UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA

OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO

CIVIL

ESTRUCTURA

TEMA:

ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL – ECONÓMICO ENTRE

DOS TIPOS DE CIMENTACIÓN PARA LAS CASAS DE RETIRO EN LA

HACIENDA SAN JOSE

AUTOR

CARLOS ENRIQUE PARRALES REYES

TUTOR

ING. CHRISTIAN ALMENDÁRIZ R.

AÑO

2018

GUAYAQUIL – ECUADOR

22

Dedicatoria

El presente trabajo está dedicado a mi querido hijo Carlos José Parrales

Salazar, a quien sin dudar le dejo el legado de la familia y por medio de este

presente demostrarle que el esfuerzo jamás dejara de valer la pena cuando se

alcanza lo soñado.

A Carlos Ismael Parrales A. y Mirella Reyes Ch. por todo el esfuerzo que me

brindaron durante mis años de preparación académica, y que en ellos se refleja

el ejemplo de humildad y superación que día a día me impartieron desde la

infancia y que hoy junto a su compañía hacemos realidad este anhelo que muy

aparte de ser mía la comparto con toda mi familia.

33

Agradecimiento

En primer lugar un agradecimiento espiritual para Dios, por haberme brindado

todos los recursos necesarios (espirituales, materiales y económicos) durante mi

preparación académica y más aún en el desarrollo de mi trabajo de titulación.

Agradezco especialmente a mis padres la Sra. Mirella Reyes Ch. y el Sr. Carlos

Parrales A. por el apoyo incondicional que siempre me han brindado en el

transcurso de mi vida.

Como no agradecer a la Sra. Lissette Salazar de Parrales, quien ha sido esa voz

de aliento permanente en el transcurso del desarrollo de mi tesis de

grado.

A cada uno de mis familiares, amigos y personajes que me han apoyado

durante toda mi carrera y en el transcurso del desarrollo de mi trabajo de titulación

, a Rvrd.

Víctor Condo, Rvrd. Luis Sacancela, Ing. Miguel Damián, Arq. Antonio

Narváez Concluyo con grato agradecimeinto all Ing. Christian Almendáriz, por el

gran apoyo académico que me brindo durante el desarrollo de mi tesis y por la gran

amistad que me brindo.

44

Declaración expresa

Articulo XI.- del Reglamento Interno de graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad de los hechos ideas y doctrinas expuestas en este trabajo

de titulación corresponden exclusivamente al autor y al patrimonio intelectual de

la Universidad de Guayaquil.

Carlos Enrique Parrales Reyes

0930490180

55

Tribunal de graduación

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc. Ing. Adalberto Vizconde Campos, M.Sc.

Decano Tutor Revisor

Miembro del Tribunal

66

Índice GeneralÍndice de Tablas.......................................................................................................... x

Índice de figuras.........................................................................................................xi

Introducción ............................................................................................................xv

Capítulo I..................................................................................................................... 1

1.1. Planteamiento del problema ........................................................................ 1

1.2. Objetivos de la investigación ........................................................................... 1

1.2.1. Objetivo general ......................................................................................... 1

1.2.2. Objetivos específicos ................................................................................ 1

1.3. Justificación ..................................................................................................... 2

1.4. Delimitación del problema de investigación.................................................... 2

1.5. Ubicación......................................................................................................... 3

Capítulo II.................................................................................................................... 4

2. Marco teórico....................................................................................................... 4

2.1. Antecedentes de la investigación ................................................................... 4

2.2. Marco conceptual ............................................................................................ 5

2.2.1 Generalidades de cimentación................................................................... 5

2.2.2 Clasificación de las cimentaciones ............................................................ 5

2.2.4. Reacciones .............................................................................................. 7

2.2.5 Peso volumetrico del suelo ...................................................................... 7

2.2.6 Carga admisible de un suelo.................................................................... 7

77

2.2.7 Presion de contacto ................................................................................. 7

2.2.8.1 Normas .................................................................................................. 7

2.2.8.1.1. Cargas consideradas ......................................................................... 8

2.2.8.2 Resistencia de materiales ...................................................................... 9

2.2.8.3 Modulos de elasticidad .......................................................................... 9

2.3 Marco Legal..................................................................................................... 9

Capítulo III................................................................................................................. 11

3. Marco Metodológico ......................................................................................... 11

3.1. Variables ...................................................................................................... 11

3.2. Operacionalización de variables .................................................................... 11

3.3 Métodos........................................................................................................ 12

3.3.1 Método descriptivo .................................................................................... 12

3.4. Metodología.................................................................................................... 12

Capitulo IV ................................................................................................................ 13

Análisis y Resultados ................................................................................................ 13

4.1 análisis de carga en la edificación. ................................................................ 13

