural, apegados a normas

nacionales, para que sirvan de una forma oportuna y bastante aproximada, a la

estimación de cuantías de materiales (acero – hormigón) necesarios para la

ejecución de una obra y de esta manera puedan tener datos aproximados, para

valorar la repercusión económica, que estos materiales, inciden en el precio de

venta proyectado, tomando en cuenta que los rubros que intervienen en la

estructura, son determinantes al establecer el presupuesto total de un proyecto de

vivienda y los tiempos de construcción.

1.5.2 Justificación Relevancia Social

Las secuelas sociales que se producen después de un evento sísmico, tanto en

daños personales como en pérdidas económicas, justifican la necesidad de estar

preparados ante este peligro futuro, por otro lado las facilidades dadas por el

gobierno a constructores y promotores para realizar proyectos de vivienda y la

apertura a los ciudadanos para acceder a créditos hipotecarios para la adquisición

de viviendas terminadas, procura satisfacer la necesidad de las personas por tener

su casa propia.

Es conveniente, crear las directrices que simplifiquen o que guíen a los

interesados en el campo de la construcción, a buscar los mejores mecanismos para

la obtención de vivienda sismo resistente y económicamente ejecutable.

10

Los edificios diseñados y construidos obedecen a necesidades propias del

entorno y la sociedad a la que se dirige, todos los estudios están enfocados a

cumplir requisitos de diseño que cumplan las solicitaciones sísmicas y estructurales

para la que son creados, en el Ecuador según datos del INEC el tipo de

construcción que predomina es la de hormigón armado, este estudio está

encaminado a este tipo particular de estructura.

Figura 2: Número de permisos de construcción por tipo de material predominante

Fuente: INEC (Encuesta de Edificaciones año 2013).

Los materiales utilizados en la conformación de un sistema estructural sismo -

resistente son básicamente el acero y el hormigón, los mismos que manejan

parámetros de calidad que han ido evolucionando con el tiempo, sin embargo en

nuestro medio la resistencia cilíndrica mínima del hormigón para este tipos de

11

estructuras podría estipularse en 210 kg/cm2, mientras que el acero soporta un

esfuerzo de fluencia de 4.200 kg/cm2.

Los edificios de vivienda constituyen sin duda los de mayor volumen económico

dentro de los proyectos de edificaciones, y de estos, los edificios diseñados en

estructura de hormigón armado, son los que más se construyen en nuestro país.

Estos edificios disponen de una tipología variada, tanto en elementos verticales

de soporte como en elementos horizontales de forjado, siendo dos los sistemas de

diseño más utilizados:

A) Losas alivianadas armadas en dos direcciones con columnas rectangulares y

vigas banda.

B) Losas alivianadas armadas en dos direcciones con columnas rectangulares y

vigas descolgadas.

El modelo tipológico arquitectónico y la altura de los edificios, plantea en muchos

casos la utilización de dos tipos de hormigones y proponer modulaciones de luces,

tanto en vigas como en losas para la optimación del acero de refuerzo a utilizarse,

sin embargo estas condiciones deben ajustarse al modelo arquitectónico aprobado.

El trabajo de investigación plantea, facilitar los criterios de diseño en cuanto a la

distribución geométrica de una estructura que permitan la estimación de cuantías

de los materiales, para proyectar una estandarización según el método de diseño

estructural propuesto, sabiendo que las cuantías de materiales que se manejan en

nuestro medio no han tenido un sustento técnico e investigativo adecuado.

1.6 HIPÓTESIS O IDEA A DEFENDER

1.6.1 Hipótesis o idea a defender

12

La aplicación de la NEC 2015 hará que las estructuras tengan una mayor

sección, mayor cuantía de acero de refuerzo y por consiguiente costos más

elevados, que la estructura diseñada con el CEC 2002.

1.6.2 Variable Independiente

La aplicación NEC 2015 en cuanto al diseño estructural y su comparación con

la CEC 2002, entregarán resultados de investigación para ser tabulados en el

proyecto planteado.

Gráfico 4: Supra Ordinación de Variable Independiente

Fuente: Parra Deysi; 31-01-2014, UTA - Tesis No. 788 Elaborado: Canchig Marco

Análisis estructural y comparativo

Estudios de planos y diseños varios

proyectos

Fundamentos y conceptos básicos

Análisis sismo -resistente

(NEC 2014 y CEC 2002)

13

1.6.3 Variable Dependiente

Determinar el diseño estructural más viable al comparar ambas normas y

establecer el costo final de la estructura.

Gráfico 5: Supra Ordinación de Variable Dependiente

Fuente: Parra Deysi; 31-01-2014, UTA - Tesis No. 788 Elaborado: Canchig Marco

Incidencia en el costo final proyectado

Comparación de resultados

Diferencias entre las normas utilizadas

Resultados esperados

14

CAPÍTULO II

2. MARCO REFERENCIAL

2.1 MARCO CONCEPTUAL

2.1.1 Abreviaturas

ACI American Concrete Institute

AISC American Institute of Steel Construction

BIESS Banco del Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social

CAE Colegio de Arquitectos del Ecuador

CAMICON Cámara de la Industria de la Construcción

CEC Código Ecuatoriano de la Construcción

CICP Colegio de Ingenieros Civiles de Pichincha

IGEPN Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional

INEC Instituto Nacional de Estadísticas y Censos

INECYC Instituto Ecuatoriano del Cemento y del Hormigón

INEN Instituto Ecuatoriano de Normalización

IRIS Incorporated Research Institutions for Seismologya

MDMQ Municipio del Distrito Metropolitano de Quito

MIDUVI Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda

NEC Norma Ecuatoriana de la Construcción

SGR Secretaria General de Riesgos

SNI Sistema Nacional de Información

UNESCO Organización de las Naciones Unidas para la Educación,

Ciencia y Cultura

USGS Servicio Geológico de los Estados Unidos

2.1.2 Definiciones

Proyecto: Según (García 2005) “Un proyecto es una agrupación

multidisciplinaria de actividades, ordenadas por fases o etapas, lógicamente

15

interrelacionadas y programadas según un calendario establecido, dirigidas a

alcanzar un objetivo preciso” (p.5).

2.2 MARCO TEÓRICO

2.2.1 Sismicidad Histórica

Según publicaciones recopiladas por el Instituto Geofísico de la Escuela

Politécnica Nacional (IGEPN), el Ecuador ha sufrido grandes eventos sísmicos, que

a su paso han generado numerosas muertes y daños considerables a lo largo de

todo el territorio nacional, esto debido a que nuestro país se encuentra ubicado en

el denominado Cinturón de Fuego del Pacifico, una región que abarca las costas

del océano pacifico, y donde se cree se libera alrededor del 90% de la energía

sísmica mundial, producto del choque constante de placas tectónicas que

ocasionan gran actividad sísmica y volcánica en la zona que abarca.

Figura 3: Sísmico - Cinturón de Fuego del Pacifico

Fuente: Incorporated Research Institutions for Seismologya (2014)

La actividad sísmica en el Ecuador se registra desde el año de 1541, en un lapso

de 471 años hasta la actualidad se han registrado 37 terremotos de intensidad

16

mayor o igual a VIII (Escala Mercalli), cuyo grado de intensidad es considerado

como destructivo. Tomando en cuenta eventos de intensidad VI, grado de

intensidad que ocasiona daños leves, se suman 96 eventos, que han originado

desde daños leves hasta moderados, alrededor de todo el territorio nacional. Si a

esto se contabiliza las pérdidas humanas y materiales, se podría concluir que el

Ecuador no está preparado para soportar eventos sísmicos de magnitudes

importantes.

La siguiente tabla presenta los grados de intensidad de un sismo según la escala

Mercalli, que se basa en la percepción de las personas y los daños ocasionados

después de un sismo, en zonas donde no se cuenta con aparatos detectores o

instrumentos de medición.

Tabla 3: Escala Mercalli

GRADO EFECTOS

I IMPERCEPTIBLE. Detectado solo por los sismógrafos.

IIAPENAS PERCEPTIBLE. Sentido solo por personas en reposo, especialmente en pisos

altos.

IIIDEBIL, SENTIDO PARCIALMENTE. Sentido por pocos en interiores. Objetos colgantes

oscilan levemente. Oscilaciones mayores en pisos altos.

IVSENTIDO POR MUCHOS. Sentido por muchas personas pero pocas se asustan. Vibración

como el paso de un vehículo pesado. Vibración de puertas y ventanas. Crujido de pisos.

V

PERSONAS SE DESPIERTAN. Sentido por todas las personas. Algunas personas corren

hacia el exterior. Objetos inestables se desplazan o se viran. Se riegan líquidos. Algunos

péndulos se paran. Posibles daños leves en casas de mala calidad.

VI

PERSONAS SE ASUSTAN. Alarma. Muchos corren al exterior. Algunos pierden el equilibrio.

Fisuras en enlucidos y tumbados, pueden desprenderse algunos trozos. En algunos casos

pueden aparecer grietas hasta de 1 cm, en terrenos flojos.

VII

DAÑOS EN LOS EDIFICIOS. Alarma general. Muchas personas tienen dificultad al caminar.

Daños leves en algunos edificios de concreto y en muchos de ladrillo. Efectos serios en

construcciones de adobe. Grietas en las paredes de ladrillo o bloque. Deslizamientos

pequeños en taludes. Grietas pequeñas en carreteras. Se forman olas en el agua.

VIII

DAÑOS SEVEROS EN EDIFICIOS. Susto general y pánico. Sentido en vehículos en

marcha. Se mueven muebles pesados. Daños considerables en mampostería de edificios de

ladrillo y de concreto, destrucción parcial de casas de adobe o tapia. Se rompen tuberías.

Derrumbes en pendientes y taludes. Grietas de varios centímetros en el terreno.

IX

DAÑO GENERAL EN EDIFICIOS. Pánico general. Los animales se asustan. Muebles

destruidos. Destrucción parcial de muchos edificios de ladrillo. Colapso total de

construcciones de adobe. Grietas en terreno hasta de 10 cm. Muchas grietas en terreno

llano. Muchos derrumbes y deslizamientos importantes. Grandes olas en la superficie del

agua.

X

DESTRUCCION GENERAL DE EDIFICIOS. Destrucción parcial de edificios bien

construidos y total en construcciones de menor calidad. Colapso total de la mayoría de

construcciones de adobe. Daños severos en represas, diques y puentes. Rieles del tren se

deforman. Grietas hasta de un metro en el terreno. Grandes deslizamientos en laderas y

orillas de ríos.

XI

CATASTROFE. Daños severos incluso en edificios reforzados. Edificios de buena calidad

pueden colapsar totalmente. Destrucción de puentes bien construidos y represas. Carreteras

destruidas. El terreno se fractura considerablemente. Derrumbes de grandes proporciones.

XII

DESTRUCCION TOTAL, CAMBIO EN EL PAISAJE. Graves daños o destrucción total de

todas las estructuras ubicadas sobre o bajo el nivel del suelo. Cambia radicalmente la

superficie del terreno. Amplios movimientos verticales del

17

GRADO EFECTOS

I IMPERCEPTIBLE. Detectado solo por los sismógrafos.

IIAPENAS PERCEPTIBLE. Sentido solo por personas en reposo, especialmente en pisos

altos.

IIIDEBIL, SENTIDO PARCIALMENTE. Sentido por pocos en interiores. Objetos colgantes

oscilan levemente. Oscilaciones mayores en pisos altos.

IVSENTIDO POR MUCHOS. Sentido por muchas personas pero pocas se asustan. Vibración

como el paso de un vehículo pesado. Vibración de puertas y ventanas. Crujido de pisos.

V

PERSONAS SE DESPIERTAN. Sentido por todas las personas. Algunas personas corren

hacia el exterior. Objetos inestables se desplazan o se viran. Se riegan líquidos. Algunos

péndulos se paran. Posibles daños leves en casas de mala calidad.

VI

PERSONAS SE ASUSTAN. Alarma. Muchos corren al exterior. Algunos pierden el equilibrio.

Fisuras en enlucidos y tumbados, pueden desprenderse algunos trozos. En algunos casos

pueden aparecer grietas hasta de 1 cm, en terrenos flojos.

VII

DAÑOS EN LOS EDIFICIOS. Alarma general. Muchas personas tienen dificultad al caminar.

Daños leves en algunos edificios de concreto y en muchos de ladrillo. Efectos serios en

construcciones de adobe. Grietas en las paredes de ladrillo o bloque. Deslizamientos

pequeños en taludes. Grietas pequeñas en carreteras. Se forman olas en el agua.

VIII

DAÑOS SEVEROS EN EDIFICIOS. Susto general y pánico. Sentido en vehículos en

marcha. Se mueven muebles pesados. Daños considerables en mampostería de edificios de

ladrillo y de concreto, destrucción parcial de casas de adobe o tapia. Se rompen tuberías.

Derrumbes en pendientes y taludes. Grietas de varios centímetros en el terreno.

IX

DAÑO GENERAL EN EDIFICIOS. Pánico general. Los animales se asustan. Muebles

destruidos. Destrucción parcial de muchos edificios de ladrillo. Colapso total de

construcciones de adobe. Grietas en terreno hasta de 10 cm. Muchas grietas en terreno

llano. Muchos derrumbes y deslizamientos importantes. Grandes olas en la superficie del

agua.

X

DESTRUCCION GENERAL DE EDIFICIOS. Destrucción parcial de edificios bien

construidos y total en construcciones de menor calidad. Colapso total de la mayoría de

construcciones de adobe. Daños severos en represas, diques y puentes. Rieles del tren se

deforman. Grietas hasta de un metro en el terreno. Grandes deslizamientos en laderas y

orillas de ríos.

XI

CATASTROFE. Daños severos incluso en edificios reforzados. Edificios de buena calidad

pueden colapsar totalmente. Destrucción de puentes bien construidos y represas. Carreteras

destruidas. El terreno se fractura considerablemente. Derrumbes de grandes proporciones.

XII

DESTRUCCION TOTAL, CAMBIO EN EL PAISAJE. Graves daños o destrucción total de

todas las estructuras ubicadas sobre o bajo el nivel del suelo. Cambia radicalmente la

superficie del terreno. Amplios movimientos verticales del

Fuente: Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) Elaborado: Canchig Marco a partir de IGEPN (2014)

Según estudios realizados por la Secretaría de Gestión de Riesgos (SGR), en

el Ecuador desde la conquista española se han registrado alrededor de 70.000,

victimas por terremotos, siendo los de mayor intensidad los ubicados en la costa

ecuatoriana en la zona de subducción de la placa de Nazca con la placa

Sudamericana.

Figura 4: Esquema de límites de placas para el Ecuador

Fuente: IGEPN (2014)

18

Sin embargo los mayores daños causados por terremotos, se registran en la

sierra central y sierra norte con intensidades desde 5 hasta 7.5 grados en la escala

de Mercalli, producto del contacto directo entre la placa Sudamericana y el bloque

Norandino, ocasionando el colapso de estructuras tradicionales hechas con adobe

e informales es decir sin criterio profesional.

En las figuras siguientes se puede apreciar los eventos sísmicos y su magnitud

de acuerdo a reportes del IGEPN desde el año 1541.

Figura 5: Mapa de sismicidad histórica (1541-1986) e instrumental (1987-2008).

Fuente: IGEPN para publicación de la SGN (2014)

19

Figura 6: Mapa de los sismos mayores registrados instrumentalmente en el Ecuador desde 1900

Fuente: IGEPN para publicación de la SGN (2014)

Al investigar la historia sísmica de nuestro país, podemos obtener información

de eventos categoría VIII (Escala Mercalli) o superior que a su paso han dejado

huellas de muerte y destrucción en las regiones donde se han suscitado estos

acontecimientos, así por ejemplo, de manera cronológica se señala los más

importantes:

29-08-1974: Destrucción de Chimbo y 8 pueblos circundantes, pocos sobrevivientes.

20

22-11-1687: Destrucción de Ambato, Latacunga y pueblos aledaños, aproximadamente 7200 muertos.

20-06-1698: Gran destrucción en ciudades de Ambato, Latacunga y Riobamba, primer intento de mudar estas ciudades a otros lugares, negativa de las autoridades a este pedido, alrededor de 8.000 muertos.

22-02-1757: Gran terremoto de Latacunga y sus alrededores, más de 4.000 muertos.

04-02-1797: Mayor terremoto registrado en el Ecuador, destrucción total de Riobamba, muertos contabilizados 12.000, muertos estimados 31.000, por los daños ocasionados se decide mudar la ciudad a donde actualmente se encuentra.

03-05-1896: Destrucción parcial o casi total de Bahía de Caráquez, Portoviejo y Canoa, 1 muerto.

31-01-1906: Gran terremoto con epicentro en el Océano Pacífico, frente a las costas de la frontera Ecuador-Colombia, es considerado el quinto más fuerte registrado en el todo el mundo, esto provoco un Tsunami que en conjunto dejo muchas poblaciones de las costas destruidas, se reportaron 30 muertos, pero se cree que fueron muchos más que no fueron reportados.

16-12-1923: Uno de los mayores terremotos registrados en el Carchi, 300 personas murieron y alrededor de 20.000 personas quedaron sin vivienda.

05-08-1949: Gran terremoto de Pelileo, la ciudad fue totalmente destruida, por lo que se decidió mudarla, aproximadamente 6.000 muertos unas 100.000 se quedaron sin hogar, Ambato, Guano y Pillarlo en ruinas.

19-01-1958: Terremoto con Tsunami en Esmeraldas, colapso total de casas antiguas y parciales de edificaciones nuevas. No se tiene el número exacto de fallecidos.

06-03-1987: Gran terremoto en la provincia del Napo, destrucción de varios tramos del oleoducto Trans-Ecuatoriano, carreteras, puentes y viviendas, aislamiento total de algunos poblados, gran cantidad de muertos.

28-03-1996: Terremoto en Pujilí y Cotopaxi, se destruye Pujilí un cantón de Cotopaxi, colapsan alrededor de 7000 casas del sector rural y 360 de la urbe, se reportan 16 muertos y más de 15.000 damnificados.

21

04-08-1998: Terremoto en Bahía de Caráquez, gran destrucción en Canoa, San Vicente y poblados cercanos. Según especialistas se corrió con suerte ya que el epicentro fue situado a una profundidad de 230 km.

12-08-2014: Terremoto en norte de Quito, tuvo una magnitud de 5.1 grados en la escala de Richter, se reportaron 4 muertos y daños considerables en la carretera que une Quito – Guayllabamba, que continúa en rehabilitación.

16-04-2016: Terremoto en Manabí y Esmeraldas, tuvo una magnitud de 7.8 Mw (Escala sismológica de magnitud de momento – sucesora a la Escala de Richter) grado IX en la escala de Mercalli, se han registrado hasta el mes de agosto del 2016 alrededor de 2.350 réplicas de las cuales 10 han sido mayores a 6 Mw.

La Secretaría de Gestión de Riesgos reportó: 663 muertos, 9 personas

desaparecidas, 6.274 personas heridas, 113 personas rescatadas con vida, 28.775

personas damnificadas, daños en infraestructura pública y privada, que los

especialistas financieros estiman sobrepasarían 3 puntos del PIB es decir más de

tres mil millones de dólares.

Los últimos eventos sísmicos han dejado una secuela de pérdidas humanas y

económicas considerables, es importante que el Estado regularice a través de la

NEC, la construcción de edificaciones en el país, para minimizar los efectos

devastadores que podría ocasionar un futuro terremoto.

2.2.2 Diseño Sismo Resistente

De todos los fenómenos naturales conocidos los terremotos son sin duda los

más desastrosos, el nivel de intensidad de cada evento sísmico, puede fácilmente

provocar, grados de destrucción impredecibles. Es por esta razón que la normativa

sísmica ecuatoriana debe estar enfocada a la realidad nacional, basada en

investigaciones locales, que reflejen nuestra vulnerabilidad sísmica, y de esta forma

se logre, concientizar al gobierno, municipios, promotores, constructores,

diseñadores y sociedad en general, los riesgos inminentes de construir sin una

norma básica construcción, se busca de esta forma frenar la construcción informal

22

y establecer criterios diseños unificados para la ejecución de proyectos de interés

social como es el caso de la vivienda.

2.2.2.1 Ingeniería Sísmica

Se desarrolla en los años 20 y 30 del siglo pasado, como una rama de la

ingeniería civil, tratando en sus inicios de mitigar la amenaza sísmica, para lo cual

se trataba de comprobar la resistencia de los edificios a fuerzas horizontales

(sísmicas) como un porcentaje del peso total de la estructura.

Para los años 50, investigadores de Canadá y Japón, realizaban estudios en

edificios de hormigón armado construidos con anterioridad y en los que se había

considerado fuerzas horizontales, las inspecciones visuales en edificaciones

construidas con este criterio sísmico y que habían soportado terremotos,

contribuyeron a establecer los errores cometidos en los diseños anteriores, se

aplicaron nuevas normas y se cambiaron los métodos constructivos. Sin embargo

el comportamiento sísmico no fue el esperado, las estructuras eran demasiado

flexibles, mostrando deficiencia de armadura y confinamiento de los pilares, nudos

y vigas.

Aparece entonces el concepto la ductilidad estructural o diseño dúctil “es la

capacidad que tienen los edificios de deformarse más allá del límite elástico sin

pérdida de resistencia y de acumular energía durante los ciclos de carga

(histéresis)” , bajo este concepto se desarrollan nuevos tipos de uniones entre

pilares, vigas y losas, se identifican defectos estructurales como son: deficiencia en

la transmisión de las cargas verticales, uso de pilares cortos, pilares débiles y vigas

fuertes, uniones débiles pilar-viga.

Para los años 60 estaba consolidado el uso del hormigón armado, sin que se

aplique de forma general el diseño sísmico, ya que este se asociaba solo a

proyectos de gran envergadura. Ya en los años 80 las normas estructurales

empezaron a exigir diseño dúctil, aunque se tenía conocimiento que este diseño

estaba asociado a la magnitud del daño de las estructuras, las normas admitían

23

estos daños y procuraban principalmente salvaguardar las vidas humanas,

logrando con su diseño evitar el fallo frágil de los edificios, se propuso entonces el

uso de armaduras transversales, para evitar el fallos símico por cortante en los

pilares, aparece entonces el diseño con el criterio de viga débil - pilar fuerte.

De la experiencia en los terremotos ocurridos en Northridge (California - 1994)

y Kobe (Japón - 1995), el comportamiento dúctil en el diseño de hormigón armado

se ha orientado a minimizar también las pérdidas materiales.

Los daños sísmicos en edificaciones, obedecen a tipologías estructurales

inadecuadas, aplicadas en las diferentes zonas sísmicas, es por esta razón que el

calculista debe proponer un sistema estructural que cumpla un comportamiento

sísmico satisfactorio y que aseguren una ductilidad adecuada, procurando los

siguientes aspectos.

Asegurar el comportamiento inelástico de la estructura.

Definir zonas donde se concentran deformaciones inelásticas.

Incrementar la resistencia estructural en zonas que deban permanecer en el rango elástico.

Hay muchas consideraciones que recapitulan los estudios sísmicos en la

actualidad, sin embargo todos conllevan a promover estudios para investigaciones

locales con el propósito ya no solo de salvaguardar vidas sino también la protección

de la propiedad y la búsqueda del mejor desempeño sísmico en los diferentes

proyectos.

2.2.2.2 Fuerzas Sísmicas

Se aplicara la Norma Ecuatoriana de Construcción NEC-SE-DS: Cargas

Sísmicas Diseño Sismo Resistente y se analizará con respecto al Código

Ecuatoriano de Construcción CEC 2002, los factores que intervienen para el cálculo

24

de las derivas de piso y su incidencia en el costo final de la estructura de una

vivienda.

2.2.2.3 Zonificación sísmica y factor Z

Figura 7: Ecuador zonas sísmicas para propósito de diseño y valor de factor de zona Z1

Elaborado: NEC-SE-DS (2014) sección 3.1.1

Tabla 4: Valores del factor Z en función de la zona sísmica adoptada

I II III IV V VI

0.15 0.25 0.35 0.4 0.5 ≥0.5

Intermedia Alta Alta Alta Alta Muy alta

Zona sísmica

Valor factor Z

Caracterizacion del peligro

simico


25

2.2.2.4 Tipos de perfiles de suelo para diseño sísmico.

Tabla 5: Clasificación de los perfiles del suelo


26

2.2.2.5 Coeficiente de ampliación del suelo en un período corto (Fa)

Tabla 6: Tipo de suelo y factores de sitio Fa


2.2.2.6 Desplazamiento para diseño de roca (Fd)

Tabla 7: Tipo de suelo y factores de sitio Fd


27

2.2.2.7 Comportamiento no lineal de los suelos (Fs)

Tabla 8: Tipo de suelo y factores del comportamiento inelástico del suelo Fs


2.2.2.8 Espectros Elásticos de Diseño (Sa)

El espectro elástico horizontal de diseño en aceleraciones Sa, está en función de

los factores determinados anteriormente y se determina de la siguiente forma:

Figura 8: Espectro sísmico elástico de aceleraciones que representa el sismo de diseño

28


Este espectro que obedece a una fracción de amortiguamiento crítica del 5%,

se obtiene de la siguiente formula:

Figura 9: Espectro elástico de diseño de aceleraciones


29

Conociendo los valores de ƞ y r tenemos:

Tabla 9: Cuadro resumen de valores de ƞ y r

TIPO DE

SUELOr

A 1

B 1

C 1

D 1.5

E 1.5

h

Sa/Z

1.8

2.48

2.6

UBICACIÓN

EN ROCA

PROVINCIAS DE LA COSTA

EXCEPTO ESMERALDAS

PROVINCIAS DE LA SIERRA,

ESMERALDAS Y GALAPAGOS

PROVINCIAS DEL ORIENTE

Fuente: NEC-SE-DS (2015) sección 3.3.1 Elaborado: Canchig Marco

Los límites del periodo de vibración TC y TL, se obtienen de:

𝑇𝑐 = 0.55𝐹𝑆𝐹𝑑

𝐹𝑎 , para: 𝑇𝐿 = 2.4 ∗Fd

Si son perfiles D y E el máximo valor de TL = 4 segundos.

2.2.2.9 Espectros elásticos de diseño en desplazamiento (Sd)

Está definido por una fracción de amortiguamiento con respecto al crítico igual

al 5%, y se expresa de la siguiente manera:

Figura 10: Espectro elástico de diseño en desplazamientos


30

2.2.2.10 Categoría del edificio y componente de importancia (I)

Se procura con este factor, incrementar la demanda sísmica para el diseño de

las estructuras, para que una vez transcurrido el sismo, estas se mantengan

operativas de acuerdo a su clasificación e importancia.

Tabla 10: Tipo de uso, destino e importancia de la estructura

Factor I

1.5

1.3

1.0

Estructuras de

ocupación

especial

Museos, iglesias, escuelas y centros de educación o deportivos que

albergan más de trescientas personas. Todas las estructuras que albergan

más de cinco mil personas. Edificios públicos que requieren operar

continuamente

Otras estructuras Todas las estructuras que no clasifican dentro de las categorías anteriores

Categoría Tipo de uso, destino e importancia

Edificaciones

escenciales y/o

peligrosas

Hospitales, clínicas, Centros de salud o de emergencia sanitaria.

Instalaciones militares, de policía, omberos, defensa civil. Garajes o

estacionamientos para vehículos y aviones que atienden emergencias.

Torres de control aéreo. E


2.2.2.11 Límites permisibles de las derivas de pisos (ΔM)

La deriva máxima esta expresada como un porcentaje de altura de piso.

Tabla 11: Valores de ΔM máximos, expresados como fracción de la altura de piso

Estructuras de: ΔM máxima (sin unidad)

Hormigón armado, estructuras metálicas y de madera 0.02

De mampostería 0.01

Elaborado: NEC-SE-DS (2015) sección 5.1

2.2.2.12 Configuración estructural

Analiza el desempeño sísmico para estructuras regulares e irregulares

31

Figura 11: Configuraciones estructurales recomendadas


Figura 12: Configuraciones estructurales no recomendadas


32

2.2.2.13 Irregularidades y coeficiente de configuración estructural

Penaliza diseños estructurales irregulares a tomarse en cuenta para el diseño

sísmico.

Tabla 12: Coeficientes de irregularidad en planta

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC-SE-DS (2015) sección 5.2.2

Tabla 13: Coeficientes de irregularidad en elevación

TipoDESCRIPCIÓN DE LAS

IRREGULARIDADES EN ELEVACIONFEi

1 Piso flexible 0.9

2 Distribución de masa 0.9

3 Irregularidad geométrica 0.9


2.2.2.14 Cortante basal de diseño V

La NEC–SE-DS en la sección 1.2.2, lo define como: “Fuerza total de diseño

por cargas laterales, aplicada en la base de la estructura, resultado de la

acción del sismo de diseño con o sin reducción”.

Tipo Fpi

1 Irregularidad torsional 0.9

2 Retrocesos excesivos en las esquinas 0.9

3 Discontinuidad en el sistema de piso 0.9

4 Ejes estructurales no paralelos 0.9

DESCRIPCIÓN DE LAS

IRREGULARIDADES EN PLANTA

33

Figura 13: Determinación del cortante basal de diseño V


2.2.2.15 Determinación del período de vibración Ta

Figura 14: Determinación del periodo de vibración Ta


En donde:

Tabla 14: Componentes del período de vibración Ta


Ct α

0.072 0.8

0.073 0.75

0.055 0.9

0.055 0.75

DESCRIPCIÓN

Estructuras de acero

Porticos especiales de hormigon armado

Sin arriostramientos

Con arriostramientos

Sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras

Con muros estructurales o diagonales rigidizadoras y

para otras estructuras basadas en muros estructurales

y mampostería estructural

34

2.2.2.16 Ductilidad y factor de reducción de resistencia sísmica R

Permite una reducción de las fuerzas sísmicas de diseño dependiendo de la

tipología estructural en función del tipo de suelo, estructura, período de vibración y

ductilidad.

Tabla 15: Coeficiente de reducción de respuesta estructural R


35

2.2.2.17 Distribución vertical de las fuerzas sísmicas laterales

Es similar al modo fundamental de vibración dependiendo del período

fundamental de vibración, en el que las fuerzas laterales totales del cálculo deben

ser distribuidas en la altura de la estructura, por medio de:

Figura 15: Distribución vertical de las fuerzas sísmicas laterales


2.2.3 Comportamiento Estructural

El comportamiento estructural de una edificación consiste básicamente en el

análisis y diseño empleado para determinar las reacciones producidas en los

esfuerzos internos, deformaciones y tensiones que actúan en las secciones de una

estructura sismo resistente.

36

Para ello se utilizara los capítulos de la NEC 2015: NEC-SE-HM (Estructuras de

hormigón armado), NEC-SE-DS (Cargas sísmicas diseño sismo resistente) y NEC-

SE-GM (Geotecnia y cimentaciones) así como el Código ACI 301 actualizado, ACI

318-08, el ACI 315-99 y el AISC 303 actualizado.

2.2.4 Tipos de Losas

Las losas al igual que las vigas son consideradas como elementos horizontales

dentro una estructura, en particular las losas tienen tres dimensiones características

en donde su espesor es pequeño en comparación de las otras dos dimensiones,

por la condición de las cargas que actúan sobres ellas, su diseño está considerado

por la flexión.

En base al manual de Temas de Hormigón Armado del Msc. Marcelo Romo

Proaño, docente de la Escuela Politécnica del Ejército (ESPE), se muestran a

continuación los diferentes tipos y combinaciones de losas:

I. Por el tipo de apoyo:

Losas sustentadas sobre vigas.

Losas sustentadas sobre muros.

Losas sustentadas por columnas – losas planas.

Losas con vigas embebidas o vigas banda.

II. Por la dirección de trabajo:

Losas Unidireccionales.

Losas Bidireccionales.

III. Por la distribución interior del hormigón:

Losa Maciza.

Losa Alivianada, aligerada o nervada.

37

Las losas alivianadas son las más comunes en nuestro medio, para los diseños

propuestos, se tomarán en cuenta los análisis aplicables a este tipo de losas.

2.2.4.1 Losas en una dirección o unidireccionales

Gráfico 6: Losa en una dirección o unidireccionales

Elaborado: Canchig Marco

Éste tipo de losas se comportan como vigas, su análisis estructural, debe

aplicarse, en base a la deformación de la superficie de carga. Para esto se debe

considerar, que la losa es una viga cuyo ancho unitario es la longitud donde se

apoya.

Según el CEC-93 en la sección 9.5.3.1, para la relación L/S > 2, se debe

considerar que la losa trabaja en la dirección de la luz menor, por lo que el diseño,

se realiza como losa en una dirección.

Para losas en una dirección, el ACI (American Concrete Institute), propone

tablas para determinar la altura o espesores de las losas, que no soportan o no

están ligadas a elementos de la estructura, pero que pueden sufrir daños

1 2 3

A

B

L

S

L = Largo = luz mayorS = Ancho = luz menor

L/S > 2 ===> Losa en una dirección

38

importantes como consecuencia de deflexiones excesivas (Guerra Marcelo,

2010:9).

Figura 16: Alturas o espesores para losas en una dirección

Elaborado: ACI-98 sección 9.5.2.1 - Tabla 9.5(a)

2.2.4.2 Losas en dos direcciones o bidireccionales

Gráfico 7: Losa en dos direcciones o bidireccionales


Son losas en dos direcciones cuando la relación L/S ≤ 2, el panel está diseñado

para soportar esfuerzos y deformaciones en las dos direcciones.

39

En el ACI (American Concrete Institute), se proponen espesores menores a los

mínimos requeridos siempre y cuando las deflexiones calculadas no excedan a los

obtenidos según la tabla siguiente:

Figura 17: Espesores mínimos e losas sin vigas interiores

Elaborado: ACI-98 sección 9.5.3.3 - Tabla 9.5(c)

2.2.4.3 Altura de losa (h)

Gráfico 8: Losa en dos direcciones

Elaborado: Canchig Marco a partir de ACI-318-08

Según el ACI, para losas con vigas en los cuatro bordes, en donde el valor de

αm es menor a 2, se aplica la siguiente ecuación, para determinar la altura mínima

de una losa maciza.

ALIVIANAMIENTO

h

0.10 0.40 0.10 0.400.10

ALIVIANAMIENTO

40

𝒉𝐦𝐢𝐧 = 𝐥𝐧 (𝟖𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟎𝟕𝟏𝟐𝒇𝒚)

𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 + 𝟓𝟎𝟎𝟎𝜷(𝜶𝒎 − 𝟎. 𝟐)

Donde:

Para losas con αm mayor a 2, se tiene la siguiente ecuación:

𝒉𝐦𝐢𝐧 = 𝐥𝐧 (𝟖𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟎𝟕𝟏𝟐𝒇𝒚)

𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 + 𝟗𝟎𝟎𝟎𝜷

Suponiendo que αm = 0.2, obtenemos

𝒉𝐦𝐢𝐧 = 𝐥𝐧 (𝟖𝟎𝟎 + 𝟎. 𝟎𝟕𝟏𝟐𝒇𝒚)

𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎

Esta fórmula será considerada para el proyecto en estudio.

2.2.5 Estudios de Factibilidad

Son procesos previos la ejecución de un proyecto que nos permiten conocer las

características, objetivos, alcances y recursos necesarios para alcanzar las metas

propuestas

h = Peralte o espesor de losa maciza o altura de inercia equivalente a losa nervada.

Ln =Claro libre en dirección larga del panel, medido de cara a cara de las columnas

en losas sin vigas y de cara a cara de vigas en losas sustentadas sobre vigas.

fy = Esfuerzo de fluencia del acero en kg/cm2.

αm =

Promedio de los valores para α, para las cuatro vigas en los bordes del panel,

siendo α, la relación entre E*I de la sección de la viga y E*I del ancho de la losa

limitada lateralmente por las líneas del centro de los paneles adyacentes a cada

lado de la vigas.

β = Relación de forma del panel, panel largo libre/ panel corto libre.

41

La planificación e ingenierías que se proponen en elaboración de un proyecto,

es fundamental, al momento de reflejar en costos la viabilidad o no para la puesta

en marcha del proyecto planteado. Se espera que los resultados obtenidos en ésta

etapa de estudio cubran aspectos de planificación y financiamiento, que permitan

generar presupuestos de obra que generen tiempos óptimos para su construcción.

Los proyectos de construcción debido a: tipo de contrato, costo, magnitud, plazo,

tipología, ubicación, estratificación y alcance social al que están dirigidos, tienen

un sin número de especificaciones técnicas bien definidas, con las que se elaboran

los presupuestos y cronogramas de obra, los presupuestos a su vez se dividen en

capítulos y éstos se subdividen en rubros, el análisis de estos rubros nos llevan a

los precios unitarios con los que se oferta una obra.

2.2.6 Costos en la Construcción

Para Corrales (2010) en su tema de disertación de tesis, La industria de la

construcción ha sido una de las de mayor crecimiento en el campo de la

productividad, gracias a las políticas del Estado para establecer créditos

hipotecarios a través de entidades gubernamentales como el BIESS y demás

bancos del estado, han contribuido significativamente al desarrollo de las empresas

inmobiliarias, sin embargo cada día aparecen materiales , equipos y herramientas

nuevos, lo que implica la adopción de nuevos métodos constructivos.

Por esta razón es necesario profundizar en conceptos que involucran el manejo

de elementos básicos de temas concernientes al plan de estudio.

2.2.6.1 Precio

El precio es el valor de venta que tiene un producto, y es igual a la relación que

existe en el costo final de producción aumentado las utilidades. (Según apuntes

materia de costos, EPN, 2000).