4.1.1 Análisis de cargas muertas de la cubierta .............................................. 13

4.2. Análisis estructural utilizando el software SAP 2000 ..................................... 17

4.3. Modelamiento estructural en SAP 2000 v19.0.0............................................. 18

4.4. Conclusión del análisis estructural realizado en SAP 2000. ........................... 20

88

4.5 Diseño estructural de los elementos estructurales mediante SAP 2000 ......... 23

4.6. Cálculo de las reacciones verticales en la estructura. .................................... 24

4.7. Propuesta A para el diseño de la cimentación con plintos. ........................... 26

4.7.1. Calculo de las secciones del plinto. ......................................................... 27

4.7.2. Determinar la reacción neta del suelo...................................................... 28

4.7.3. Diseño estructural del plinto ..................................................................... 28

4.8 Propuesta B cimentación con losa de cimentación ......................................... 32

4.8.1 Determinación del coeficiente de balasto ................................................. 33

4.8.1 Modelado de la losa en SAFE................................................................... 36

4.8.2. Análisis de la losa de cimentación ........................................................... 37

4.8.3 Diseño de la losa de cimentación. ............................................................ 38

4.9. Calculo de cantidades para las dos propuestas de cimentación .................. 48

4.9.1 Propuesta A (cimentación con plinto y riostras) ........................................ 48

4.9.2 Propuesta B (losa de cimentación) ........................................................... 51

4.10 presupuesto para las dos propuestas de cimentación................................... 52

Capítulo V ................................................................................................................. 54

Conclusiones y recomendaciones ............................................................................ 54

5.1 Conclusiones ................................................................................................ 54

5.2 Recomendación. ........................................................................................... 55

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 56

99

Anexos ...................................................................................................................... 57

Anexo 1. Ubicación del proyecto ........................................................................... 58

Anexo 2: implantación del proyecto en general. .................................................... 59

Anexo: estudio de suelo del proyecto .................................................................... 60

Anexo 3 : Plano estructural de la edificación ......................................................... 62

Anexo 4 : plano estructural de la propuesta 1 (plintos y riostras) .......................... 63

Anexo 5: plano estructural de propuesta 2 (losa de cimentación) ......................... 64

11

Índice de Tablas

Tabla 1: tabla de variables ....................................................................................... 11

Tabla 2: peso de los materiales de perfilaría metálica.............................................. 14

Tabla 3: peso unitario para material de yeso............................................................ 14

Tabla 4: valores de carga viva para cubiertas .......................................................... 15

Tabla 5: Carga de servicio de la villa ........................................................................ 17

Tabla 6: Reacciones verticales para cada columna ................................................. 26

Tabla 7: valores de k30 propuestas por terzaghi ...................................................... 34

Tabla 8: Resumen de fórmulas obtención de coeficiente de balasto ....................... 34

Tabla 9: cargas de servicio y cargas ultimas actuantes en la losa ........................... 40

Tabla 10: presiones actuantes en cada punto de estudio de la losa ....................... 41

Tabla 11: presiones actuantes sobre cada franja de estudio.................................... 42

Tabla 12: chequeo por cortante en cada franja de diseño........................................ 44

Tabla 13: chequeo del punzonamiento en las franjas de diseño .............................. 45

Tabla 14: cálculo del área de acero requerido ......................................................... 46

Tabla 15: Tabla de cálculo para los volúmenes de excavación y desalojo............... 49

Tabla 16: Cálculo de volumen de relleno.................................................................. 49

Tabla 17: Cálculo de volumen de hormigón para Replantillo en plintos ................... 49

Tabla 18: Calculo de volúmenes de hormigón para plintos y riostras ...................... 50

Tabla 19: Elaboración de la planilla de acero de refuerzo para la cimentación de la

propuesta A ................................................................................................................... 50

Tabla 20: Calculo del volumen de excavación y desalojo. ....................................... 51

Tabla 21: Calculo del volumen de relleno................................................................. 51

11

Tabla 22: Volumen de hormigón a utilizar en la losa de cimentación y riostras ....... 51

Tabla 23: Planilla de acero de refuerzo utilizado para propuesta B ......................... 52

Tabla 24: Presupuesto de la cimentación con plintos .............................................. 52

Tabla 25: Presupuesto de la cimentación con losa .................................................. 53

Índice de figuras

Figura 1: implantación del proyecto para casa de retiros......................................... 18

Figura 2: vista en planta de la villa tipo .................................................................... 18

Figura 3: modelamiento en SAP 2000...................................................................... 19

Figura 4: análisis de la estructura mediante SAP 2000. ........................................... 20

Figura 5: deformaciones por comb.1 en el eje 2 ...................................................... 21

Figura 6: diagrama de cortantes por comb.1 ........................................................... 21

Figura 7: diagramas de momentos por comb.1 ........................................................ 22

Figura 8: áreas de acero determinadas en SAP 2000 ............................................. 23

Figura 9: detalle estructural para todas las columnas ............................................. 23

Figura 10: detalle estructural de las vigas ................................................................ 24

Figura 11: áreas de aportación de las columnas...................................................... 25

Figura 12: visualización de la propuesta A (cimentación con plintos) ...................... 28

Figura 13: Cálculos de plintos .................................................................................. 31

Figura 14: diseño de riostra...................................................................................... 32

Figura 15: Visualización de la propuesta B (cimentación con losa) ......................... 33

11

Figura 16: Asignación de las propiedades del hormigón a utilizar en losa de

cimentación ................................................................................................................... 36

Figura 17: propiedades de la losa de cimentación ................................................... 36

Figura 18: Cheque del coeficiente de balasto .......................................................... 37

Figura 20: graficas de deformación de la losa ......................................................... 38

Figura 21: momentos actuantes en la losa a partir de la comb. 2 ........................... 38

Figura 22: cortantes actuantes en la losa a partir de la comb. 2 ........................... 39

Figura 23: franjas de diseño de la losa de cimentación ........................................... 42

Figura 24: parámetros para el chequeo por cortante .......................................... 43

Figura 25: parámetro para el chequeo del puzonamiento ........................................ 44

Figura 26: diseño de losa de cimentación ................................................................ 47

Figura 27: corte de losa de cimentación .................................................................. 47

Figura 28: ubicación del proyecto - finca Narcisa de Jesús ..................................... 58

Figura 29: Implantación del proyecto "Conjunto Narcisa de Jesús" ......................... 59

Figura 30: Perfil estratigráfico, perforaciones P-7, P-8 y P-9, sector casa de retiros60

11

Resumen

En el presente trabajo de titulación se realizaran diseños estructurales y

comparaciones económicas para la cimentación de 16 casas de retiros, y a su vez el

diseño estructural de dichas edificaciones.

Las edificaciones a diseñar tendrán las mismas características arquitectónicas y

estarán ubicadas estratégicamente en la ciudad de Nobol en la hacienda San José.

Para realizar el análisis estructural de las edificaciones se utilizara el software

SAP2000, y posteriormente analizada la estructura se procederá a realizar el diseño

estructural sismo resistente de los elementos estructurales de las casas de retiros y a

su vez el análisis y diseño de las dos propuestas de cimentación haciendo énfasis en

considerar las condiciones planteadas por los reglamentos vigente en el plano nacional

e internacional.

Con los planos propuestos para los dos tipos de cimentación se realizara los análisis

de precios unitarios, para de esta manera poder concluir con la comparación técnico –

económica entre dos propuestas de cimentación planteadas para un mismo conjunto de

villas destinadas para casas de retiros

11

Abstract

In the present work titration structural designs and economic comparisons to the

foundation 16 retreat houses were made, and in turn the structural design of such

buildings.

The buildings to be designed will have the same architectural characteristics and will

be strategically located in the city of Nobol on the San José farm.

To perform the structural analysis of buildings the SAP2000 software is used, and

then analyzed the structure will proceed with structural design earthquake resistant

structural elements of retreat houses and in turn the analysis and design of the two

proposals for foundation with an emphasis on considering the conditions set out in the

regulations at the national and international levels.

With the proposed plans for the two types of foundation the unit price analysis was

carried out, thus able to conclude the technical comparison - economic foundation

between two proposals submitted for the same set of villas intended for retreat houses

1

Introducción

En el Ecuador la construcción de viviendas se ha ido desarrollando constantemente

ya sea por el tipo de material o por el tipo de diseño

En los últimos años el Ecuador ha experimentado una serie de movimientos sísmicos

que dieron como resultado la pérdida de miles de hogares provocando un aumento en

la población más desprotegida, o sea los más pobres. Recientemente se presentó uno

de los movimientos telúricos más grandes, que gracias a la colaboración de países

amigos, empresarios y ciudadanos en general lograron sacar adelante a las zonas

afectadas.

Al ser Ecuador un país altamente sísmico se necesitan realizar estudios

comparativos para conocer si las características de sus estructuras presentan fallas

que deben ser analizadas y proponer la corrección de estas con el fin de prevenir

desastres, estableciendo un procedimiento del método a desarrollar a través de un

programa y también en los laboratorios de Mecánica de Suelos de la Facultad de

Ingeniería Civil de la Universidad de Guayaquil.

Los análisis teóricos y los resultados experimentales tienen funciones importantes,

se realizaran deducciones lógicas para establecer fórmulas y ecuaciones que

predecirán el comportamiento mecánico a partir de ciertas propiedades de los

materiales; estas propiedades son accesibles solo mediante la realización de

experimentos adecuados en el laboratorio.

Capítulo I

1.1. Planteamiento del problema

El presente trabajo de titulación está enfocado en el análisis comparativo estructural

– económico de dos tipos de cimentación para un conjunto de casas de retiro, cuya

finalidad es de poder obtener como resultado un diseño de cimentación seguro y

económico, el cual me garantice un buen comportamiento ante cualquier evento

sísmico y a su vez la ausencia de asentamientos que puedan afectar a los elementos

estructurales y mampostería.

¿Cuál de las dos propuestas de cimentación que se analizará en este trabajo

resultara más beneficiosa económicamente para su posterior construcción?

1.2. Objetivos de la investigación

1.2.1. Objetivo general

Analizar dos propuestas de cimentación con sus respectivos presupuestos, lo cual

me permita obtener una propuestas económicamente rentable para ser implementada

en la construcción del Proyecto de las casas de retiro de la hacienda san José de nobol

1.2.2. Objetivos específicos

Diseñar dos propuestas de cimentación aplicando las normas (NEC 15), para

que cumplan con los diseños de sismo resistencia requeridos.