Ejemplo 1: Estructura del precio

42

P = CD + U

Donde:

P = Precio

U = Utilidad

CD = Costo Directo

Fuente: (Curso de Control Presupuestario en Proyectos de Construcción, CEDECOM, 2006) Elaborado: Canchig Marco

2.2.6.2 Costos

Se definen a los costos como: “Es la suma que nos dan los recursos (materiales)

y el esfuerzo (mano de obra) que se hayan empleado en la ejecución de una obra”.1

El costo en la construcción es la relación que hay entre los costos directos de

construcción más los costos indirectos que involucran la ejecución de una obra:

Ejemplo 2: Estructura del costo

C = CD + CI

Donde:

C = Costo

CD = Costo Directo

CI = Costo Indirecto

Fuente: (Curso de Control Presupuestario en Proyectos de Construcción, CEDECOM, 2006)


2.2.7 Presupuesto de Obra

1 http://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/09/folleto-costo-1.pdf

http://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/09/folleto-costo-1.pdf

43

El presupuesto de obra es un documento importante que involucra el cálculo de

los volúmenes de obra de todos rubros con los respaldos de precios unitarios que

nos darán el valor referencial de un proyecto. La LOSNCP (2008), Título I,

Generalidades, en el Art. 6 numeral 27, lo define como: “Monto del objeto de

contratación determinado por la entidad contratante al inicio de un proceso

precontractual”

2.2.7.1 Especificaciones Técnicas.-

Resumiendo el artículo de la CAE, 2010, son documentos que contienen toda la

información técnica de un proyecto, esto incluye las memorias técnicas con las que

se desarrollaron las diferentes ingenierías, las normas técnicas a aplicarse, tipo de

control de calidad que se realizará, características de los materiales empleados,

exigencias y procedimientos para la ejecución plena de una obra2.

2.2.7.2 Volúmenes de Obra.-

Según (Ruiz, 2008) es una cuantificación del avance físico que tiene una obra

en un tiempo dado, este tiempo se mide según las estipulaciones de los contratos,

por lo general se lo realiza en periodos de un mes.

2.2.7.3 Precios Unitarios.-

Para Albuja (2006): “Remuneración o pago en moneda que el contratante

deberá reconocer al contratista por unidad de obra y por concepto del trabajo que

ejecute” (p.4).

Resumiendo a Montalvo (2004), Los precios unitarios en el ámbito de la

construcción vienen a ser la sumatoria de los costos de mano de obra, equipos,

2 http://www.aduana.gob.ec/archivos/CAE-002-2010/Anexo%2011%20CAE%20-

%20Especificaciones%20Tecnicas.pdf

http://www.aduana.gob.ec/archivos/CAE-002-2010/Anexo%2011%20CAE%20-%20Especificaciones%20Tecnicas.pdf

http://www.aduana.gob.ec/archivos/CAE-002-2010/Anexo%2011%20CAE%20-%20Especificaciones%20Tecnicas.pdf

44

herramientas y materiales, relacionados con los respectivos rendimientos para

obtener un producto final esperado.

Ejemplo 3: Estructura del precio unitario

P.U. = M.O. + E + H + M

Donde:

P.U. = Precio Unitario

M.O. = Mano de obra

E = Equipo

H = Herramienta

M = Materiales

Elaborado: Canchig Marco a partir de (Montalvo 2004)

2.2.8 Programación de obra

Del tema de disertación de grado de Cunsille (2006), se entiende que son todos

los pasos a seguir para cumplir con la ejecución de un proyecto dentro de plazos y

tiempos establecidos para cada unidad de obra.

Gráfico 9: Pasos para ejecución de un proyecto

Fuente: Kioskea.net (Recuperado en: http://es.kioskea.net/contents/586-introduccion-a-la-gestion-

de-proyectos Elaborado: Canchig Marco

COSTOS

TIEMPO CALIDAD

http://es.kioskea.net/contents/586-introduccion-a-la-gestion-de-proyectos

http://es.kioskea.net/contents/586-introduccion-a-la-gestion-de-proyectos

45

2.2.9 Cronograma Valorado:

Para Montalvo (2005) “es un cuadro de actividades a desarrollarse en la

ejecución de un proyecto en la coordinación del espacio y el tiempo, un resumen

gráfico de la programación de obra, en el que se dibuja con barras, tipo Gantt, los

períodos de construcción y su valoración económica correspondiente”. (p.48).

2.2.10 Cuantías y costos de materiales

Pocos estudios se han realizado con respecto al análisis de las cuantías de los

materiales y su incidencia en el costo final de una obra, este tema propone, unificar

criterios, para la obtención de datos de la relación que existe entre los volúmenes

de obra de materiales con relación al área un proyecto, o al volumen del hormigón

utilizado en los diferentes diseños investigados.

Con el propósito de obtener de una forma rápida y bastante aproximada el costo

de los materiales (hormigón – hierro) que intervienen dentro del presupuesto de un

proyecto.

2.3 FUNDAMENTO LEGAL

2.3.1 Antecedentes

El 20 de octubre del 2008 en el Registro Oficial No. 449, se publica la

Constitución de la República del Ecuador, de donde el Artículo No. 375,

correspondiente al habitad y buen vivir, se establece como responsabilidad del

Estado, garantizar el derecho al habitad y a la vivienda digna, para lo cual se

crearán las políticas necesarias para la elaboración de planes y programas de

habitad y vivienda a partir de principios universales de equidad e interculturalidad

como enfoque a una gestión de riesgos.

46

El 09 octubre del 2010, se publica en el Registro Oficial No. 303, el Código

Orgánico de Organización Territorial, Autonomía y Descentralización, en cual se

manifiesta que es responsabilidad de los municipios y gobiernos descentralizados,

el expedir las ordenanzas que comprenda las especificaciones y normas técnicas

y legales para las construcciones.

El 23 de marzo del 2011, mediante Decreto Ejecutivo 705, se crea el Comité

Ejecutivo de la Norma Ecuatoriana de Construcción NEC, como órgano Ejecutivo

encargado de la socialización de la NEC-11, la misma que deberá contener

requisitos mínimos para diseñar, construir y controlar obras, orientado a mejorar la

calidad de las edificaciones y por sobre todo proteger la vida de las personas.

2.3.2 La Oficialización

El 19 de agosto del 2014 mediante Acuerdo Ministerial No. 0028, expedido por

el Econ. Diego Aulestia Valencia, Ministro de Desarrollo Urbano y Vivienda, dispuso

la oficialización de los siguientes capítulos de la Norma Ecuatoriana de

Construcción (NEC):

1. NEC-SE-CG: Cargas (no sísmicas).

2. NEC-SE-DS: Cargas sísmicas diseño sismo resistente.

3. NEC-SE-RE: Rehabilitación sísmica de estructuras.

4. NEC-SE-GM: Geotecnia y cimentaciones.

5. NEC-SE-HM: Estructuras de hormigón armado.

6. NEC-SE-MP: Mampostería estructural.

El 26 de agosto del 2014 se oficializa la Norma Ecuatoriana de Construcción

(NEC) mediante su publicación en el Registro Oficial No. 319.

47

El Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, mediante Acuerdo Ministerial No.

0047 del 10 de enero del 2015, actualiza y oficializa la Norma Ecuatoriana de

Construcción (NEC), disponiendo la aplicación obligatoria en todo el país.

De esta manera actualiza los seis primeros capítulos que estuvieron vigentes el

año anterior y se crea cuatro nuevos capítulos como vemos a continuación:

1. NEC-SE-CG: Cargas (no sísmicas).

2. NEC-SE-DS: Cargas sísmicas y diseño sismo resistente.

3. NEC-SE-RE: Rehabilitación sísmica de estructuras.

4. NEC-SE-HM: Estructuras de hormigón armado.

5. NEC-SE-MP: Estructuras de mampostería estructural.

6. NEC-SE-GC: Geotecnia y cimentaciones.

7. NEC-SE-AC: Estructuras de Acero.

8. NEC-SE-MD: Estructuras de Madera.

9. NEC-HS-VI: Vidrio.

10. NEC-SE-VIVIENDA: Vivienda de hasta 2 pisos con luces de hasta 5 m.

Esta normativa pretende en el Ecuador mejorar las edificaciones y por sobre

todo precautelar la vida de las personas, procurando su implementación para

impulsar el desarrollo tecnológico del país.

48

CAPÍTULO III

3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN PROYECTO DE VIVIENDA EN HORMIGÓN

ARMADO

3.1. METODOLOGÍA

El tema de estudio utilizó el tipo un investigación exploratoria – descriptiva, ya

que que requiere recopilación de información bibliográfica en base a

documentación normalizada, que permita encontrar la diferencia entre las normas

NEC 2015 y CEC 2002, para aplicar el diseño estructural a un proyecto de vivienda.

Además de identificar y comparar la variación del costo de los insumos, que

intervienen dentro de los precios unitarios de un presupuesto de estructura, para

analizar el comportamiento de las cuantías de acero, utilizadas al aplicar las normas

señaladas.

Se emplearon los métodos analítico y sintético para recopilar varias tipos de

información con el fin de llegar a sustentar el tema de tesis.

Se utilizó el método deductivo – inductivo, su interrelación ayudara a enfocar el

marco legal, basado en la NEC 2015 para aplicarlo al tema de tesis.

El método de observación, ayudara en gran manera a planificar el tema de tesis,

con el fin de escoger los mejores ejemplos reales y herramientas de estudio para

lograr una investigación ordenada.

Al ser una investigación teórica – practica, se utilizó varias citas bibliográficas,

que permiten aplicar normativa nacional como son: la Norma Ecuatoriana de

Construcción (NEC 2015) y el Código Ecuatoriano de Construcción (CEC 2001-

2002) y las Normas Internacionales de diseño y hormigón como el ACI 318-08.

49

3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

3.2.1. Ubicación

El Proyecto Conjunto Residencial Colinas de Santa Lucía se construirá en el

predio ubicado en la calle Daniel Comboni N 62-137 y de los Helechos sector Santa

Lucia Alta al Norte de la ciudad de Quito.

Gráfico 10: Ubicación del proyecto

Elaborado: Canchig Marco a partir de Google Earth 2015

3.2.2. Descripción de la Zona

El proyecto se encuentra implantado al norte de la ciudad de Quito, en el sector

de Santa Lucia Alta, parroquia la Kennedy. Corresponde a una zona de uso

residencial con viviendas unifamiliares y conjuntos habitacionales de mediana y alta

densidad, dirigidos a un estrato socioeconómico medio alto. Cuenta con todos los

servicios de infraestructura básica y equipamiento urbano, se vincula con otras

50

zonas consolidadas mediante la Av. 6 de Diciembre vía por la que circulan

diferentes unidades de transporte. La confluencia de la Av. 6 de Diciembre con la

A. Galo Plaza Lasso y el Colegio Paulo Freile constituyen hitos referenciales del

sector.

La zona cuenta con equipamiento urbano como: Centros comerciales,

supermercados, escuelas y colegios, farmacias y varios comercios de distinto

género cuyos ejes de desarrollo principal son la Av. 6 de Diciembre, la Av. Galo

Plaza Lasso y la Av. Eloy Alfaro. Estas características del sector otorgan al

proyecto con una buena plusvalía.

3.2.3. Planteamiento Arquitectónico

El Conjunto Habitacional denominado Colinas de Santa Lucia, Está implantado

sobre un lote de terreno de forma irregular de aproximadamente 2.950 m2. Con

topografía en pendiente negativa respecto a la vía de acceso de aprox. un 10 %.

Está conformado por 13 casas unifamiliares tipo de 2 y 3 plantas y un edificio de

departamentos previsto a desarrollarse en tres plantas tipo y un subsuelo.

Gráfico 11: Implantación de cubiertas

Elaborado: Canchig Marco a partir de Planos Arquitectónicos Proyecto Santa Lucia 24-06-2014

51

3.3. DISEÑO ESTRUCTURAL

3.3.1. Diseño de la Cimentación

Según el estudio de suelos del informe presentado por el Ing. Consultor

Bernardo Álvarez, la cimentación planteada en el plano referencial deposita

esfuerzos en el suelo, menores a 15 kg/cm2, para todos los plintos, que están

ubicados en forma centrada o excéntrica respecto a las columnas y ejes. Para lo

cual es importante el nivel de desplante de los plintos, el mismo que coincide con

las especificaciones determinadas por el estudio de suelos.

Para las cargas sísmicas, los esfuerzos admisibles del suelo se han considerado

de hasta 15 kg/cm2. El contrapiso no es considerado como una placa colaborante

con las cadenas.

El esfuerzo del acero fue determinado por el método de la última resistencia para

acciones críticas, y satisface los requerimientos del NEC 2015. El nivel de

cimentación está determinado en planos y está basado en las recomendaciones

del Estudio de Suelos.

3.3.2. Propuesta Estructural

Gráfico 12: Corte fachada sur

Elaborado: Canchig Marco a partir de Planos Arquitectónicos Proyecto Santa Lucia 240614

Bloque de Departamentos

P

Casa de dos y tres pisos

P

52

Se propone dos tipos de diseño estructural:

a) Para el bloque de departamentos de tres plantas residenciales y un subsuelo

para parqueaderos, dado que la geometría en planta y en elevación es regular,

con una estructura espacial reticular alargada.

Las losas serán de hormigón, armadas en dos direcciones, las luces libres

están entre 2,40 m y 5,45 m. Los elementos de la estructura son vigas

descolgadas, columnas rectangulares y losas alivianadas armadas en dos

direcciones.

b) Para las casas adosadas de dos y tres plantas con tapa grada, la geometría

en planta y elevación es regular, con una estructura reticular espacial simétrica.

Las losas serán de hormigón, armadas en dos direcciones, las luces libres

están entre 1,73 m y 4,45 m. Los elementos de la estructura son vigas bandas,

columnas rectangulares y losas alivianadas armadas en dos direcciones.

La estructura está cimentada sobre plintos aislados y combinados, conectados

por cadenas.

Los pórticos dúctiles principales son longitudinales y transversales conforman el

sistema portante ante cargas verticales y cargas sísmicas, que en conjunto

conforman una estructura espacial dúctil, diseñada con un alto grado de capacidad

de plastificación.

3.3.3. Normas Base

CPE INEN 5 PARTE 1 Código de práctica ecuatoriano año 2001.

ACI 318 American Concrete Institute (esta norma es el referente

para el diseño de hormigón en el país).

53

CEC 2002 Código Ecuatoriano de la Construcción 2002 (peligro

sísmico, espectro de diseño y requisitos mínimos para

diseño sismo resistente).

NEC 2015 Norma Ecuatoriana de la Construcción (actualizada).

3.3.4. Datos Generales para el Diseño

Tabla 16: Datos generales para el diseño estructural


3.3.5. Prediseño de Losas

3.3.5.1. Importancia

Desde el inicio de un proyecto es necesario vigilar que el diseño estructural

satisfaga la planificación arquitectónica y los requisitos eléctricos, sanitarios y

mecánicos. La mala distribución de pórticos y columnas pueden afectar y al

planteamiento arquitectónico inicial y encarecer el costo final del proyecto, por eso

hay que tomar en cuenta todas las limitaciones dadas por la arquitectura, así como,

el tipo de material a ser utilizado en un proyecto ya que las características de

serviciabilidad y funcionabilidad, permiten analizar el costo - beneficio proyectado.

Resistencia a la compresión del hormigón f'c = 280 kg/cm2 → 28 Mpa

Resistencia a la compresión del hormigón f'c = 240 kg/cm2 → 24 Mpa

Resistencia a la fluencia del refuerzo fy = 4,200 kg/cm2 → 420 Mpa

Peso especifico del hormigón = 2,400 kg/m3

Módulo de Poisson del hormigón = 0.20

Módulo de Poisson del acero = 0.30

Módulo de elasticidad del acero (Es) = 2,000,000 kg/cm2 → 200,000 Mpa

Módulo de elasticidad del hormigón f'c = 28 Mpa (Ec) = 252,671.33 kg/cm2 → 25,267.1 Mpa

Módulo de elasticidad del hormigón f'c = 24 Mpa (Ec) = 233,928.19 kg/cm2 → 23,392.8 Mpa

54

Es importante también analizar la obtención de resultados preliminares, de las

dimensiones requeridas de los diferentes elementos estructurales, según las

normas aplicadas y la interrelación estructural que ejerce la combinación viga –

losa, partiendo de la obtención de los pesos propios de las cargas muertas, vivas

y las combinaciones que estas cargas, ejercen sobre a una estructura, al ser

sometida a una fuerza sísmica.

3.3.5.2. Predimensionamiento

En la sección 2.2.4 se definen las fórmulas utilizadas para el prediseño de losas,

con esos datos y a partir de una planta tipo para los departamentos tenemos el

siguiente análisis:

Gráfico 13: Losa tipo bloque de departamentos


55

DATOS:

f’c = 28 Mpa → 280 kg/m² fy = 420 Mpa → 4200 kg/m² Ln = 5.2 m → 520 cm L = 5.4 m → 540 cm Altura Piso = 2.72 m # De Pisos = 4

a) h mínima

Se describe a continuación el proceso de cálculo para la obtención de la altura

de la losa, a partir de las inercias en las secciones, asumiendo altura de losa h

asumida = 25 cm.

Ejemplo 4: Cálculo para la obtención de la altura de una losa en dos direcciones

A Ӯ A*Ӯ Io d2 I

cm2 cm cm3 cm4 cm2 cm4

1 200.00 10.00 2,000.00 6,666.67 48.23 16,311.73

2 200.00 10.00 2,000.00 6,666.67 48.23 16,311.73

3 500.00 22.50 11,250.00 1,041.67 30.86 16,473.77

∑ = 900.00 15,250.00 49,097.22

15,250.00 16.94 cm

900.00

Donde:

b*h3 y I = Io +Ad2

12

Calculamos la altura equivalente de una losa maciza

b*h3

1249,097.22

Io =

l= = cm4

Ӯ = =

Sección

100

3 5

1 2 20

10 40 10 40

ℎ𝑚𝑖𝑛 = 𝐿𝑛 (800 + 0.0712 𝑓𝑦

3600)

ℎ𝑚𝑖𝑛= 5.20 × (800+0.0712 *4200

3600)= 16.49 cm

𝐼ℎ 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 = 𝑏×ℎ3

12 =

100 ×16.493

12 = 37.336,45 cm4

l

56


3.3.5.3. Resumen de alturas de losa para el proyecto

Tabla 17: Espesores de losa para el proyecto integral


3.3.6. Determinación de Cargas

3.3.6.1. Carga Muerta (D)

También denominada carga permanente, son las cargas cuyo peso propio está

afectada por la acción de la gravedad, actuando de forma permanente sobre la

estructura, tales como: losas, muros, paredes, recubrimientos, instalaciones,

maquinas, los mismos que son fácilmente calculables tomando en cuenta la

densidad de los materiales utilizados y las dimensiones propuestas para los

elementos estructurales.

Despejando h equivalente tenemos:

18.06 cm > 16.49 cm OK

ssi hequiv > hmin caso contrario cambiar h de la losa

h asumida = 25.00 cm

=ℎ 𝑢𝑖 = 𝐼 ∗ 12

100

3

Aplicando el analisis para las casas tipo

Se tiene:fy (MPa) Ln

Espesor de losa

m

BLOQUE DE DEPARTAMENTO (3 plantas

+ 1 subsuelo)420 5.4 0.25

CASA 2 PISOS 420 4.45 0.20

CASA 3 PISOS 420 4.45 0.20

57

Gráfico 14: Planta y corte de losa alivianada en dos direcciones


Gráfico 15: Detalle de mampostería para cálculo de peso propio


Para la NEC 2015, tenemos las siguientes consideraciones:

A

Corte A - A

A

Alivianamiento

Nervio

58

Tabla 18: Calculo de pesos propios para carga muerta


3.3.6.2. Carga Viva (L)

Las cargas vivas no son cargas permanentes, son las que se originan por el uso

y ocupación de una edificación, entre las cuales podemos citar, el peso de las

personas, muebles, equipos, mercadería.

Espesor de losa = 0.25 m

Dimensión del bloque = 0.20 m =>

Peso Especifico del Hormigón = 24.0 kN/m3 => 2,400 kg/m3

Peso Especifico del Bloque Alivianado = 8.5 kN/m3 => 850 kg/m3

Peso Especifico del Bloque = 12.0 kN/m3 => 1,200 kg/m3

Peso Especifico del Mortero (1:3 - 1:5) = 20.0 kN/m3 => 2,000 kg/m3

a) Peso propio de la losa

Id ELEMENTO LOSACantidad

(u)

Largo

(m)

Ancho

(m)

Espesor

(m)

Volumen

(m3)

1) Volumen de la losa 1.00 1.00 1.00 0.25 0.25

2) Volumen de alivianamientos 4.00 0.40 0.40 0.20 0.13

3) 0.12

4) Peso Especifico del Hormigón 2,400 kg/m3

5) Peso de la Losa (3*4) 292.80 kg

6) Peso Especifico del Bloque 850 kg/m3

7) Peso de los Alivianamientos (5*6) 109 kg

8) Peso Propio de la Losa (5+7) = 401.6 kg/m2

b) Peso propio de los acabados

Id ELEMENTO ACADADOS Cantidad

(u)

Largo

(m)

Ancho

(m)

Espesor

(m)

Volumen

(m3)

1) Volumen de enlucido, masillado 1.00 1.00 1.00 0.053 0.053

2) 0.053

3) Peso Especifico del Mortero 2,000 kg/m3

4) Peso de la Losa (2*3) 106.00 kg

c) Peso propio de la mampostería

Id ELEMENTO MAMPOSTERIACantidad

(u)

Largo

(m)

Ancho

(m)

Espesor

(m)

Volumen

(m3)

1) Volumen del Bloque 10.51 0.40 0.20 0.15 0.126

2) Mortero de pega hilada Hz 6 u 1.00 0.02 0.15 0.018

3) Mortero de pega hilada Vy1 16 u 0.20 0.01 0.15 0.005

4) Mortero de pega hilada Vy2 4 u 0.08 0.01 0.15 0.000

5) 0.023

8) Peso Especifico del Bloque 1,200 kg/m3

9) Peso del Bloque (1*8) 151.31 kg

10) Peso Especifico del Mortero 2,000 kg/m3

11) Peso del Mortero (5*10) 47 kg

12) Peso Propio de la Losa (9+11) = 197.9 kg/m2 → 200.0 kg/m2

DATOS GENERALES PARA CARGAS (EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS):

Volumen del Hormigón (1+2)

Para un m2 de losa

0.40x0.20x0.20 m

Para un m2 de mampostería

Volumen de acabados: enlucido, masillado, mortero acabados

Para 1 m2, considerando 2 cm de enlucido

y 2 cm de masillado

Según NEC-SE-CG

Apéndice 4 (tabla 8)

Volumen del Mortero de pega (2+3+4)

59

Tanto el CEC como las NEC, definen en tablas, las diferentes cargas vivas que

se pueden considerar en una edificación, para el ejemplo tenemos:

Tabla 19: Cargas Vivas

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC-SE-CG (2015) y CEC (2001)

3.3.6.3. Carga Total (W)

Se define como la carga vertical que se aplica sobre la estructura y está dada

por la sumatoria de la carga muerta (D) + la carga viva (L), como se muestra a

continuación.

W = D + L

Donde:

Carga Total (W) = carga muerta (D) + carga viva (L)

a) Resumen de cargas para el edificio de departamentos

Tabla 20: Cargas Vivas, edificio de departamentos


CARGA UNIFORME

(kg/m2) (KN/m2) (kg/m2)

Residencias 200 2 200

Garajes 500 2ab

500

Cubiertas 100 Cap 5 - Secc. 5.2 1 100

CATEGORIA

Parte I - Cap 3 -

Tabla 4.1

REFERENCIA REFERENCIA

CEC 2001 NEC-15

CARGA UNIFORME

NEC-SE-CG:

Seccion 4.2.1, Tabla

9

RESUMEN DE CARGAS: ENTREPISO CUBIERTA ENTREPISO CUBIERTA

a) Peso propio de la losa 401.60 kg/m2 401.60 kg/m2 => 0.402 T/m2 0.402 T/m2

b) Peso propio de los acabados 106.00 kg/m2 106.00 kg/m2 => 0.106 T/m2 0.106 T/m2

c) Peso propio de la mampostería 200.00 kg/m2 0.00 kg/m2 => 0.200 T/m2 0.000 T/m2

D = 707.60 kg/m2 507.60 kg/m2 => 0.708 T/m2 0.508 T/m2

L = 200.00 kg/m2 100.00 kg/m2 => 0.200 T/m2 0.100 T/m2

D+25%L = 757.60 kg/m2 532.60 kg/m2 => 0.758 T/m2 0.533 T/m2

60

b) Resumen de cargas para casa de dos pisos y tres pisos

Aplicando el procedimiento descrito en la sección 3.3.5.6 y 3.3.5.7, tenemos el

siguiente resumen:

Tabla 21: Cargas Vivas, casas de dos y tres pisos


3.3.6.4. Combinaciones de Carga

Se pueden utilizar las combinaciones de carga establecidas en la sección 9.2.1

a 9.2.7 o las del Apéndice C del ACI-318-08, definidas a continuación:

Tabla 22: Combinaciones de Carga ACI-318-08

Elaborado: Canchig Marco a partir de ACI-318-08

Según las normas ecuatorianas, se tienen las siguientes combinaciones:

RESUMEN DE CARGAS: ENTREPISO CUBIERTA ENTREPISO CUBIERTA

a) Peso propio de la losa 401.60 kg/m2 401.60 kg/m2 => 0.402 T/m2 0.402 T/m2

b) Peso propio de los acabados 106.00 kg/m2 106.00 kg/m2 => 0.106 T/m2 0.106 T/m2

c) Peso propio de la mampostería 200.00 kg/m2 0.00 kg/m2 => 0.200 T/m2 0.000 T/m2

D = 707.60 kg/m2 507.60 kg/m2 => 0.708 T/m2 0.508 T/m2

L = 200.00 kg/m2 100.00 kg/m2 => 0.200 T/m2 0.100 T/m2

D+25%L = 757.60 kg/m2 532.60 kg/m2 => 0.758 T/m2 0.533 T/m2

TIPO

Combinación 1 U = 1.4(D + F) U = 1.4D + 1.7L

Combinación 2 U = 1.2(D + F + T) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr, ó S ó R) U = 0.75(1.4D + 1.7L) + (1.6W ó 1.0E)

Combinación 3 U = 1.2D + 1.6(Lr, ó S ó R) + (1.0L ó 0.8W) U = 09D + (1.6W ó 1.0E)

Combinación 4 U = 1.2D + 1.6W + 1.0L + 0.5(Lr ó S ó R) U = 1.4D + 1.7L + 1.7H

Combinación 5 U = 1.2D + 1.0E + 1.0L + 0.2S U = 0.75(1.4D + 1.4T + 1.7L)

Combinación 6 U = 0.9D + 1.6W + 1.6H U = 1.4(D + T)

Combinación 7 U = 0.9D + 1.0E + 1.6H

ACI 9.2.1 a 9.2.7 ACI: APENDICE C - C.9.2.1 a C.9.2.7

61

Tabla 23: Combinaciones de Carga NEC y CEC

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC-SE-CG Y CEC

3.3.7. Determinación del Cortante Basal de Diseño Según CEC 2002

El siguiente ejemplo para el Edificio de Departamentos, se ha determinado

según las recomendaciones dadas en el CEC 2002, para lo cual se propone las

siguientes consideraciones:

3.3.7.1. Período de Vibración (T)

Tabla 24: Determinación de T

Elaborado: Canchig Marco a partir de CEC – 2002

3.3.7.2. Zonas sísmicas y valores de factor (Z)

Tabla 25: Determinación de Z


TIPO

Combinación 1 U = 1.4D U = 1.4D + 1.7L

Combinación 2 U = 1.2D + 1.6L + 0.5 max (Lr; S; D) U = 0.75(1.4D + 1.7L + 1.7W)

Combinación 3 U = 1.2D + 1.6 max (Lr;S;D) + max (L; 0.5W) U = 09D + 1.3W

Combinación 4 U = 1.2D + 1.0W + L + 0.5 max (Lr; S; D) U = 1.4D + 1.7L + 1.7H

Combinación 5 U = 1.2D + 1.0E + L + 0.2S U = 0.75(1.4D + 1.4T + 1.7L)

Combinación 6 U = 0.9D + 1.0W U = 1.4(D + T)

Combinación 7 U = 0.9D + 1.0E

NEC-SE-CG-2015 sección: 3.4.3 CEC - 1993 sección: 9.2

hn = Altura máxima de la edificación de n pisos, medida desde la base de la estructura 11.26 m

Ct = 0.09 Para pórticos de acero

Ct = 0.08 Para pórticos espaciales de hormigón armado

Ct = 0.06 Para pórticos de hormigón y muros estructurales

Ct = 0.08 ESCOGER DATO

T = 0.492 seg T = Ct (hn)^3/4

I II III IV

0.15 0.25 0.30 0.40

Z = 0.40 ESCOGER DATO DE TABLAS FACTOR Z

Zona sísmica

Valor factor Z

62

3.3.7.3. Coeficiente de Suelo (S y Cm)

Tabla 26: Determinación de S y Cm


3.3.7.4. Factor de Importancia (I)

Tabla 27: Determinación I


Perfil

tipoS Cm

S1 1.0 2.5

S2 1.2 3.0

S3 1.5 2.8

S4 2.0 2.5

S = 1.20

Cm = 3.00

Descripción

Roca o suelo firme

Suelos intermedios

Suelos blandos y estrato profundo

Condiciones especiales de suelo

Este valor debe tomarse como mínimo, y no substituye los estudios de detalle necesarios para construir sobre

este tipo de suelos

ESCOGER DATO DE TABLA SUPERIOR

Factor I

1.50

1.30

1.00

I = 1.00 ESCOGER DATO DE TABLA SUPERIOR

Edificaciones

Esenciales y/o

peligrosas

Estructuras de

ocupación especial

Otras estructuras

Categoría Tipo de uso, destino e importancia

Hospitales, clínicas, centros de salud o de emergencia sanitaria. Instalaciones militares, de policía,

bomberos, defensa civil. Garajes o estacionamientos para vehículos y aviones que atienden

emergencias. Torres de control aéreo. Estructuras de centros de telecomunicaciones u otros

centros de atención de emergencias. Estructuras que albergan equipos de generación y

distribución eléctrica. Tanques u otras estructuras utilizadas para depósito de agua u otras

substancias anti-incendio . Estructuras que albergan depósitos tóxicos, explosivos, químicos u otras

substancias peligrosas.

Museos, iglesias, escuelas y centros de educación o deportivos que albergan más de trescientas

personas. Todas las estructuras que albergan más de cinco mil personas. Edificios públicos que

requieren operar continuamente.

Todas las estructuras de edificación v otras que no clasifican dentro de las categorías anteriores.

63

3.3.7.5. Coeficiente de Configuración en Planta (Фpi)

Tabla 28: Determinación de Фpi

Elaborado: Canchig Marco a partir de CEC - 2002

3.3.7.6. Coeficiente de Configuración en Elevación (ФEi)

Tabla 29 Determinación de ФEi

Tipo Фpi

1 0.9

2 0.9

3 0.9

4 0.8

5 0.9

6 -

Фpi = 1.00 ESCOGER DATO DE TABLA SUPERIOR

DESCRIPCIÓN DE LAS IRREGULARIDADES EN PLANTA

Irregularidad torsional

Existe irregularidad por torsión, cuando la máxima deriva de piso de un extremo de la estructura

calculada incluyendo la torsión accidental y medida perpendicularmente a un eje determinado, es

mayor que 1,2 veces la deriva promedio de los extremos de la estructura con respecto al mismo eje

de frecuencia. La torsión accidental se define en el numeral 6.4.2 del presente código.

Entrantes excesivos en las esquinas

La configuración de una estructura se considera irregular cuando presenta entrantes excesivos en

sus esquinas. Un entrante en una esquina se considera excesivo cuando las proyecciones de la

estructura, a ambos lados del entrante, son mayores que el 15% de la dimensión de la planta de la

estructura en la dirección del entrante.

Discontinuidad en el sistema de piso

La configuración de la estructura se considera irregular cuando el sistema de piso tiene

discontinuidades apreciadles o variaciones significativas en su rigidez, incluyendo las causadas por

aberturas, entrantes o huecos, con áreas mayores al 50% del área total del piso o con cambios en

la rigidez en el plano del sistema de piso de más del 50% entre niveles consecutivos.

Desplazamiento del plano de acción de elementos verticales

Una estructura se considera irregular cuando existen discontinuidades en los ejes verticales, tales

como desplazamientos del plano de acción de elementos verticales del sistema resistente.

Ejes estructurales no paralelos

La estructura se considera irregular cuando los ejes estructurales no son paralelos o simétricos con

respecto a los ejes ortogonales principales de la estructura.

Sistema de piso flexible

Cuando la relación de aspecto en planta de la edificación es mayor que 4:1 o cuando el sistema de

piso no sea rígido en su propio plano se debe revisar la condición de piso flexible en el modelo

estructural.

Tipo

Pórticos

espaciales y

pórticos

con vigas

banda ФEi

Sistemas

duales o

con

diagonales

ФEi

1 0.9 1.0

2 0.9 1.0

3 0.9 1.0

Irregularidad geométrica La estructura se considera irregular cuando la dimensión en planta del

sistema resistente en cualquier piso es mayor que 1,3 veces la misma dimensión en un piso

adyacente, exceptuando el caso de los altillos de un solo piso.

Descripción de las irregularidades en elevación

Piso blando (irregularidad en rigidez) La estructura se considera irregular cuando la rigidez

lateral de un piso es menor que el 70% de la rigidez lateral del piso superior o menor que el 80% del

promedio de la rigidez lateral de los tres pisos superiores.

Irregularidad en la distribución de las masas La estructura se considera irregular cuando la masa

de cualquier piso es mayor que 1,5 veces la masa de uno de los pisos adyacentes, con excepción

del piso de cubierta que sea más liviano que el piso inferior.

64


3.3.7.7. Coeficiente de Reducción de Respuesta Estructural (R)

Tabla 30: Determinación de R


3.3.7.8. Calculo del Coeficiente (C)

Ecuación 1: Determinación de C

4 0.8 0.9

5 0.8 1.0

6 - -

ФEi = 1.00 ESCOGER DATO DE TABLA SUPERIOR

Desalineamiento de ejes verticales La estructura se considera irregular cuando existen

desplazamientos en el alineamiento de elementos verticales del sistema resistente, dentro del mismo

plano en el que se encuentran, y estos desplazamientos son mayores que la dimensión horizontal

del elemento. Se exceptúa la aplicabilidad de este requisito cuando los elementos desplazados solo

sostienen la cubierta de la edificación sin otras cargas adicionales de tanques o equipos.

Piso débil-Discontinuidad en la resistencia La estructura se considera irregular cuando la

resistencia del piso es menor que el 70% de la resistencia del piso inmediatamente superior,

(entendiéndose por resistencia del piso la suma de las resistencias de todos los elementos que

comparten el cortante del piso para la dirección considerada).

Columnas cortas Se debe evitar la presencia de columnas cortas, tanto en el diseño como en la

construcción de las estructuras.

R

12.0

10.0

10.0

10.0

9.0

8.0

7.0

7.0

5.0

3.0

R = 10.00 ESCOGER DATO DE TABLA SUPERIOR

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes de hormigón armado con vigas banda.

Estructuras de acero con elementos armados de placas o con elementos de acero conformados en

frío. Estructura de aluminio.

Estructuras de madera.

Estructura de mampostería reforzada o confinada.

Estructuras con muros portantes de tierra reforzada o confinada.

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas o

de acero laminado en caliente, con muros estructurales de hormigón armado (sistemas duales).

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas banda y muros

estructurales de hormigón armado (sistemas duales).

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas y

diagonales rigidizadoras.*

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas banda y

diagonales rigidizadoras. *

Sistema estructural

Sistemas de pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas o

de acero laminado en caliente.

1.25 * SS

TC =

65


3.3.7.9. Cortante Basal de Diseño (V)

Ecuación 2: Determinación de V según CEC - 2002


3.3.7.10. Calculo del Peso (W)

Tabla 31: Determinación de W según CEC - 2002


3.3.7.11. Resumen del corte basal aplicado al proyecto integrado

Aplicando lo visto en 3.3.7.1 a 3.3.7.10, se obtiene el siguiente resumen:

C = 3.164 REDISEÑAR VER TABLA 3

C = 3.00 C ADOPTADO

V = Z*I*C

RΦPΦE

V = 0.1200 W

V = 137.946

x W

PISOAltura

(m)

Hi

Altura

acumulada

AREA

(M2)

Peso Piso

(T)

Wi

(P Total)Wi * Hi

FUERZA

TOTAL

Vx

Acumulada

4 2.79 11.26 284.31 0.533 151.42 1705.03 36.79 36.79

3 2.79 8.47 284.31 0.758 215.39 1824.38 39.37 76.16

2 2.79 5.68 284.31 0.758 215.39 1223.43 26.40 102.56

1 2.89 2.89 748.87 0.758 567.34 1639.62 35.38 137.946

1149.55 T 6392.47 Tm

66

Tabla 32: Resumen corte basal proyecto integrado según CEC- 2002


3.3.7.12. Espectro Sísmico Elástico

Gráfico 16: Espectro Sísmico Elástico CEC - 2002

Elaborado: CEC – 2002

Se detalla a continuación el espectro sísmico elástico según CEC 2002, que se

aplica al proyecto en estudio.

FACTORESCASA 2

PISOS

CASA 2

PISOSEDIFICIO

hn = 5.44 8.16 11.26

Ct = 0.08 0.08 0.08

T = 0.285 0.39 0.49

Z = 0.40 0.40 0.40

S = 1.20 1.20 1.20

Cm = 3.00 3.00 3.00

I = 1.00 1.00 1.00

Фpi = 1.00 1.00 1.00

ФEi = 1.00 1.00 1.00

R = 8.00 8.00 10.00

C = 3.00 3.00 3.00

V = 0.150 W 0.150 W 0.120 W

V = 12.782 16.65 137.95

67

Gráfico 17: Espectro Sísmico CEC-2002


TC

se

g.