Realizar el presupuesto a las dos propuestas de cimentación mediante APU

de cada uno de los rubros para que me permitan conocer el costo total de

cada propuesta aplicada en las casas de retiro.

21

Comparar económicamente las dos propuestas de cimentación teniendo

como resultado la que sea más beneficiosa económica.

1.3. Justificación

En el presente trabajo de titulación establecemos parámetros de costos para el

diseño estructural de dos tipos de cimentación lo cual me permita obtener como

resultado una cimentación económicamente segura para el conjunto de casas de retiro

y que me garanticen la ausencia de asentamientos que puedan perjudicar a los

elementos estructurales de las casa y a su vez a la mampostería.

1.4. Delimitación del problema de investigación

La propuesta para la comparación estructural y económica de dos diseños de

cimentación cuyo resultado sea económicamente seguro y que de tal manera poderlo

recomendar para ser aplicado en la construcción del conjunto de casas de retiros que

forman parte del proyecto Conjunto Narcisa de Jesús que comprende un área de 5.9

Ha. Dicha obra arquitectónica principal es la Plaza de celebraciones con forma ovalada

y graderíos laterales ubicada en el centro del terreno y paralela al río Daule.

Adicionalmente se construirán la plazoleta de comidas, las áreas de meditación y el

malecón.

En la implantación del proyecto podemos observar que en el área asignada para las

casas de retiro abarcan un total de 18 villas, cuyos planos arquitectónicos nos indican

que son de doble compartimento, con una cubierta de eternit y perfileria metálica cuyas

cargas se transmitirán a vigas de 20x15cm de hormigón armado y posteriormente a las

21

columnas de 30x30 de hormigón armado, la mampostería estructural de bloque pesado

y sus acabados son de porcelanato para el piso y de cerámica para los respectivos

baños.

En el proyecto en cuestión se realizarán muchos trabajos de ingeniería, para lo cual

en el presente trabajo de titulación nos enfocaremos en las casas de retiros

específicamente diseñando los cimientos cuya propuesta será para plintos y losa de

cimentación de las cuales la más económica quedara como recomendación para ser

aplicada en dicho proyecto.

1.5. Ubicación

La Arquidiócesis de Guayaquil por intermedio de su Departamento Técnico ha

proyectado la Construcción del Conjunto Narcisa de Jesús ubicado en el sector San

José de Nobol, en un lote de 5,90 ha.

La obra arquitectónica principal es la Plaza de celebraciones con forma ovalada con

graderíos laterales ubicada en el centro del terreno y paralela al río Daule.

Adicionalmente se construirán la Casa de retiros, la plazoleta de comidas, las áreas de

meditación y el malecón.

Las áreas de parqueo para el público visitante se encuentran en el sector Sur Oeste.

Capítulo II

2. Marco teórico

2.1. Antecedentes de la investigación

Moya (2015) en su tesis de grado utiliza la metodología propuesta por la norma

Ecuatoriana de la construcción, en el cual define los cuatro tipos de perfiles de suelo en

los que se realiza el diseño de las cimentaciones ante las solicitaciones de estos. Nos

recalca que la precisión del modelo de cálculo así generado va a depender del ajuste

entre el comportamiento del terreno real y el representado por el modelo mediante la

utilización del coeficiente de balastro. Este coeficiente permite obtener los

asentamientos ante solicitaciones de una fundación deformable en un típico problema

de interacción suelo-estructura, los deben estar dentro de los límites permisibles que

especifique la norma. Para lo cual obtiene como resultado diferente tipos de

cimentación acorde a los requerimientos de los suelos de fundación y con ellos

establece un prototipo de diseños característicos de cada suelo.

Por otro lado Cajias (2011) utiliza la norma ecuatoriana de la construcción para el

diseño de viviendas de interés social en un populoso sector del noroeste de Guayaquil

con el objetivo de obtener un diseño sismo resistente, en el cual efectúa un análisis

estructural de la vivienda en el que le permita conocer cómo están conectados sus

distintos elementos estructurales tales como columnas, vigas, zapatas, entre otros, y

qué factores de cargas vivas y cargas muertas soportan éstos. Además se emplearon

varios datos sísmicos que el Ecuador posee en la actualidad los cuales nos permiten

obtener los resultados para el diseño estructural de la vivienda de acuerdo al lugar

donde vamos a diseñar.

55

2.2. Marco conceptual

2.2.1 Generalidades de cimentación

La cimentación es aquella parte de la estructura que recibe la carga de la

superestructura y la transmite al terreno, es la típica obra sobre la superficie del suelo.

La profundidad de cimentación y las dimensiones de la misma se determinan de

acuerdo con las características del suelo de cimentación. El tipo de material con que se

construirá y la carga que ha de soportar, su buen funcionamiento dependerá de una

correcta determinación de las propiedades mecánicas del suelo de cimentación, así

como también de un correcto diseño de la subestructura. Ver figura 1

2.2.2 Clasificación de las cimentaciones

Las cimentaciones se clasifican en cimentaciones superficiales y cimentaciones

profundas.