(g)

0.1

00

3.0

0000

0.2

00

3.0

0000

0.3

00

3.0

0000

0.4

00

3.0

0000

0.5

00

3.0

0000

0.6

00

2.5

9284

0.7

00

2.2

2244

0.8

00

1.9

4463

0.9

00

1.7

2856

1.0

00

1.5

5571

1.1

00

1.4

1428

1.2

00

1.2

9642

1.3

00

1.1

9670

1.4

00

1.1

1122

1.5

00

1.0

3714

1.6

00

0.9

7232

1.7

00

0.9

1512

1.8

00

0.8

6428

1.9

00

0.8

1879

2.0

00

0.7

7785

2.1

00

0.7

4081

2.2

00

0.7

0714

2.3

00

0.6

7639

2.4

00

0.6

4821

2.5

00

0.6

2228

2.6

00

0.5

9835

2.7

00

0.5

7619

2.8

00

0.5

5561

2.9

00

0.5

3645

3.0

00

0.5

1857

3.1

00

0.5

0184

3.2

00

0.5

0000

3.3

00

0.5

0000

3.4

00

0.5

0000

3.5

00

0.5

0000

3.6

00

0.5

0000

3.7

00

0.5

0000

3.8

00

0.5

0000

3.9

00

0.5

0000

4.0

00

0.5

0000

0.0

00

00

0.5

00

00

1.0

00

00

1.5

00

00

2.0

00

00

2.5

00

00

3.0

00

00

3.5

00

00 0

.00

00

.50

01

.00

01

.50

02

.00

02

.50

03

.00

03

.50

04

.00

04

.50

0

C (g)

T (

seg

)

ES

PE

CT

RO

SÍS

MIC

O

68

Gráfico 18: Espectro Sísmico Elástico CEC-2002


TC

Sa inelá

stico

seg.

(g)

(g)

0.1

00

3.0

0000

1.2

0000

0.1

2000

0.2

00

3.0

0000

1.2

0000

0.1

2000

0.3

00

3.0

0000

1.2

0000

0.1

2000

0.4

00

3.0

0000

1.2

0000

0.1

2000

0.5

00

3.0

0000

1.2

0000

0.1

2000

0.6

00

2.5

9284

1.0

3714

0.1

0371

0.7

00

2.2

2244

0.8

8897

0.0

8890

0.8

00

1.9

4463

0.7

7785

0.0

7779

0.9

00

1.7

2856

0.6

9142

0.0

6914

1.0

00

1.5

5571

0.6

2228

0.0

6223

1.1

00

1.4

1428

0.5

6571

0.0

5657

1.2

00

1.2

9642

0.5

1857

0.0

5186

1.3

00

1.1

9670

0.4

7868

0.0

4787

1.4

00

1.1

1122

0.4

4449

0.0

4445

1.5

00

1.0

3714

0.4

1485

0.0

4149

1.6

00

0.9

7232

0.3

8893

0.0

3889

1.7

00

0.9

1512

0.3

6605

0.0

3660

1.8

00

0.8

6428

0.3

4571

0.0

3457

1.9

00

0.8

1879

0.3

2752

0.0

3275

2.0

00

0.7

7785

0.3

1114

0.0

3111

2.1

00

0.7

4081

0.2

9632

0.0

2963

2.2

00

0.7

0714

0.2

8286

0.0

2829

2.3

00

0.6

7639

0.2

7056

0.0

2706

2.4

00

0.6

4821

0.2

5928

0.0

2593

2.5

00

0.6

2228

0.2

4891

0.0

2489

2.6

00

0.5

9835

0.2

3934

0.0

2393

2.7

00

0.5

7619

0.2

3047

0.0

2305

2.8

00

0.5

5561

0.2

2224

0.0

2222

2.9

00

0.5

3645

0.2

1458

0.0

2146

3.0

00

0.5

1857

0.2

0743

0.0

2074

3.1

00

0.5

0184

0.2

0074

0.0

2007

3.2

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.3

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.4

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.5

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.6

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.7

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.8

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

3.9

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

4.0

00

0.5

0000

0.2

0000

0.0

2000

CZI

0.0

000

0

0.0

200

0

0.0

400

0

0.0

600

0

0.0

800

0

0.1

000

0

0.1

200

0

0.1

400

0 0.0

00

0.5

00

1.0

00

1.5

00

2.0

00

2.5

00

3.0

00

3.5

00

4.0

00

4.5

00

C (g)

T (s

eg)

ESP

EC

TR

O S

ÍSM

ICO

ELÁ

STIC

O

69

3.3.8. Determinación del Cortante Basal de Diseño Según NEC 2015

Aplicando la NEC 2015 la sección de Peligro Sísmico Diseño Sismo Resistente

(NEC-SE-DS) cuyo detalle en este trabajo se encuentra en la sección 2, desde

2.2.2.2 hasta 2.2.2.12, se obtiene los siguientes cuadros de resumen:

3.3.8.1. Resumen del Cortante Basal (proyecto integral)

Tabla 33: Factores para la obtención del cortante basal según NEC 2015

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC - 2015

3.3.8.2. Cortante Basal de Diseño (V)

Se tomará como ejemplo el edificio de departamentos ya que el espectro sísmico

será igual para todo el proyecto.

FACTORESCASA 2

PISOS

CASA 2

PISOSEDIFICIO

Z= 0.4 0.4 0.4

PERFIL = D D D

Fa = 1.2 1.2 1.2

Fd = 1.19 1.19 1.19

Fs = 1.28 1.28 1.28

Tc = 0.698 0.698 0.698

TL = 4 s 4 s 4 s

Ct = 0.055 0.055 0.055

α = 0.9 0.9 0.9

T = 0.253 0.364 0.486

r = 1.5 1.5 1.5

h = 2.48 2.48 2.48

Sa = 1.190 1.190 1.190

I = 1.0 1.0 1.0

R = 5.0 5.0 8.0

Фpi = 1.0 1.0 1.0

ФEi = 1.0 1.0 1.0

V = 0.2381 W 0.2381 W 0.1488 W

V = 18.07 23.84 171.05

70

Ecuación 3: Determinación de V según NEC - 2015

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC – 2015

3.3.8.3. Cálculo del Peso (W)

Tabla 34: Determinación de W según NEC - 2015

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC – 2015

3.3.8.4. Espectro Sísmico Elástico según el NEC 2015

Gráfico 19: Espectro Sísmico Elástico según NEC-2015

V = I*Sa

RΦPΦE

V = 0.149 W

V = 171.05

x W

PISOAltura

(m)

Hi

Altura

acumulada

AREA

(M2)

Peso Piso

(T)

Wi

(P Total)Wi * Hi

FUERZA

TOTAL

Vx

Acumulada

4 2.79 11.26 284.31 0.533 151.42 1705.03 45.62 45.62

3 2.79 8.47 284.31 0.758 215.39 1824.38 48.82 94.44

2 2.79 5.68 284.31 0.758 215.39 1223.43 32.74 127.18

1 2.89 2.89 748.87 0.758 567.34 1639.62 43.87 171.054

1149.55 T 6392.47 Tm

T SaVALOR PARA EL SOFTWARE

(SAP/ETABS/BRIDGE)T Sa

VALOR PARA EL SOFTWARE

(SAP/ETABS/BRIDGE)

0.00 1.19 0 1.1904 1.55 0.36 1.55 0.36

0.05 1.19 0.05 1.1904 1.60 0.34 1.6 0.34

0.10 1.19 0.1 1.1904 1.65 0.33 1.65 0.33

0.15 1.19 0.15 1.1904 1.70 0.31 1.7 0.31

0.20 1.19 0.2 1.1904 1.75 0.30 1.75 0.3

0.25 1.19 0.25 1.1904 1.80 0.29 1.8 0.29

0.30 1.19 0.3 1.1904 1.85 0.28 1.85 0.28

0.35 1.19 0.35 1.1904 1.90 0.27 1.9 0.27

0.40 1.19 0.4 1.1904 1.95 0.26 1.95 0.26

0.45 1.19 0.45 1.1904 2.00 0.25 2 0.25

0.50 1.19 0.5 1.1904 2.05 0.24 2.05 0.24

0.55 1.19 0.55 1.1904 2.10 0.23 2.1 0.23

0.60 1.19 0.6 1.1904 2.15 0.22 2.15 0.22

0.65 1.19 0.65 1.1904 2.20 0.21 2.2 0.21

0.70 1.19 0.7 1.19 2.25 0.21 2.25 0.21

0.75 1.07 0.75 1.07 2.30 0.20 2.3 0.2

0.80 0.97 0.8 0.97 2.35 0.19 2.35 0.19

0.85 0.89 0.85 0.89 2.40 0.19 2.4 0.19

0.90 0.81 0.9 0.81 2.45 0.18 2.45 0.18

TABLA ESPECTRO DE RESPUESTA

71

Elaborado: Canchig Marco a partir de NEC - 2015

T SaVALOR PARA EL SOFTWARE

(SAP/ETABS/BRIDGE)T Sa

VALOR PARA EL SOFTWARE

(SAP/ETABS/BRIDGE)

0.95 0.75 0.95 0.75 2.50 0.18 2.5 0.18

1.00 0.69 1 0.69 2.55 0.17 2.55 0.17

1.05 0.65 1.05 0.65 2.60 0.17 2.6 0.17

1.10 0.60 1.1 0.6 2.65 0.16 2.65 0.16

1.15 0.56 1.15 0.56 2.70 0.16 2.7 0.16

1.20 0.53 1.2 0.53 2.75 0.15 2.75 0.15

1.25 0.50 1.25 0.5 2.80 0.15 2.8 0.15

1.30 0.47 1.3 0.47 2.85 0.14 2.85 0.14

1.35 0.44 1.35 0.44 2.90 0.14 2.9 0.14

1.40 0.42 1.4 0.42 2.95 0.14 2.95 0.14

1.45 0.40 1.45 0.4 3.00 0.13 3 0.13

1.50 0.38 1.5 0.38 3.05 0.13 3.05 0.13

72

3.3.9. Prediseño de Columnas

El procedimiento planteado está considerado para la columna crítica que en el

caso del edifico de departamentos es la H’35 obteniendo los siguientes resultados:

Ejemplo 5: Prediseño de Columna para el Edificio de Departamentos

a) AREA COLABORANTE

2.7 1.5

2.6

2.55

5.4 3

5.2

AT= 21.63 B= 5.15

5.1

A= 4.20

b) ESCOGEMOS LA COLUMNA CRITICA

Area Colaborante = 21.63 m2

Num Pisos = 4

D = 0.708

L = 0.200

Acción sísmica 30%

CT = 1.33 Ton = 1,331 kg

PU = 6.92 Ton = 6,919 kg

D = 149.67 T/m2 = 149,665 kg/m2

f'c= 2.80 T/cm2 = 280 kg/cm2

1,069.0 cm2

B= 32.70 cm

Badop= 40 cm

L= 32.70 cm

Ladop= 40 cm

As= 16.04 cm²

Diámetro= 16 mm

Área Varilla= 2.0106 cm²

# Varillas= 8

16.08 cm² Si: Ac>As Cumple

Recubrimiento= 4.0 cm

#Varillas dirección X= 3

diámetro estribo= 10

15.0 cm cm

e adop= 15 cm

Ac = Área Calculada=

espaciamiento=

=𝟐 × 𝒇

=

73

Elaborado: Canchig Marco a partir de curso de Etabs 2015

3.3.10. Prediseño de Vigas

El predimensionamiento de las vigas es un procedimiento previo al cálculo de

las dimensiones que dependerán de la utilización de ciertos criterios dispuestos en

los códigos y normas así como a la experiencia del calculista, estos resultados nos

permitirán verificar que las dimensiones iniciales asumidas sean las correctas.

El procedimiento planteado está considerado para la viga con luz más larga que

en el caso del edifico de departamentos es la Viga H entre los ejes 36 y 35

obteniendo los siguientes resultados:

Ejemplo 6: Prediseño de Viga para el Edificio de Departamentos

b) ESCOGEMOS LA COLUMNA CRITICA

Area Colaborante = 21.63 m2

Num Pisos = 4

D = 0.708

L = 0.200

Acción sísmica 30%

CT = 1.33 Ton = 1,331 kg

PU = 6.92 Ton = 6,919 kg

D = 149.67 T/m2 = 149,665 kg/m2

f'c= 2.80 T/cm2 = 280 kg/cm2

1,069.0 cm2

B= 32.70 cm

Badop= 40 cm

L= 32.70 cm

Ladop= 40 cm

As= 16.04 cm²

Diámetro= 16 mm

Área Varilla= 2.0106 cm²

# Varillas= 8

16.08 cm² Si: Ac>As Cumple

Recubrimiento= 4.0 cm

#Varillas dirección X= 3

diámetro estribo= 10

15.0 cm cm

e adop= 15 cm

Ac = Área Calculada=

espaciamiento=

=𝟐 × 𝒇

=

1) Prediseño de la Viga

0.45 m

0.45 m

0.23 m

Para Vigas que soportan elementos que NO pueden resistir grandes deflexiones

𝒉 =

𝟏𝟐=

𝒉

𝟐=

𝒉 =

𝒉 =

𝟏𝟐=

74

2) Área Colaborante

0.2 m

7.28 m2

Ac= 14.55 m2

7.27 m2

0.3 m

3) Escogemos la viga crítica

Área Colaborante (Ac) = 14.55 m2

Carga muerta (D) = 0.708 T/m2

Carga viva (L) = 0.200 T/m2

CT = 1.4D + 1.7L

Carga Total (CT) = 1.33 Ton

Longitud larga (L) = 5.40 m

3.58 T/m

4) Determinación del momento último

Según ACI 318-08 104.53

Sección 8.3.3 10

Mu = 10.45 T-m

Sismo = 25%

Mu = 13 T-m

5) Determinación del factor de Resistencia a flexión Ru

Valores de Ru para distintas resistencias características del hormigón

f'c

(kg/cm2)

Ru

(kg/cm2)

210 39.72

240 45.39

280 52.96

300 56.74

350 66,19

Carga distribuida

(W) = (Ac x CT) / L =

5.40 m

5.2 m

5.1 m

= 10.45 T-m

Tomado de libro Manual para el

diseño sismo resistente

utilizando el programa Etabs

(Guerrero M. 2010)

= 𝐿

1 =

= ∗ 𝑓𝑦 1 − 0.588 ∗ 𝑓𝑦

𝑓

75


3.3.11. Prediseño de Zapatas

Para este análisis se ha tomado en cuenta la columna más crítica que en el caso

del edifico de departamentos es la H’35 obteniendo los siguientes resultados:

P servicio = CM + CV + D + L

Carga de servicio columna H’35 = 149.665,06 Kg

Qadm = 15 T/m2 (Según estudio de suelos)

6) Determinación del peralte efectivo

f'c =

Ru =

Ø =

Escogemos b = 30.0 cm

Mu = Ø*Mn

Mu = Ø*Ru*b*d2

1,306,630.3

1,429.92

d2 = 913.8 cm2

d = 30.2 cm

r = 3.0 cm

h = 33.2 cm

h escogido = 40.0 cm 30.0 cm

d2 =

40.0 cm

280 kg/cm2

52.96 kg/cm2

0.90

De las dimensiones del prediseño, sé obtiene

la siguiente sección de viga tipo:

= ∗ 10

∗ ∗

76

Ejemplo 7: Predimensionamiento de Zapata Edificio de Departamentos


3.3.12. Resumen del prediseño de columnas y vigas aplicado al proyecto

integral.

De las secciones: 3.3.9 y 3.3.10 obtenemos el siguiente resumen:

Tabla 35: Predimensionamiento para cálculo estructural del Proyecto Integrado


Ps

b1

B

hb1

B

B

h

3.1587 m

3.20 m

0.7000 m

0.7 m

B

b1

b2

B

=

=

=

= − 𝟏

=

=

Tipo de Viviendafy

(MPa)

f'C

(MPa)

BLOQUE DE DEPARTAMENTO

(3 plantas + 1 subsuelo)420 28 0.40 x 0.40 0.40 x 0.30

CASA 2 PISOS 420 24 0.30 x 0.30 0.40 x 0.25

CASA 3 PISOS 420 24 0.30 x 0.30 0.40 x 0.25

COLUMNAS

(m)

VIGAS

(m)

77

3.3.13. Análisis Estructural

Tomando en cuenta que una estructura puede concebirse como un sistema en

donde todas sus partes tienen como objetivo cumplir una función determinada, el

análisis estructural de un proyecto propone mediante las ecuaciones de resistencia

de materiales, encontrar: esfuerzos, deformaciones y tensiones así como cargas

laterales que resultan del análisis sísmico, con el propósito de controlar derivas

enmarcadas dentro de las normas de diseño así como el análisis modal para

determinar los modos de vibrar de una estructura.

3.3.13.1. Modelación computarizada

En la actualidad existen varias herramientas de modelado estructural, que

permiten de una manera rápida obtener los resultados para el diseño estudiado

siempre y cuando el operador tenga pleno conocimiento de las normas y códigos

utilizados en el análisis.

Se utilizaron hojas electrónicas en plataforma Excel 2013, donde se realizaron

cálculos para prediseño y obtención de fuerzas verticales.

Para diseño se utilizó el programa Etabs versión 2015, las tablas resultado del

análisis realizadas en el programa Etabs han sido exportadas a Excel, lo que ha

facilitado análisis de derivas, chequeos modales, cargas de momentos y axiales

para columnas, estas últimas han interactuado con el software Safe versión 2014,

para el chequeo de las cimentaciones.

También se ha el software Diseño de Elementos de GICA INGENIEROS creado

por el Ing. Carlos Aguilar Quezada, sin duda ha sido de gran aporte para prediseño

y temas de consulta, con relación a la aplicación de la normativa de diseño vigente.

78

3.3.13.2. El Programa Etabs

El programa Etabs es un software integrado creado para el análisis y cálculo

estructural tridimensional de edificios, sus 40 años de investigación y desarrollado,

lo han convertido en una poderosa peros sencilla y fácil herramienta de diseño, que

es generalmente usada entre los profesionales de tecnología, ingeniería e industria

de la construcción de todo el mundo.

Figura 18: Programa Etabs 2015

Fuente: CSI Computers & Structures . Inc (2015)

79

El Etabs integra los procesos de diseño de elementos de hormigón armado y

acero estructural usando modelos para para el proceso del análisis dinámico no

lineal, analizando y evaluando el comportamiento real de una estructura, cuando es

sometida a eventos sísmicos.

Se detalla a continuación un listado de los comandos más utilizados en el

manejo del programa Etabs.

Figura 19: Comandos generales del programa Etabs

80

Elaborado: Ing. Marcelo Guerra / Ing. Daniel Chacón (2012)

3.3.13.3. Fórmulas y normas utilizadas

Se ha utilizado el ACI 318-08 como normativa de diseño ya que la misma ha

sido y es la norma referente para el diseño de hormigón armado en el Ecuador, en

base a la misma se han estructurado las normas nacionales como el CEC 2002 y

las NEC 2015.

81

Cualquier procedimiento adoptado debe tomar en cuenta las normas a utilizar

ya que es responsabilidad del calculista el ingreso de datos según las unidades de

sistemas de medidas manejados y las fórmulas para cálculo elegidas.