Para poder diferenciar si se trata de una cimentación superficial y una profunda, la

norma ecuatoriana de la construcción, en el capítulo correspondiente a geotecnia y

cimentaciones establece las siguientes relaciones con el fin de establecer dichadeferencia:

Cimentaciones superficiales: 𝐷𝑓 ≤ 4 (Ec. 2.1)𝐵

Cimentaciones profundas: 𝐷𝑓 > 4 (Ec. 2.2)𝐵

Donde:

Df: profundidad de desplante

B: ancho de la cimentación

66

Dentro de las cimentaciones superficiales se tienen las zapatas aisladas, las zapatas

combinadas, las vigas de cimentación y las losas de cimentación.

En cuanto a las cimentaciones profundas se tiene los pilotes, los caissons, entre otros.

2.2.3 Cimentaciones superficiales

En este tipo de cimentaciones las profundidades que alcanza es pequeña, es decir

se apoya en los primeros estratos del suelo, ya sea por tratarse de un estrato con

buenas propiedades mecánicas o porque se trata de una estructura relativamente

liviana.

2.2.3.1. Zapatas aisladas

La zapata aislada es un elemento que sirve de base para una sola columna, es así

que la base de la columna se amplía la superficie de apoyo a fin de que el suelo

soporte el esfuerzo sin problemas.

2.2.3.2 Losa de cimentación

Una losa de cimentación es un elemento estructural plano en forma de placa cuya

función es transmitir las cargas al suelo de cimentación de manera uniforme. Se utiliza

en suelos poco resistentes (generalmente cuando la capacidad admisible del suelo es

menor a 0.8kg/cm), y se recomienda utilizar una losa de cimentación cuando al diseñar

la cimentación mediante plintos aislados, la superficie de cimentación supera el 50% del

área de construcción.

Otra razón por la que se utiliza este tipo de cimentación, es cuando se prevean

asentamientos diferenciales en el terreno.

77

2.2.4. Reacciones

Es la fuerza que ejerce un apoyo para compensar la carga aplicada sobre él, ya que

en todo apoyo firme de una estructura debe existir una reaccion contraria a la fuerza

aplicada sobre el mismo de igual magnitud para matener el equilibrio del cuerpo.

2.2.5 Peso volumetrico del suelo

“Se denomica peso volumetrico del suelo (Ƴs), al peso de dicho suelo contenido en la

unidad de volumen, y generalmente se expresa en kg/cm³” (Crespo, 2004).

2.2.6 Carga admisible de un suelo

La capacidad de carga admisible de una cimentacion es aquella que puede aolicarse

sin producir desperfectos en la estructura, teniendo en cuanta un margen de seguridad

dado por el factor de seguridad. Depende del tipo de suelo caracteristica de la

cimentacion y de la propia estructura (Crespo, 2012).

2.2.7 Presion de contacto

La presión de contacto, es producida por las cargas de servicio (muerta y viva) de la

superestructura que actúa debajo de la zapata, en el encuentro zapata-suelo. En el

diseño de ciementaciones, se busca que la presi+on de contacto sea menor o igual que

la capacidad de carga admisible (qc ≤ qadm.) (Rodriguez, 2016)

2.2.8.1 Normas

Las villas del Proyecto conjunto Narcisa de Jesus, ubicado en la ciudad de Nobol,

está destinado al uso de casas de retiros espirituales, su diseño y construccion

comprendera de una villas de 99m² de construccion cada una, las cuales consta de

cubierta, vigas de hormigon armado y columnas cuadradas. A partir de proyecto

arquitectonico, se ha

88

considerado para formar el sistema estructural: cimentacion de zapatas aisladas o losa

de cimentacion, columnas cuadradas, vigas ractangulares y bloque pesados.

Se procedera a la determinacion de las cargas correspondientes de la villa las cuales

son en sentido verticales y horizontales. Entre las cargas verticales tenemos las cargas

muerta que es el peso generado por el peso propio de la cubierta y vigas, las cargas

vivas dadas en los codigos ségun el uso destinado de la edificacion; entre las cargas

horizontales tenemos las cargas sismicas generadas ségun la zona geográfica donde

se encuentra localizado el proyecto.

En los casos que se necesite alguna carteristica especifica de zona, configuracion,

uso o coeficiente, para este estudio se emplea la Norma Ecuatoriana de la

Construccion (NEC-15) y el Código del Instituto Americano del Concreto (ACI-318-14).

2.2.8.1.1. Cargas consideradas

2.2.8.1.2 carga viva

Según la NEC-15, la carga viva que se utiliza en el calculo depende de la ocupación

a la que esta destinada la edificación.

2.2.8.1.3 carga muerta

Según la NEC-15, la carga muerta, tambien llamada permanente, esta constituida

por los pesos de todos los elementos estructurales que actúan en permanencia sobre

la estructura.