3.3.13.4. Sistemas estructurales de hormigón armado

El diseño planteado busca establecer las dimensiones y tipologías de los

elementos que componen las diferentes estructuras, para ello es necesario

conocer las particularidades de la acción – respuesta que se originan en las

mismas, tomando en cuenta la relación entre: ACCIÓN → ELEMENTOS CON

CARACTERÍSTICAS DETERMINADAS → RESPUESTA.

Tabla 36: Rango de solicitaciones para comportamiento estructural

Elaborado: Canchig Marco a partir de (Cueva 2005)

En el procedimiento de diseño el dimensionamiento adecuado necesita conocer

todas las acciones de los diferentes elementos analizados, sin embargo estas

acciones deberán sujetarse a la normativa vigente de cada región o país.

El cuadro anterior se describe para nuestro medio a través de la NEC 2015

(NEC-SE-HM), sección 2.4, con el siguiente cuadro:

Figura 20: Clasificación de edificios de hormigón armado

Respuestas

Carga axial → tipo de concreto → deformación

Flexión → tipo de refuerzo → agrietamiento

Torsión → tamaño → durabilidad

Cortante → forma → vibración

restricción

Acciones InterioresCaracterísticas del

Elemento

82

Elaborado: NEC-SE-HM, sección 2.4

Para el proyecto planteado se utilizaran las dos primeras premisas como

ejemplo de cálculo, tomando muy en cuenta las pautas que la NEC 2015 señala en

la siguiente figura:

Figura 21: Esquema conceptual de análisis de la NEC-SE-HM

Elaborado: NEC-SE-HM, apéndice 11

83

3.3.13.5. Cortante basal

Es la reacción que tiene una estructura en su base producto de fuerzas laterales

como son el sismo y el viento.

Las fórmulas utilizadas para determinar el cortante basal son las siguientes:

A) CEC 2002: sección 6.2.1. B) NEC 2015: sección 6.3.2.

Tabla 37: Resumen del Cortante Basal


3.3.13.6. Inercia de las secciones agrietadas

Se utilizan en estructuras de hormigón armado para determinar la rigidez y las

derivas máximas.

Según la NEC 2015 (NEC-SE-DS - sección 6.1.6.), se obtiene:

Vigas = 0.5*Ig.

Columnas = 0.8*Ig.

Muros estructurales = 0.6*Ig.

V = Z*I*C

RΦPΦE

x WV = I*Sa

RΦPΦE

x W

CODIGO FACTORESCASA 2

PISOS

CASA 2

PISOSEDIFICIO

R = 8.000 8.000 10.000

V = 0.150 W 0.150 W 0.120 W

V = 12.782 16.65 137.95

R = 5.000 5.000 8.000

V = 0.238 W 0.238 W 0.149 W

V = 12.906 17.03 171.05

CEC 2002

NEC 2015

84

3.3.13.7. Deriva de piso

Es el desplazamiento lateral relativo de un piso con respecto a su consecutivo

producto de las fuerzas horizontales que intervienen en cada dirección de la

estructura.

Derivas CEC 2002: sección 6.8.2 : ΔM = R * ΔE ≤ 0.02

Derivas NEC 2015: sección 6.3.9: ΔM = 0.75*R * ΔE ≤ 0.02

Según las tablas elaboradas del programa Etabs se obtienen los siguientes

resultados:

a) Para casas de dos pisos según datos Etabs 2015

Tabla 38: Resumen de Derivas para Casas de 2 pisos

Elaborado: Canchig Marco a partir de Etabs 2015

b) Para casas de tres pisos según datos Etabs 2015

Tabla 39: Resumen de Derivas para Casas de 3 pisos

Story Load Case/Combo Drift R ΔM=R*ΔE ΔM≤ 0.02 Drift R ΔM=0.75*R*ΔE ΔM≤ 0.02

Story3 sismox 0.002051 8 0.016408 OK 0.003983 5 0.014936 OK


Story3 sismoy 0.000079 8 0.000632 OK 0.000125 5 0.000469 OK


Story3 EQX Max 0.002272 8 0.018176 OK 0.003606 5 0.013523 OK


Story3 EQY Max 0.001025 8 0.008200 OK 0.001627 5 0.006101 OK










TABLE: Story Drifts CASA DE 2 PISOS CEC 2002 CASA DE 2 PISOS NEC 2015










85


c) Para edificio de departamentos según datos Etabs 2015

Tabla 40: Resumen de Derivas para Edificio de Departamentos



























Story4 SISMOX 0.001445 10 0.014450 OK 0.001791 8 0.010746 OK


Story4 SISMOY 0.000053 10 0.000530 OK 0.000066 8 0.000396 OK


Story4 EQ-XX Max 0.001503 10 0.015030 OK 0.001876 8 0.011256 OK


Story4 EQ-YY Max 0.000094 10 0.000940 OK 0.000131 8 0.000786 OK
























TABLE: Story Drifts EDIFICIO CEC 2002 EDIFICIO NEC 2015

86


3.3.13.8. Modos de vibración

Son las formas de vibración que se presentan en un tiempo necesario para que

una estructura complete un ciclo vibratorio, este proceso se realiza a través del

período de vibración, la frecuencia y el grado de libertad. El primer y segundo modo

de vibración son los más importantes del sistema y son los que prevalecen en el

análisis sísmico de las estructuras.

Los modos de vibración del presente trabajo cumplen con más del 90% de las

masas totales de las diferentes estructuras analizadas en los distintos ejes como

se muestra a continuación:

Tabla 41: Masa Participante














TABLE: Story Drifts EDIFICIO CEC 2002 EDIFICIO NEC 2015

TABLE: Modal Load Participation Ratios

Static Dynamic Static Dynamic Static Dynamic

% % % % % %

Modal Acceleration UX 100 100 100 100 99.97 91.52

Modal Acceleration UY 100 100 100 100 99.99 90.53

Modal Acceleration UZ 0 0 0 0 0 0

CASA DE 2 PISOS

Case Item Type Item

CASA DE 3 PISOS EDIFICIO

87

Tabla 42: Periodos y modos de vibración para casas de 2 pisos


Tabla 43: Periodos y modos de vibración para casas de 3 pisos


Tabla 44: Periodos y modos de vibración para edificio de departamentos

Case Mode Period Sum RX Sum RY Sum RZ Sum RX Sum RY Sum RZ

sec

Modal 1 0.468 0.000005836 0.1841 0.0001 0.000005836 0.1841 0.0001

Modal 2 0.43 0.1383 0.1841 0.1712 0.1383 0.1841 0.1712

Modal 3 0.373 0.1636 0.1844 0.8881 0.1636 0.1844 0.8881

Modal 4 0.135 0.1817 0.9557 0.8922 0.1817 0.9557 0.8922

Modal 5 0.132 0.85 0.9911 0.9102 0.85 0.9911 0.9102

Modal 6 0.12 1 1 1 1 1 1

CASA DE 2 PISOS - CEC 2002TABLE: Modal Participating Mass

RatiosCASA DE 2 PISOS - NEC 2015


sec

Modal 1 0.603 0.0148 0.2115 0.0663 0.0148 0.2115 0.0663

Modal 2 0.557 0.1823 0.2229 0.1425 0.1823 0.2229 0.1425

Modal 3 0.443 0.1933 0.2252 0.8533 0.1933 0.2252 0.8533

Modal 4 0.196 0.4805 0.493 0.8687 0.4805 0.493 0.8687

Modal 5 0.192 0.7739 0.8268 0.8692 0.7739 0.8268 0.8692

Modal 6 0.169 0.8392 0.8378 0.9467 0.8392 0.8378 0.9467

Modal 7 0.114 0.9721 0.8419 0.9524 0.9721 0.8419 0.9524

Modal 8 0.109 0.991 0.9528 0.9687 0.991 0.9528 0.9687

Modal 9 0.104 1 1 1 1 1 1

TABLE: Modal Participating Mass

RatiosCASA DE 3 PISOS - CEC 2002 CASA DE 3 PISOS - NEC 2015


sec

Modal 1 0.583 0.7708 8.43E-06 0.302 0.7701 9.09E-06 0.3019

Modal 2 0.453 0.7708 0.7722 0.303 0.7701 0.7713 0.3026

Modal 3 0.414 0.7712 0.7723 0.5707 0.7705 0.7716 0.5718

Modal 4 0.161 0.8017 0.7723 0.5709 0.8014 0.7716 0.572

Modal 5 0.119 0.8017 0.8019 0.571 0.8014 0.8017 0.5721

Modal 6 0.11 0.8017 0.8019 0.6226 0.8014 0.8017 0.6238

Modal 7 0.077 0.8056 0.8019 0.6226 0.8053 0.8017 0.6238

Modal 8 0.056 0.8056 0.8193 0.6227 0.8053 0.8193 0.6238

Modal 9 0.053 0.8056 0.8193 0.6227 0.8053 0.8193 0.6238

Modal 10 0.051 0.8057 0.8193 0.647 0.8054 0.8193 0.648

Modal 11 0.047 0.8057 0.8193 0.647 0.8055 0.8193 0.648


RatiosEDIFICIO - CEC 2002 EDIFICIO - NEC 2015

88


3.3.13.9. Diseño a flexión

La flexión es un estado límite de servicio que gobierna las dimensiones de las

vigas de hormigón armado al ser sometidas a estados internos de esfuerzos en

donde su intensidad varia conforme las condiciones de equilibrio que se analicen.

Figura 22: Deformación en vigas rectangulares


En otras palabras el diseño a flexión debe garantizar ductilidad para esto la

condición del acero de refuerzo (As) debe ser menor al máximo (As, Max.) y mayor

al mínimo (As, min.), ya que mientras más reforzada este la viga, menor posibilidad

que la viga fluya.

,𝒎𝒊 ≤ ≤ ,𝒎 𝒙

Acero mínimo ACI: sección 10.5.1

,𝒎𝒊 =𝟏

𝒇𝒚 𝒘 ∗


sec

Modal 12 0.039 0.9051 0.8584 0.6569 0.8896 0.871 0.6569

Modal 13 0.039 0.9553 0.9553 0.6574 0.9546 0.9545 0.6582

Modal 14 0.037 0.9562 0.9555 0.6575 0.9556 0.9546 0.6583

Modal 15 0.03 0.9572 0.9555 0.9254 0.9566 0.9546 0.9182

Modal 16 0.028 0.9639 0.9675 0.9282 0.9636 0.9669 0.923


RatiosEDIFICIO - CEC 2002 EDIFICIO - NEC 2015

89

Acero máximo ACI: Apéndice B, sección 10.3.3

,𝒎 𝒙 = 𝟎. 𝟓 𝝆𝒎 𝒙 ∗ 𝒘 ∗

Figura 23: Resistencia de diseño a flexión casas de 2 y 3 pisos

Elaborado: Canchig Marco a partir de (Programa Elementos NEC)

Figura 24: Resistencia de diseño a flexión edifico de departamentos

Elaborado: Canchig Marco a partir de (Programa Elementos NEC)

90

3.3.13.10. Secciones finales

Se muestra a continuación un resumen de las secciones de los diferentes

elementos estructurales calculados para el proyecto que han sido ingresados al

programa Etabs.

Tabla 45: Secciones finales del proyecto


3.3.14. Cuantías

3.3.14.1. Empalmes por Traslapo

Según el CEC 2002 y la NEC 2015, los empalmes por traslapo en barras, se

resumen en el siguiente gráfico.

NIVEL LOSA

(m) (cm) b (cm) h (cm) b (dx) (cm) h (dx) (cm)

-3.54 25 25 40 30 30

-0.82 25 25 40 30 30

-2.84 25 25 40 30 40

-0.12 25 25 40 30 30

+2.60 25 25 40 20 30

30 25 30 60

30 40 20 40

-3.54 25 30 40 30 60

-0.82 25 30 40 30 60

+1.79 25 30 40 30 60

DESCRIPCIÓN

ELEMENTOS ESTRUCTURALES PARA CEC 2002 Y NEC 2015

VIGA COLUMNA

EDIFICIO DE

DEPARTAMENTOS

-6.26 25

CASA 2 PISOS

CASA 3 PISOS

91

Figura 25: Empalme por traslapo según normativa ecuatoriana


Un resumen del incremento por traslape con relación a la normativa ecuatoriana

se presenta a continuación.

Tabla 46: Porcentaje de incremento de empalme por traslapo


3.3.14.2. Refuerzo transversal

Para el caso del CEC 2002, este código, cumple estrictamente lo que se

menciona en el ACI 318 sección: 21.3.4, mientras que el NEC 2015, cumple en

parte como se aprecia a continuación.

2.- Empalme por traslapo NEC 2015

db

30db

db

1.- Empalme por traslapo CEC 2002

50db

CEC 2002 NEC 2015 %

Traslapo

50Ø (cm)

Traslapo

30Ø (cm)

Incremento

en la CEC

10 50 30 66.7%

12 60 36 66.7%

14 70 42 66.7%

16 80 48 66.7%

18 90 54 66.7%

20 100 60 66.7%

22 110 66 66.7%

25 125 75 66.7%

28 140 84 66.7%

32 160 96 66.7%

Ø (mm)

92

Figura 26: Refuerzo transversal según normativa ecuatoriana


93

3.3.14.3. Cuantías casa de dos pisos

Para la casa de dos pisos tomamos como ejemplo la viga del eje 28 para realizar una comparación de materiales y cuantías.

Figura 27: Armado de una viga para una casa de dos pisos según (CEC 2002 Y NEC 2015)


0.66

2.80

ESCALA

0.50

7.57

ESC. HORIZONTAL

0.54

1.32

1:20

A

0.50

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

10 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990 11 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

8 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990 9 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

N-0.82

Est. Ø

10: d/4

@

0.0

525m

- d/2

@

0.105m

26 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

Est. Ø

10: d/4

@

0.0

525m

- d/2

@

0.105m

N

8 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

22 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

1.20

B

0.80

1.00

CORTE N-N

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990 26 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

N

1.- VIGA EJE: 28 NIVEL N-0.82 (1U) SEGUN CEC 2002CORTE N-N

0.66

D'

1.07 0.54

C

2.- VIGA EJE: 28 NIVEL N-0.82 (1U) SEGUN NEC 2015

1:20

0.65

1:50

ESC. VERTICAL

1.17

1:20ESCALA

1:20

1:50

ESC. VERTICAL

ESC. HORIZONTAL

ABD' C

N-0.82

22 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990 9 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

11 e Ø 10 @ 0.105m Mc 99010 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

0.25

2.302.47

1.32 0.80

0.661.170.660.50 0.501.000.540.54 0.651.20

2.80

7.57

1.07

0.25

2.302.47

94

Del programa Etabs obtenemos las siguientes secciones:

I. Áreas de acero de refuerzo para casa de dos pisos CEC 2002

Figura 28: Áreas de acero según CEC 2002 para Casa 2 Pisos


Como vemos en el gráfico, la mayor concentración de acero de refuerzo para el

eje 28 está entre los ejes C-D’ con 3.04 cm2. Esta área se cumple con 3Ø12 cuya

área es de 3.39 cm2, incrementándose en 1.12%, con relación al acero mínimo.

95

II. Áreas de acero de refuerzo para casa de dos pisos NEC 2015

Figura 29: Áreas de acero según NEC 2015 para Casa 2 Pisos



eje 28 está entre los ejes C-D’ con 3.95 cm2. Esta área se cumple con 3Ø12 +

1Ø12, cuya área es de 3.39 + 1.13 = 4.52 cm2, incrementándose en 1.14%.

Se muestra a continuación un resumen de las cuantías en materiales y

secciones con relación a la viga de estudio.

96

Tabla 47: Resumen del cálculo de cuantías para una casa de dos pisos


1.- HORMIGON

NORMATIVA VIGA UBICACION NIVEL LONG BW H VOL

CEC 2002 28 ENTRE EJES D'-A -0.82 9.70 m 0.40 m 0.25 m 0.97 m3

NEC 2015 28 ENTRE EJES D'-A -0.82 9.70 m 0.40 m 0.25 m 0.97 m3

2.- ACERO DE REFUERZO

a b c g

1021 C 12 6 9.65 0.15 0.15 9.95 59.70 53.01

990 Q 10 128 0.32 0.17 0.1 1.18 151.04 93.19

991 Q 10 128 0.17 0.1 0.54 69.12 42.65

1021 C 12 6 9.65 0.15 0.15 9.95 59.70 53.01

1024 C 12 1 2.15 0.15 0.15 4.90 4.90 4.35

990 Q 10 128 0.32 0.17 0.1 1.18 151.04 93.19

991 Q 10 128 0.17 0.1 0.54 69.12 42.65

3.- CUANTIA DE MATERIALES

NORMATIVA HORMIGON INCREMENTO HIERRO KG/M3 QQ/M3 INCREMENTO

CEC 2002 0.97 m3 188.85 kg 195 kg/m3 4.28 qq/m3

NEC 2015 0.97 m3 193.20 kg 199 kg/m3 4.38 qq/m3

4.- CUANTÍA DE SECCIONES

f'c= 240 kg/cm2

fy= 4200 kg/cm2

h= 25 cm

b= 40 cm

r= 3 cm

d= 22 cm

NORMATIVA UBICACIÓN VIGA EJE NIVELAs mín. = 14/fy

*b*d

ρ

mínimo

As máx. =

0.5*ρb*b*d

ρ

máximo

AS

CALCULADO

AS

COLOCADO

INCRE M E NT O

AS NE C/AS

CE C

%

AS min ≤ AS

≤AS máx.

Cumplimiento

CEC 2002 CASA 3P 24 -2.84 2.93 0.33% 13.36 1.82% 3.04 3.39 1.12% OK

NEC 2015 CASA 3P 24 -2.84 2.93 0.33% 13.36 1.82% 3.95 4.52 1.14% OK33.33%

0%

CEC 2002

NEC 2015 193.20 kg

2.30%

188.85 kg

NORMATIVA MC TIPO Φ (mm) CANTIDADDIMENSIONES LONG.

Desar.

(m)

LONG.

Total

(m)

PESO

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)

97

3.3.14.4. Cuantías casa de tres pisos

Para la casa de tres pisos tomamos como ejemplo la viga del eje 24 para realizar una comparación de materiales y cuantías.

Figura 30: Armado de una viga para una casa de tres pisos según (CEC 2002 Y NEC 2015)


20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

D'

A

9 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

1:20

C

1:20

ESC. HORIZONTAL 1:50

1.32

Est. Ø

10: d/4

@

0.0525m

- d/2

@

0.105m

ESCALA

0.80

B

8 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

22 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

B

G

8 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

ESC. VERTICAL

22 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

N-2.84

D'

1:20

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

1:20

26 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

Est. Ø

10: d/4

@

0.0525m

- d/2

@

0.105m

10 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

C

ESC. HORIZONTAL

11 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

1:50

ESCALA

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

A

9 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

26 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

G

ESC. VERTICAL

N-2.84

10 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990 11 e Ø 10 @ 0.105m Mc 990

20 e Ø 10 @ 0.0525m Mc 990

0.50

7.57

2.30

0.66

2.80

1.07

1.17

1.20

0.66

0.65

1.- VIGA EJE: 24 NIVEL N-2.84 (1U) SEGUN CEC 2002CORTE G-G

0.54

0.25

0.54 1.00

1.07

2.47

0.500.50

7.57

2.80

2.30

0.66

1.20

1.17

0.80

0.65

1.32

0.54 0.54 1.00

2.47

0.50

0.25

CORTE G-G

2.- VIGA EJE: 24 NIVEL N-2.84 (1U) SEGUN NEC 2015

0.66

98


I. Áreas de acero de refuerzo para casa de tres pisos CEC 2002

Figura 31: Áreas de acero según CEC 2002 para Casa 3 Pisos



eje 24 está entre los ejes D-D’ con 4.37 cm2. Esta área se cumple con 3Ø14+1

Ø12 cuya área es de 4.63+1.13 = 5.74 cm2, incrementándose en 1.31%, con

relación al acero mínimo.