2.2.8.1.4 carga sismica

La carga sismica define las acciones que un sismo provoca sobre la estructura de

una edificacion y que deben ser soportadas por ésta, se transmiten a travez del suelo.

99

2.2.8.2 Resistencia de materiales

Los materiales especificados en el diseño de la estructura serán el hormigon y el

acero. Para el hormigon la resistencia a la compresion a los 28 dias es de f´c=

210kg/cm². Para el acero de refuerzo, la resistencia a la fluencia es de fy = 4200

kg/cm².

2.2.8.3 Modulos de elasticidad

Para el hormigon : Ec = 15100√f´c kg/cm².

Para el acero : Es= 1.2 E6 kg/cm².

2.3 Marco Legal

La presente investigación se basará en normas y especificaciones técnicas para la

elaboración de diseño edificaciones dentro del territorio Ecuatoriano, estas normas son

obligatorias para cumplir con los requerimientos básicos para la construcción de

edificaciones, siendo necesario las siguientes consideraciones:

Código ACI (318-05)

Norma Ecuatoriana de la Construcción

NEC-SE-CG cargas (no sísmicas),

NEC-SE-VIVIENDA: Viviendas de hasta 2 pisos con luces de

Hasta 5 m.

NEC-SE-DS cargas sísmicas y diseño sismo resistente

NEC-SE-RE rehabilitación sísmica de estructuras

NEC-SÉ-HM estructuras de hormigón armado

NEC-SE-MP estructuras de mampostería estructural

NEC-SE-GC geotecnia y cimentaciones

11

Además de las normas ecuatorianas de la construcción para este tipo de tesis nos

regiremos a la ley de contratación pública para la consideración del presupuesto que

realizará para las propuestas de cimentación.

Capítulo III

3. Marco Metodológico

3.1. Variables

Variables dependientes

Reacciones

Cimentación

Variables independientes

Costo total del proyecto

3.2. Operacionalización de variables

Tabla 1: tabla de variables

Elaboración: Carlos Parrales R.

1

3.3 Métodos

3.3.1 Método descriptivo

Para el presente trabajo de titulación se desea diseñar dos propuestas de

cimentación de una misma edificación con la finalidad de constatar la opción más

económica, para lo cual como primer punto se realizó el análisis respectivo para la

obtención de las cargas de la edificación tanto de los elementos estructurales como las

cargas de la cubierta, posteriormente se realizará el análisis estructural de la

edificación para poder obtener los momentos y cortante que me permitirán realizar el

diseño estructural de la edificación y a su vez conocer la descarga de los elementos

estructurales , teniendo el diseño estructural y conociendo la descarga de la

edificación se procede al diseño de la cimentación, para este caso se diseñó plintos

y losa de cimentación.

3.4. Metodología

Análisis de cargas muertas

Análisis de cargas vivas

Análisis estructural de la edificación

Diseño estructural de la edificación

Análisis del estudio de suelo

Diseño estructural de la cimentación para la edificación con plintos

Diseño estructural de la cimentación para la edificación con losa de cimentación

Presupuesto de la edificación con plintos mediante análisis de precios unitarios

Presupuesto de la edificación con losa de cimentación mediante análisis de

precios unitarios

Comparación de los dos presupuestos mediante análisis descriptivo.

Capitulo IV Análisis y

Resultados

El presente proyecto se enfocó en el análisis comparativo para las dos propuestas de

cimentación, lo cual abarcaría el diseño estructural de las dos propuestas, sin embrago

fue necesario la realización de un diseño estructural de la villa, ya que no se han

realizados sus respectivos diseños estructurales.

4.1 análisis de carga en la edificación.

4.1.1 Análisis de cargas muertas de la cubierta

Para las cargas muertas transmitidas a los cimientos debemos considerar el peso

propio de la cubierta, la cual es de eternit y con perfilaría metálica, las cargas

transmitidas por el peso propio de las vigas y las columnas.

4.1.1.1. Peso del eternit por m², para una plancha de 6pies�������� = peso del

eternit���� ����

19.90 Kg�������� = 1.48 �²�������� = 13.44

Kg /m²

4.1.1.2. Peso de los perfiles metálicos.

Área de cubierta = 104,78 m²

Perfil tipo C, de 150mm*50mm*3mm

Perfil tipo G, de 100mm*50mm*15mm*3mm

11

Tabla 2: peso de los materiales de perfilaría metálica.

Elaboración: Carlos Parrales R.

Peso total de perfiles

��������� = 1156,30 Kg12,27� ∗ 8.54�

��������� = 11,03 kg/m²

4.1.1.3 Peso del tumbado

Para el valor del peso del tumbado falso, nos acogemos a los valores de peso de los

materiales que dispone la tabla # 8 de la NEC 15 – SE - CG sección 4.1

Tabla 3: peso unitario para material de yeso

Fuente: NEC 2015

11

Entonces el peso del tumbado falso será de 20kg/m²

�������� = 20 kg/m²

Carga muerta total de la cubierta

���������� = Weternit + Wperfiles + Wtumbado���������� = 13.44kg/m² + 11.03kg/m² + 20kg/m²

���������� = 44.47 kg/m²

4.1.2. Análisis de carga viva de la cubierta

Para la asignación del valor de la sobrecarga para la cubierta nos dirigimos a la

norma ecuatoriana de la construcción NEC 15- SE-CG. sección 4.2 Cargas vivas.