99

II. Áreas de acero de refuerzo para casa de tres pisos NEC 2015

Figura: 32 Áreas de acero según NEC 2015 para Casa 3 Pisos



eje 24 está entre los ejes D-D’ con 7.09 cm2. Esta área se cumple con 3Ø16 +

1Ø12, cuya área es de 6.03 + 1.13 = 7.16 cm2, incrementándose en un 1.01%, con

relación al acero mínimo.



100

Tabla 48: Resumen del cálculo de cuantías para una casa de tres pisos


1.- HORMIGÓN

NORMATIVA VIGA UBICACIÓN NIVEL LONG BW H VOL.

CEC 2002 24 ENTRE EJES A'-J' -2.84 32.19 m 0.40 m 0.25 m 3.22 m3

NEC 2015 24 ENTRE EJES A'-J' -2.84 32.19 m 0.40 m 0.25 m 3.22 m3


a b c g

923 C 14 3 9.65 0.15 0.15 9.95 29.85 36.06

924 C 12 3 9.65 0.15 0.15 9.95 29.85 26.51

925 C 12 1 9.65 0.15 0.15 9.95 9.95 8.84

990 Q 10 128 0.32 0.17 0.1 1.18 151.04 93.19

991 Q 10 128 0.17 0.1 0.54 69.12 42.65

924 C 16 6 9.65 0.15 0.15 9.95 59.70 94.21

925 C 12 1 2.15 0.15 0.15 4.90 4.90 4.35

990 Q 10 128 0.32 0.17 0.1 1.18 151.04 93.19

991 Q 10 128 0.17 0.1 0.54 69.12 42.65

3.- CUANTÍA DE MATERIALES

NORMATIVA HORMIGÓN INCREMENTO HIERRO KG/M3 QQ/M3 INCREMENTO

CEC 2002 3.22 m3 207.24 kg 64 kg/m3 1.41 qq/m3

NEC 2015 3.22 m3 234.40 kg 73 kg/m3 1.60 qq/m3


f'c= 240 kg/cm2

fy= 4200 kg/cm2

h= 25 cm

b= 40 cm

r= 3 cm

d= 22 cm


*b*d

ρ

mínimo

As máx. =

0.5*ρb*b*d

ρ

máximo

AS

CALCULADO

AS

COLOCADO

INCRE M E NT O

AS NE C/AS

CE C

%

AS min ≤ AS

≤AS máx.

Cumplimiento

CEC 2002 CASA 2P 28 0.82 2.93 0.33% 13.36 1.82% 4.37 5.74 1.31% ok

NEC 2015 CASA 2P 28 0.82 2.93 0.33% 13.36 1.82% 7.09 7.16 1.01% ok

NEC 2015 234.40 kg

13.10%

24.74%

0%

LONG.

Desar.

(m)

LONG.

Total

(m)

PESO

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)

CEC 2002 207.24 kg

NORMATIVA MC TIPO Φ (mm) CANTIDADDIMENSIONES

101

3.3.14.5. Cuantías edificio de departamentos

Para el edificio de departamentos tomamos como ejemplo la viga del eje 36 para realizar una comparación de materiales y cuantías.

Figura 33: Armado de una viga para el edificio de departamentos según (CEC 2002 Y NEC 2015)


5.45

1.231.16

5.15

25.60

5.20

1.16

5.10

2.452.32 1.162.05

0.40

1.29

0.30

1.29

0.40

2.321.23

1.- VIGA EJE: 36 NIVEL Nv-0.82 (1U) SEGUN CEC 2002

1.031.031.16

4.70

2.58

1.03

2.- VIGA EJE: 36 NIVEL Nv-0.82 (1U) SEGUN NEC 2015

1.16

5.20 5.15

2.321.16 1.161.16 2.451.23 1.23

5.10

25.60

1.03 1.29

5.45

0.40

2.052.32 2.58

0.40

4.70

1.29

0.30

1:20

1:100

ESC. VERTICAL

ESC. HORIZONTAL

Est. Ø

10: d

/4 @

0.1

0m

- d

/2 @

0.2

0m

12 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

A

32 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

3 Ø 14 Mc 468

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

32 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

3 Ø 16 Mc 466

@ 0.20m

1 Est. Ø10 Mc 490

9 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

28 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

30 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

1:20

1:100

ESC. VERTICAL

ESC. HORIZONTAL

Est. Ø

10: d

/4 @

0.1

0m

- d

/2 @

0.2

0m

A

9 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

28 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

30 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

J E'

12 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

32 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

3 Ø 14 Mc 468

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

H'

32 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

3 Ø 18 Mc 466

@ 0.20m

1 Est. Ø10 Mc 490

J AC'E'FH'

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

28 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

AC'

11 e Ø 10 @ 0.20m Mc 490

28 e Ø 10 @ 0.10m Mc 490

F

102


I. Áreas de acero de refuerzo para el edifico de departamentos CEC 2002

Figura 34: Áreas de acero según CEC 2002 para Edificio de Departamentos



eje 36 está entre los ejes A’-E’ con 5.69 cm2. Esta área se cumple con 3Ø16 cuya

área es de 6.03 cm2, incrementándose en 1.06%, con relación al acero mínimo.

36

103

II. Áreas de acero de refuerzo para el edifico de departamentos NEC 2015

Figura 35: Áreas de acero según NEC 2015 para Edificio de Departamentos



eje 36 está entre los ejes A’-C’ con 6.73 cm2. Esta área se cumple con 3Ø18, cuya

área es de 7.63 cm2, incrementándose en un 1.13%, con relación al acero mínimo.



36

104

Tabla 49: Resumen del cálculo de cuantías para el edificio de departamentos


1.- HORMIGÓN

NORMATIVA VIGA UBICACIÓN NIVEL LONG BW H VOL.

CEC 2002 36 ENTRE EJES D'-A -0.82 5.16 m 0.30 m 0.40 m 0.62 m3

NEC 2015 36 ENTRE EJES D'-A -0.82 5.16 m 0.30 m 0.40 m 0.62 m3


a b c g

465 C 16 3 2.95 0.2 3.15 9.45 14.91

466 C 16 6 12 12.00 72.00 113.62

467 C 16 3 2.4 0.2 2.60 7.80 12.31

468 C 14 3 7.95 0.2 8.15 24.45 29.54

469 C 14 3 12 12.00 36.00 43.49

475 C 14 3 8.2 0.2 8.40 25.20 30.44

490 Q 10 204 0.32 0.22 0.1 1.28 261.12 161.11

465 C 18 3 2.95 0.2 3.15 9.45 18.88

466 C 18 6 12 12.00 72.00 143.86

467 C 18 3 2.4 0.2 2.60 7.80 15.58

468 C 14 3 7.95 0.2 8.15 24.45 29.54

469 C 14 3 12 12.00 36.00 43.49

475 C 14 3 8.2 0.2 8.40 25.20 30.44

490 Q 10 204 0.32 0.22 0.1 1.28 261.12 161.11

3.- CUANTÍA DE MATERIALES

NORMATIVA HORMIGÓN INCREMENTO HIERRO KG/M3 QQ/M3 INCREMENTO

CEC 2002 0.62 m3 405.41 kg 655 kg/m3 14.39 qq/m3

NEC 2015 0.62 m3 442.90 kg 715 kg/m3 15.72 qq/m3


f'c= 280 kg/cm2

fy= 4200 kg/cm2

h= 40 cm

b= 30 cm

r= 3 cm

d= 37 cm


*b*d

ρ

mínimo

As máx. =

0.5*ρb*b*d

ρ

máximo

AS

CALCULADO

AS

COLOCADO

INCRE M E NT O

AS NE C/AS

CE C

%

AS min ≤ AS

≤AS máx.

Cumplimiento

CEC 2002 CASA 2P 28 0.82 3.70 0.33% 19.66 1.82% 5.69 6.03 1.06% ok

NEC 2015 CASA 2P 28 0.82 3.70 0.33% 19.66 1.82% 6.73 7.63 1.13% ok

NEC 2015 442.90 kg

0% 9.25%

26.53%

LONG.

Desar.

(m)

LONG.

Total

(m)

PESO

(Kg)

PESO TOTAL

(Kg)

CEC 2002 405.41 kg

NORMATIVA MC TIPO Φ (mm) CANTIDADDIMENSIONES

105

3.3.15. Costos en la Construcción

El cálculo de los costos es esencial para saber si se cumple o no con las

expectativas de los promotores o constructores en generar utilidad a sus empresas,

para una adecuada realización de los mismos es necesario contar con toda la

información y estudios que se requiera, por citar algunos tenemos: informe

geológico de la zona, estudio de mecánica de suelos, levantamientos topográficos,

planos arquitectónicos aprobados, planos de detalles constructivos, maquetas y

paisajismo, planos y estudio (estructural, hidrosanitario, eléctrico, telefónico),

memorias y especificaciones técnicas. Todo este conjunto es necesario para

comprender el alcance del proyecto que se desee ejecutar y relacionarlo a una

ingeniería de costos cuyo objetivo principal es obtener una ganancia para el

promotor o constructor.

3.3.15.1. Precios unitarios

Para la elaboración de los precios unitarios se ha trabajado en el programa Ares,

un software en el que se puede realizar: presupuestos de obra, análisis de precios

unitarios, cronogramas valorados, control de obra y reajustes de precios, fue creado

por la empresa TetraSistemas Cia. Ltda., para uso a nivel nacional, los resultados

obtenidos de esta base de datos, son procesados y tabulados a través de hojas

electrónicas.

Los componentes de los precios unitarios como son: equipos, mano de obra,

materiales y transporte, han sido generados a través de bases de datos propias

almacenadas en el programa Ares, estos rubros han sido actualizados con la

información generada por la Cámara de la Industria de la Construcción (CAMICON),

con respecto a precios de materiales.

La mano de obra ha sido actualizada con los precios que se manejan en el

mercado quiteño y los rendimientos son propios de la base de datos del programa.

106

Figura 36: Precios unitarios para estructura

Elaborado: Canchig Marco a partir de (Programa ARES)

107

Se detalla a continuación ejemplos de precios generados en el programa ARES

y que se utilizan para calcular los costos en el proyecto de titulación:

Figura 37: Precio unitario del acero de refuerzo


PROYECTO : PROYECTO DE TITULACION PROVINCIA : PICHINCHA

FECHA : 21/04/2016 CANTON : QUITO

PROPONENTE : MARCO CANCHIG PARROQUIA :

PROPIETARIO : SECTOR :

RUBRO : ACERO DE REFUERZO

UNIDAD : KG

ESPECIFICACION :

Horas-Equipo Costo/Hora Subtotal

0.03 1.38 0.04

SUBTOTAL A 0.04

Descripción Categoría Horas-Hombre Sal.Real/Hora Subtotal

AYUDANTE EO E2 0.05 3.22 0.16

FIERRERO EO D2 0.03 3.22 0.08

SUBTOTAL B 0.24

Descripción Unidad Cantidad Precio Unitario Subtotal

ALAMBRE GALVANIZADO NO. 18 KG 0.05 1.18 0.06

ACERO DE REFUERZO KG 1.05 1.18 1.24

SUBTOTAL C 1.30

Descripción Unidad Cantidad Precio Transp. Subtotal

CIZALLA GBL 1.00 0.00 0.00

ALAMBRE GALVANIZADO NO. 18 KG 0.05 0.00 0.00

ACERO DE REFUERZO KG 1.05 0.00 0.00

SUBTOTAL D 0.00

1.58

0.00

1.58

COSTO DIRECTO (E) => A + B + C + D = E

COSTO INDIRECTO (F) => 0.00 %

PRECIO UNITARIO (G) => E + F = G

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

Mano de Obra

Material

Transporte

Descripción

CIZALLA

Equipo

108

Figura 38: Precio unitario del hormigón simple F’c = 240 kg/cm2


P ROY E CT O : P ROY E CT O DE T IT ULACION P ROV INCIA : P ICHINCHA

FE CHA : 21/04/2016 CANT ON : QUIT O

P ROP ONE NT E : M ARCO CANCHIG P ARROQUIA :

P ROP IE T ARIO : S E CT OR :

RUBRO : HORM IGON S IM P LE F´C= 240 KG/CM 2

UNIDAD : M 3

E S P E CIFICACION :

Horas-E quipo Costo/Hora S ubtotal

3.33 1.00 3.33

24.35 0.13 3.17

S UBT OT AL A 6.50

Descripción Categorí a Horas-Hombre S al.Real/Hora S ubtotal

MAESTRO DE OBRA EO C2 0.40 3.39 1.36

ALBAÑIL EO D2 5.33 3.22 17.17

PEON I 2.67 3.18 8.48

S UBT OT AL B 27.01

Descripción Unidad Cantidad P recio Unitario S ubtotal

HORMIGON PREMEZCLADO F´C=240 KG/CM2 M3 1.00 86.73 86.73

ALQUILER DE BOMBA M3 1.00 12.12 12.12

ALQUILER DE MIXER M3 1.00 11.39 11.39

S UBT OT AL C 110.24

Descripción Unidad Cantidad P recio T ransp. S ubtotal

HERRAMIENTA MENOR GBL 18.27 0.00 0.00

VIBRADOR GBL 2.50 0.00 0.00


S UBT OT AL D 0.00

143.75

0.00

143.75

E quipo

T ransporte

Descripción

VIBRADOR

HERRAMIENTA MENOR

COS T O DIRE CT O (E ) = > A + B + C + D = E

COS T O INDIRE CT O (F) = > 0.00 %

P RE CIO UNIT ARIO (G) = > E + F = G


M ano de Obra

M aterial

109

Figura 39: Precio unitario del hormigón simple F’c = 280 kg/cm2


P ROY E CT O : P ROY E CT O DE T IT ULACION P ROV INCIA : P ICHINCHA

FE CHA : 21/04/2016 CANT ON : QUIT O

P ROP ONE NT E : M ARCO CANCHIG P ARROQUIA :

P ROP IE T ARIO : S E CT OR :

RUBRO : HOM IGON S IM P LE F´C= 280 KG/CM 2

UNIDAD : M 3

E S P E CIFICACION :

Horas-E quipo Costo/Hora S ubtotal

3.33 1.00 3.33

24.35 0.13 3.17

S UBT OT AL A 6.50

Descripción Categorí a Horas-Hombre S al.Real/Hora S ubtotal

MAESTRO DE OBRA EO C2 0.40 3.39 1.36

ALBAÑIL EO D2 5.33 3.22 17.17

PEON I 2.67 3.18 8.48

S UBT OT AL B 27.01

Descripción Unidad Cantidad P recio Unitario S ubtotal


ALQUILER DE BOMBA M3 1.00 12.12 12.12

ALQUILER DE MIXER M3 1.00 11.39 11.39

S UBT OT AL C 116.63

Descripción Unidad Cantidad P recio T ransp. S ubtotal

HERRAMIENTA MENOR GBL 18.27 0.00 0.00

VIBRADOR GBL 2.50 0.00 0.00


S UBT OT AL D 0.00

150.14

0.00

150.14

E quipo

T ransporte

Descripción

VIBRADOR

HERRAMIENTA MENOR

COS T O DIRE CT O (E ) = > A + B + C + D = E

COS T O INDIRE CT O (F) = > 0.00 %

P RE CIO UNIT ARIO (G) = > E + F = G


M ano de Obra

M aterial

110

3.3.15.2. Volúmenes de obra

Para establecer los volúmenes de obra ha sido necesario elaborar los planos

estructurales los mismos que han sido realizados en el programa Autocad V16 y

las mediciones han sido procesadas y tabuladas en hojas electrónicas.

En el Apéndice A se pueden observar los planos detallados, el resumen de esta

cubicación se detalla a continuación:

Tabla 50: Cubicación de estructura casa de dos pisos

a) Para casa de dos pisos


b) Para casa de tres pisos

Tabla 51: Cubicación de estructura casa de tres pisos

CASA DE 2 PISOS

ELEMENTO VOLUMEN ACERO VOLUMEN ACERO

ESTRUCTURAL (m3) (kg) (m3) (kg)

Plintos 5.72 454.45 5.72 454.45

Cadenas 2.67 327.93 2.67 327.93

Gradas 3.47 344.35 3.47 344.35

Columnas 7.94 1,481.38 7.94 2,002.41

Losa y Vigas P.B. 11.77 1,702.85 11.77 1,773.13

Losa y Vigas Piso 1 12.87 1,660.84 12.87 1,677.69

TOTALES 44.45 5,971.81 44.45 6,579.97

CEC 2002 NEC 2015

CASA DE 3 PISOS



Plintos 7.38 572.11 7.38 572.11

Cadenas 2.67 457.62 2.67 457.62

Gradas 6.75 688.71 6.75 688.71

Columnas 11.55 2,975.84 11.23 3,610.12

Losa y Vigas P.B. 11.68 1,714.99 11.68 1,905.42

Losa y Vigas Piso 1 11.15 1,654.19 11.15 1,717.20

Losa y Vigas Piso 2 5.12 774.58 5.12 788.71

TOTALES 56.31 8,838.04 55.98 9,739.89

CEC 2002 NEC 2015

111


c) Para edificio de departamentos

Tabla 52: Cubicación de estructura edificio de departamentos


3.3.15.3. Presupuesto referencial

En base a las cantidades calculadas y los precios unitarios establecidos se ha

procesado y tabulado en hojas electrónicas con los siguientes resultados:

Tabla 53: Presupuestos para rubros de estructura obtenidos del CEC-2002 y NEC-2015

EDIFICIO DE DEP.



Plintos 35.39 1,963.80 35.39 1,963.80

Cadenas 26.07 4,134.08 26.07 4,134.08

Gradas 9.90 1,103.82 9.90 1,103.82

Columnas 80.90 26,951.99 94.07 29,367.59

Muros 74.30 10,438.86 74.30 10,438.86

Losa y Vigas Sotano 142.54 11,391.44 142.54 11,654.98

Losa y Vigas P.B. 53.00 4,736.25 53.00 4,839.71

Losa y Vigas Piso 1 53.00 4,736.25 53.00 4,839.71

Losa y Vigas Piso 2 53.00 4,736.25 53.00 4,839.71

TOTALES 528.10 70,192.76 541.26 73,182.24

CEC 2002 NEC 2015

a) Para casas de dos pisos

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.U. SUBTOTAL Num. Casas TOTAL

Acero de Refuerzo kg 5,971.81 1.58 9,435.46 5.00 47,177.29

Hormigón simple f'c=240 kg/cm2 m3 44.45 143.75 6,389.25 5.00 31,946.24

TOTAL ESTRUCTURA CASAS DOS PISOS CEC - 2002 = 15,824.70 5.00 79,123.52




TOTAL ESTRUCTURA CASAS DOS PISOS NEC - 2015 = 16,785.45 5.00 83,927.26

b) Para casas de tres pisos




TOTAL ESTRUCTURA CASAS TRES PISOS CEC - 2002 = 22,058.14 8.00 176,465.13

1. PRESUPUESTO CASAS DE DOS PISOS CEC - 2002

2. PRESUPUESTO CASAS DE DOS PISOS NEC - 2015

3. PRESUPUESTO CASAS DE TRES PISOS CEC - 2002

112


3.3.15.4. Costo de la estructura por m2 de construcción

Se detalla a continuación el costo de la estructura con relación al área de

construcción.

Tabla 54: Costo de la estructura por m2 de construcción





TOTAL ESTRUCTURA CASAS TRES PISOS NEC - 2015 = 23,436.14 8.00 187,489.16

c) Para edificio de departamentos

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.U. SUBTOTAL Num. TOTAL



TOTAL ESTRUCTURA EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS CEC - 2002 = 190,192.84 1.00 190,192.84

DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.U. SUBTOTAL Num. TOTAL



TOTAL ESTRUCTURA EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS NEC - 2015 = 196,892.31 1.00 196,892.31

6. PRESUPUESTO EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS NEC - 2015

4. PRESUPUESTO CASAS DE TRES PISOS NEC - 2015

5. PRESUPUESTO EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS CEC - 2002

INCREMENTO

COSTO $/M2 COSTO $/M2 $/M2

A B C=B/A D E=D/B E-C

CASA DE DOS PISOS 137.68 m2 $15,824.70 114.94 $/m2 $16,785.45 121.92 $/m2 6.98 $/m2

CASA DE TRES PISOS 164.60 m2 $22,058.14 134.01 $/m2 $23,436.14 142.38 $/m2 8.37 $/m2

EDIFICO DE DEPARTAMENTOS 1,567.77 m2 $190,192.84 121.31 $/m2 $196,892.31 125.59 $/m2 4.27 $/m2

TOTALES 1,870.05 m2 $228,075.69 121.96 $/m2 $237,113.91 126.80 $/m2 4.83 $/m2

CEC 2012 NEC 2015ÁREA

DETALLE

113

CAPÍTULO IV

4. PROCESAMIENTO DE DATOS

4.1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

Definidas las características que tiene cada modelo diseñado en cuanto a

secciones, materiales y cargas, es indispensable la comparación de los diferentes

datos con relación a las normas ecuatorianas estudiadas.

4.1.1. Coeficiente de reducción de respuesta estructural (R)

El factor de reducción de la fuerza sísmica es mayor para la CEC 2002 que para

la NEC 2015, depende estrictamente del tipo de material utilizado (hierro –

hormigón), lo que conlleva a un aumento en el cortante basal para la NEC 2015

según la estructuración de las ecuaciones descritas a continuación.

Donde:

, para CEC 2002

Y

, para NEC 2015

Tabla 55: Factor R proyecto integral


EDIFICACIÓN CEC NEC

CASA DE 2 PISOS 8 5

CASA DE 3 PISOS 8 5

EDIFICIO DE DEPARTAMENTOS 10 8

114

Gráfico 20: Comparación del Factor R


4.1.2. Cortante Basal (V)

Se aprecia en las ecuaciones y gráfico de la sección anterior, como el cortante

basal está relacionado directamente con el Factor R.

Gráfico 21: Presupuestos obtenidos de CEC-2002 y NEC-2015


8.00

0

8.00

0

10.0

00

5.00

0

5.00

0

8.00

0

C A S A 2 P I S O S C A S A 3 P I S O S E D I F I C I O

FACTOR R

CEC 2002 NEC 2015

12.7

82

16.6

5

137.

95

12.9

06

17.0

3

171.

05

C A S A 2 P I S O S C A S A 3 P I S O S E D I F I C I O

CORTANTE BASAL

CEC 2002 NEC 2015

115

Otro aspecto que recalcar es que el cortante basal en el edificio de

departamentos es mucho mayor que en las casas de dos y tres pisos, esto implica

que con la altura también aumenta el cortante basal.

4.1.3. Derivas

Gráfico 22: Derivas obtenidos para CEC-2002 y NEC-2015

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

EQX MAX EQY MAX

0.001812 0.001781

0.002876 0.002826

Derivas casas de 2 pisos

CEC 2002 NEC 2015

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0.00012

0.00014

0.00016

0.00018

0.0002

EQX MAX EQY MAX

0.000102 0.000106

0.000188 0.000182

Derivas casas de 3 pisos

CEC 2002 NEC 2015

116


Para la NEC 2015, las derivas en todos los elementos son mayores tanto en el

eje x-x como en el eje y-y.

4.1.4. Presupuesto

Con lo expuesto anteriormente se aprecia un incremento del costo de la

estructura en todos los elementos analizados como se demuestra en los siguientes

gráficos.

Gráfico 23: Comparación de costos de estructura para la casa de dos pisos


0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

EQ-XX MAX EQ-YY MAX

0.001359

0.002001370.001709

0.002999

Derivas edificio de departamentos

CEC 2002 NEC 2015

15,200.00

15,400.00

15,600.00

15,800.00

16,000.00

16,200.00

16,400.00

16,600.00

16,800.00

CEC 2002 NEC 2015

15,824.70

16,785.45

Presupuesto casa 2 pisos

117

Del gráfico 23, se observa al utilizar la NEC 2015, un incremento de US$ 960,75,

equivalente al 6,07%, con relación al CEC 2002.

Gráfico 24: Comparación de los costos de estructura para la casas de tres pisos


Del gráfico 24, se observa al utilizar la NEC 2015, un incremento de US$

1.378,00, equivalente al 6,25%, con relación al CEC 2002.

Gráfico 25: Comparación de los costos de estructura para el edificio de departamentos


21,000.00

21,500.00

22,000.00

22,500.00

23,000.00

23,500.00

CEC 2002 NEC 2015

22,058.14

23,436.14

Presupuesto casa 3 pisos

186,000.00

188,000.00

190,000.00

192,000.00

194,000.00

196,000.00

198,000.00

CEC 2002 NEC 2015

190,192.84

196,892.31

Presupuesto edificio de departamentos

118

Del gráfico 25, se observa al utilizar la NEC 2015, un incremento de US$

6.699,47, equivalente al 3,52%, con relación al CEC 2002.

Gráfico 26: Comparación del presupuesto total entre CEC 2002 y NEC 2015


El gráfico 26, ha sido elaborado para el proyecto integral que corresponde a 5

casas de dos pisos, 8 casas de tres pisos y 1 edificio de departamentos, se observa

al utilizar la NEC 2015, un incremento de US$ 22.527,33, equivalente al 5,05%, con

relación al CEC 2002.

El gráfico 27, muestra el incremento que existe en el costo de la estructura por

el metro cuadrado de construcción al utilizar la NEC con respecto a la CEC.

Gráfico 27: Costo De la estructura por m2 de construcción


430,000.00

435,000.00

440,000.00

445,000.00

450,000.00

455,000.00

460,000.00

465,000.00

470,000.00

CEC 2002 NEC 2015

445,781.50

468,308.73

114.93

133.59125.98 125.83121.91

141.94130.42 130.82

0.00 $/m2

20.00 $/m2

40.00 $/m2

60.00 $/m2

80.00 $/m2

100.00 $/m2

120.00 $/m2

140.00 $/m2

160.00 $/m2

CASA DE DOSPISOS

CASA DE TRESPISOS

EDIFICO DEDEPARTAMENTOS

TOTAL

COSTO DE LA ESTRUCTURA POR M2 DE CONSTRUCCIÓN

CEC 2002 NEC 2015

119

CAPÍTULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

La determinación de los elementos estructurales (formas y materiales

utilizados), desde la etapa de predimensionamiento, son claves al momento

de diseño, los códigos nacionales procuran la utilización de estructuras

regulares, con el fin de disminuir el riesgo símico en los elementos

diseñados.

Con relación al aspecto sísmico, se observa que el factor de reducción

de respuesta estructural (R) es menor para la NEC con respecto a la CEC

según la norma y código estudiados. Para las casas de dos y tres pisos

utilizando la CEC el factor R = 8, mientras que con la NEC el factor R = 5,

para el edificio de departamentos con la CEC el factor R = 10 mientras que

usando la NEC el factor R = 8.

Esta reducción del factor R, implica un aumento en el cortante basal (V)

al utilizar la NEC ya que las fórmulas utilizadas en ambas normas están

directamente relacionadas con R, es decir mientras mayor sea el valor de R

menor será el resultado de V.

El aumento del cortante basal V, utilizando la NEC con respecto a la CEC,

es el siguiente: para la casa de dos pisos es de 1,01%, para la casa de tres

pisos es de 2,28%, para el edificio de departamentos es del 23,99%. Como

vemos para la casa de dos y tres pisos no se aprecia un aumento

significativo, caso contrario con el edificio de departamentos en donde si hay

un marcado incremento, este aumento de V con respecto a la altura

interviene en los resultados del cálculo estructural ya que el incremento en

120

acero de refuerzo y hormigón resultara en el aumento del costo del

presupuesto de una edificación al aplicar la NEC.

Con respecto a la cantidad de acero (As colocado), con relación a una

sección de viga tipo (ver tablas: 47- 48 - 49), el incremento al utilizar la NEC

con relación a la CEC para la casa de dos pisos es del 33,33%, mientras que

para la casa de tres pisos es del 24,74% y para el edificio de departamentos

de 26,56%, estas cuantías obedecen al criterio del calculista al momento de

obtener el acero de refuerzo apropiado para los materiales diseñados.

Del volumen de hormigón utilizado en el proyecto se obtiene, que para

las casas de dos y tres pisos no hay incremento ya que las secciones de los

elementos estructurales aplicando la NEC y la CEC son semejantes, caso

contrario ocurre con el edificio de departamentos en donde el valor de

hormigón calculado con la CEC es de 528,10 m3, mientras que utilizando la

NEC da 541,26 m3, existe un incremento con la NEC de 13,16 m3 que

equivale al 2,49%.

Analizando el proyecto total que resulta de integrar el edificio de

departamentos con 5 casas de dos pisos y 8 casas de tres pisos se obtiene

que existe un incremento en volumen de hormigón de 10,55 m3 equivalente

al 0.88% utilizando la NEC con respecto a la CEC.

Para el acero de refuerzo calculado, existe un evidente incremento de

materiales utilizando la NEC con respecto a la CEC, en donde: la casa de

dos pisos tiene un incremento de 608,16 kg equivalente al 10,18%, para la

casa de tres pisos el incremento es de 901,85 kg que equivale al 10,20% y

para el edificio de departamentos este incremento es de 2.989,49 que

equivale al 4,26%.

El proyecto total integral evidencia un aumento en acero de refuerzo

utilizando la NEC de 13.245,08 kg que equivale al 7,76% en relación al

calculado con el CEC.

121

Al cuantificar los volúmenes de obra para los rubros de estructura, se

puede obtener una relación del peso del acero de refuerzo (kg), con respecto

al volumen hormigón (m3), con los siguientes resultados:

Para la casa de dos pisos, al utilizar el CEC, la relación que existe entre

el acero de refuerzo con respecto al hormigón es de 134,36 kg/m3, mientras

que con la NEC está relación es de 148,04 kg/m3, lo que produce un

incremento con la NEC de 13,69 kg/m3 equivalente al 0,19% con respecto

al CEC.

Para la casa de tres pisos, al utilizar CEC la relación es de 156,96 kg/m3,

con la NEC es de 173,99 kg/m3, hay incremento con la NEC de 17,03 kg/m3

equivalente al 10,85%, con respecto a la CEC.

Para el edificio de departamentos, al utilizar CEC la relación es de 132,92

kg/m3, con la NEC es de 135,21 kg/m3, hay incremento con la NEC de 2,29

kg/m3 equivalente al 1,72%, con respecto a la CEC.

Para el proyecto integral, al utilizar CEC la relación es de 142,20 kg/m3,

con la NEC es de 151,90 kg/m3, hay incremento con la NEC de 9,70 kg/m3

equivalente al 6,82%, con respecto al CEC.

Si se considera el m2 de construcción en las diferentes edificaciones del

proyecto tenemos que área bruta para la casa de dos pisos es de 137,69

m2, para la casa de tres pisos es de 165,11 m2 y el edificio de departamentos

1.509,70 m2. Con estas áreas se puede realizar una relación entre el

volumen de hormigón por el metro cuadrado de construcción obteniendo los

siguientes valores:

Para la casa de dos pisos, al utilizar el CEC, la relación del volumen de

hormigón (m3) con respecto al metro cuadrado de construcción (m2) es de

0,32 m3/m2, mientras que con la NEC es de 0,32 m3/m2, no hay incremento

122

con la NEC, lo mismo ocurre para la casa de tres pisos cuya relación m3/m2,

al aplicar el CEC y la NEC es de 0,34 m3/m2 para ambos casos.

Caso contrario ocurre con el edificio de departamentos cuya relación

m3/m2 al utilizar CEC es de 0,35 m3/m2 y con la NEC se obtiene 0,36

m3/m2, hay incremento con la NEC de 0,01 m3/m2 equivalente al 2,04%,

con respecto al CEC.

La relación entre el acero de refuerzo por el metro cuadrado de

construcción (kg/m2) es la siguiente:

Para la casa de dos pisos, la relación kg/m2 al utilizar CEC es de 43,37

kg/m2 y con la NEC es de 47,79 kg/m2, hay incremento con la NEC de 4,42

kg/m2 equivalente al 10,18%, con respecto al CEC.

Para la casa de tres pisos, la relación kg/m2 al utilizar CEC es de 53,53

kg/m2 y con la NEC es de 58,99 kg/m2, hay incremento con la NEC de 5,46

kg/m2 equivalente al 10,20%, con respecto al CEC.

Para el edificio de departamentos, la relación kg/m2 al utilizar CEC es de

46,49 kg/m2 y con la NEC es de 48,47 kg/m2, hay incremento con la NEC

de 1,98 kg/m2 equivalente al 4,26%, con respecto al CEC.

De los presupuestos obtenidos (ver gráficos 23-24-25-26), se obtiene el

siguiente resumen:

Para la casa de dos pisos, el costo de la estructura al utilizar el CEC es

de US$ 15.824,70, el presupuesto de la estructura al utilizar la NEC es de

US$ 16.785,45, el incremento del costo con la NEC de US$ 960,75 equivale

al 6,07%, con respecto al CEC.

123

Para la casa de tres pisos, el costo de la estructura al utilizar el CEC es

de US$ 22.058,14, el presupuesto de la estructura al utilizar la NEC es de

US$ 23.436,14, el incremento del costo con la NEC de US$ 1.378,00

equivale al 6,25%, con respecto al CEC.

Para el edifico de departamentos, el costo de la estructura al utilizar el

CEC es de US$ 190.192,84, el presupuesto de la estructura al utilizar la

NEC es de US$ 196.892,31, el incremento del costo con la NEC de US$

6.699,47 equivale al 3,52%, con respecto al CEC.

Para el proyecto integral, el costo de la estructura al utilizar el CEC es de

US$ 445.781,50, el presupuesto de la estructura al utilizar la NEC es de US$

468.308,73, el incremento del costo con la NEC de US$ 22.527,23 equivale

al 5,05%, con respecto al CEC.

De la relación entre el costo de la estructura con respecto al m2 de

construcción, se concluye lo siguientes:

Para la casa de dos pisos, el costo de la estructura con relación al m2 de

construcción al utilizar el CEC es de 114,93 $/m2, al utilizar la NEC es de

121,91 $/m, el incremento con la NEC es de 6.98 $/m2, equivalente al 6,07%,


Para la casa de tres pisos, el costo de la estructura con relación al m2 de


141,94 $/m, el incremento con la NEC es de 8,35 $/m2, equivalente al 6,25%,


Para el edifico de departamentos, el costo de la estructura con relación al

m2 de construcción al utilizar el CEC es de 125,98 $/m2, al utilizar la NEC

es de 130,42 $/m, el incremento con la NEC es de 4,44 $/m2, equivalente al

3,52%, con respecto al CEC.

124

Para el proyecto integral, el costo de la estructura con relación al m2 de


133,08 $/m, el incremento con la NEC es de 6,40 $/m2, equivalente al 5,05%,


Como se pudo observar si existe un incremento tanto en materiales y

costos en los proyectos planteados al utilizar la NEC 2015 con relación al

CEC 2002, que varía considerablemente con relación a la tipología

arquitectónica planteada, los factores sísmicos utilizados y el planteamiento

estructural que dependerá de la experiencia del calculista y las normas a

utilizarse.

El incremento de costos que se evidencia al utilizar la NEC 2015, es bajo

si comparamos que con ello se logrará salvaguardar vidas humanas que es

el propósito de todo profesional y estudiante de ingeniería civil.

5.2. RECOMENDACIONES

La LMU-20 que es el certificado de conformidad emitido por la Entidad

Colaboradora (ECP CAE-P), indica en su página que para construcciones

menores a 500 m2 y hasta 2 pisos, no hace falta estudio de suelos ni

memoria de cálculo estructural, sin embargo el modelo de construcción

informal que se maneja en el país, obliga a todos los municipios

gubernamentales, gremios de profesionales y público en general a la

socialización de este tema, ya que como se observó en el último sismo de

que afecto las provincias de Manabí y Esmeraldas, la falta de criterio

profesional en el diseño y construcción de viviendas fue la causa para que

se pierdan vidas humanas y colapsen gran parte de las estructuras en las

zonas afectadas.

Si bien la NEC 2015 está todavía en etapa de investigación, es necesario

que el Estado apoye al grupo de investigadores que esta frente a este tema

para que se capaciten y consigan elaborar una norma más acorde a nuestro

125

medio, estos profesionales realicen talleres gratuitos para alumnos de

universidades, profesionales y técnicos involucrados con la construcción con

el fin de renovar sus conocimientos en el empleo de herramientas

computarizadas, códigos y normas nacionales e internacionales que ayuden

al desarrollo de sistemas anti sísmicos que permitan viviendas seguras.

Sería importante comparar en un tipo de estructura especifica que

incidencia tiene el estudio de suelos para diferentes casos de carga ya que

de esta manera, se podría lograr establecer una guía de cuánto costaría el

m2 de construcción si se tiene: a) regularidad en planta, b) estudio de suelos

definidos, c) dimensiones de luces menores a 5 m. por mencionar un caso

de los muchos que podrían suscitarse.

126

5.3. BIBLIOGRAFÍA

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utilizando ETABS y NEC 2015. Ecuador.

Guerra, Marcelo (2013) Cimentaciones sismo resistentes utilizando

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resistente de edificios utilizando el programa ETABS. Ecuador.

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sistema de pórticos y sistema de paredes portantes de hormigón (m2)

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estructural entre sistemas constructivos tradicionales y un sistema

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y requisitos mínimos de cálculo para diseño sismo - resistente - CPE

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García, J. J. (2011). ESPECIAL SISMO. REVISTA ZUNCHO, No.48.

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