Tabla 4: valores de carga viva para cubiertas

Fuente: NEC 2015

La carga viva asignada a la cubierta es de 70kg/m²

���������� = 70 kg/m²

11

4.1.3 análisis de cargas muertas de los elementos estructurales (columnas y

vigas)

4.1.3.1 carga muerta de las columnas

El diseño arquitectónico del proyecto nos indica que la villa consta de 12 columnas

cuadradas con una sección de 30cm x 30cm y una altura de 3m.

� = 0.30m ∗ 0.30m ∗ 3m ∗ 12 columnas� = 3.24m³

� = 3.24m3 ∗ 2.4tn/m³

� = 7.80tn4.1.3.2 carga muerta de vigas

Las vigas de amarre propuestas para este tipo de villa considerando las longitudes

mayores a 3m, tendrán como sección rectangular 15cm x 25cm.

� = 0.25m ∗ 0.15m ∗ 62.32m. L� = 2.34m³

� = 2.34m3 ∗ 2.4tn/m³

� = 5.60 tn4.1.4. Peso de la villa

Para conocer el peso que va a transmitir la villa a la cimentación realizaremos la

siguiente tabla donde sumaremos los pesos calculados.

11

Tabla 5: Carga de servicio de la villa

Elaboración: Carlos Parrales R.

4.2. Análisis estructural utilizando el software SAP 2000

El respectivo análisis estructural de los elementos estructurales de la villa lo

realizaremos mediante el programa SAP 2000, para poder obtener los valores de los

momentos y las cortantes que actúan en las vigas y columnas me permitan realizar el

diseño estructural para dichos elementos y a su vez conocer las fuerzas que descargan

a la cimentación para su posterior diseño.

11

4.3. Modelamiento estructural en SAP 2000 v19.0.0

Se inicia el modelamiento con la ayuda del programa de cálculo SAP 2000

Basándonos en el plano arquitectónico del proyecto.

Figura 1: implantación del proyecto para casa de retiros.Fuente: AutoCAD

Figura 2: vista en planta de la villa tipoFuente: AutoCAD

11

El modelamiento de la edificación que para este caso es una estructura de un solo

nivel la cual no consta de losa, tendrá una sección de columnas de 30cm x 30cm cuyas

vigas son de 25cm x 15cm con un hormigón de resistencia a la compresión de

210kg/cm² y para el acero una resistencia a la fluencia de 4200kg/cm². De esta manera se

procederá a modelar y posteriormente el programa realizara el respectivo análisis indicándonos

los diagramas de cortante y momento de los elementos estructurales.

Figura 3: modelamiento en SAP 2000Fuente: SAP 2000

22

4.4. Conclusión del análisis estructural realizado en SAP 2000.

Para concluir con el análisis estructural procederemos a ejecutar modelado en el

programa sin antes desactivar en análisis modal, ya que no se analizara por fuerzas

horizontales.

Figura 4: análisis de la estructura mediante SAP 2000.Fuente: SAP 2000.

Una vez concluido el análisis de la estructura, el programa nos permitirá observar los

resultados del análisis estructural como las deformadas, diagramas de fuerzas

cortantes y momentos provocados por las cargas que fueron asignadas a la estructura.

22

Figura 5: deformaciones por comb.1 en el eje 2Fuente: SAP 2000.

Figura 6: diagrama de cortantes por comb.1Fuente: SAP 2000.

22

Figura 7: diagramas de momentos por comb.1Fuente: SAP 2000.

22

4.5 Diseño estructural de los elementos estructurales mediante SAP 2000

Para realizar el diseño estructural se ejecutó por combinación 1, para que el

programa nos muestre el área de acero de cada elemento para proceder a realizar el

respectivo diseño estructural y por ende elaborar el plano estructural.

Figura 8: áreas de acero determinadas en SAP 2000Fuente: SAP 2000.

El área de acero para las columnas es de 9cm² por lo tanto se optara por un diseño tal

como lo muestra la siguiente figura.

Figura 9: detalle estructural para todas las columnasFuente: AutoCAD

22

Para el diseño de las vigas se realizara la siguiente configuraciónhy

Figura 10: detalle estructural de las vigasFuente: AutoCAD

Para realizar el diseño estructural de los elementos estructurales (columnas y vigas)

se tomó en consideración el eje más desfavorable, siendo este el eje 2, una vez

diseñado se aplicara el mismo diseño para las demás columnas y vigas.

4.6. Cálculo de las reacciones verticales en la estructura.

Para encontrar las reacciones verticales de la estructura realizaremos unos cálculos

previos, debido a que nuestra estructura consta de una cubierta de eternit con perfilaría

metálica analizaremos las siguientes descargas.

Tenemos una carga de servicio de 24.73 Tn, la cual la obtuvimos de la tabla 3.para

conocer la descarga que se transmite por metro cuadrado realizaremos la siguiente

operación

�������� = 𝑃��

�������� = 24.73�

�99�²�������� = 0.249

��/�²

A continuación realizaremos la siguiente tabla para conocer las reacciones verticales

de la estructura para cada columna.

22

Figura 11: áreas de aportación de las columnasFuente: Autor – AutoCAD

22

Tabla 6: Reacciones verticales para cada columna

Elaboración: Carlos Parrales R.

4.7. Propuesta A para el diseño de la cimentación con plintos.

Para el diseño de los plintos realizaremos el análisis para la columna más

desfavorable en este caso sería la columna 6 la cual nos está transmitiendo una carga

vertical de 3.97 Tn. Mediante el estudio de suelo realizado por el laboratorio

CEVACONSULT, nos indica que en las perforaciones realizadas la estratigrafía

presenta una capa de arcilla de consistencia dura a media con alta plasticidad

aproximadamente

6.00m de profundidad, con un qu: 11.51tn/m². A partir de la cual se presentan estratos

22

de arcilla gris verdosa con arena fina y limo de consistencia blanda, en la cual llegando

a los 10 m de perforación nos da un qu: 4.84 tn/m².

4.7.1. Calculo de las secciones del plinto.

�² = 1.08 𝑃��

�² = 1.08 ∗ 3.97��11.51 ��/�²�2 =

0.372m²

� = 0.60 � Adoptamos un L = 1.00 m, entonces tendremos un plinto

cuadrado de

1.00 x1.00 m. que sería la sección mínima requerida en el código ACI318-14

Ahora con la siguiente formula calcularemos la altura del plinto la cual está entre 10 a

20cm.𝐻 =𝐻 =

� − �141.00 − 0.304𝐻 = 0.175 �� ����� ���� 𝐻 = 20��

El codigo ACI 3180-14 establece un espesor minimo de zapata de 15cm medido desde

el encima del refuerzo inferior. Por eso adoptaremos un espesor de 20cm

22

Figura 12: visualización de la propuesta A (cimentación con plintos)Fuente: autor - SketchUp

4.7.2. Determinar la reacción neta del suelo.

Para encontrar la reacción neta del suelo nos toca mayorar la carga de servicio la

cual la realizaremos con la combinación 1, que nos dispone el ACI – 14, la cual es de

la siguiente manera:

Pu= 1.2 D + 1.6 L

Pu = 1.2*2.86 + 1.6 *1.11

Pu = 5.21tn

��� =��� =

𝑃��5.21��0.64 �²

�� � = 8.14 ��/�²

4.7.3. Diseño estructural del plinto

22Para obtener nuestro diseño estructural para el plinto primero debemos asegurarnos

de que las secciones calculadas me cumplan con las condiciones de cortantes

33

unidireccionales y cortante bidireccionales las cuales las calcularemos de la siguiente

manera:

1.- Condición para corte unidireccional.

��� ≤ ∅��

��� = (��� ∗ �)(�� − �)��� = (8.14��/�² ∗ 0.80)(0.25 − 0.15)��� = 0.65�� − �∅�� = ∅ ∗ 0.53√�´� ∗ � ∗ �210��∅�� = 0.85 ∗ 0.53√��2 ∗ 80�� ∗ 15��

∅�� = 7834.03�� ≈ 7.83 ��

Entonces, si ��� ≤ ∅�� �� ������ � ��� ������ ������� ��� �������� ��������������.2.- condición por cortante bidireccional o puzonamiento el código ACI 318-14

establece la siguiente condición:

�� ≤ ∅��

�� = 𝑃� − ���(�1 + �)( 2� + �)�� = 5.21�� − � − 8.14��/�²(0.30 + 0.15)(0.30 + 0.15)�� = 3.56 ��

𝑃��� ∅��

∅�� = ∅ ∗ 1.1√�´� ∗ �� ∗ �210��∅�� = 0.85 ∗ 1.1√��2 ∗ 180�� ∗ 15��

∅�� = 36583.48 �� ≈ 36.58 ��

33

3.56Tn ≤36.58 Tn OK se cumple la condición.

Una vez cumplidas las condiciones que los códigos asignan para este tipo de

cimentación superficial, procederemos a realizar el diseño del plinto por flexión para lo

cual primero calcularemos el momento último utilizando la siguiente formula:

�� =

(��� ∗ �)��²2

�� =

(8.14��/�² ∗ 0.80�)0.25²�2

�� = 0.20Tn/m

Calculo de As

�� =

�𝐹� ∗ � ∗ �

�� =

0.20��/� ∗ 1000000.4 ∗ (4200��/��² ∗ 0.85) ∗ 17��

�� = 1.014 ��² Calculado

����� = 0.0018 ∗ � ∗ ��� = 2.88��²

Como la cantidad de acero es menor a la cuantía de acero mínimo diseñaremos el plinto

con la cuantía mínima de acero, para la cual utilizaremos acero de 10mm

�� = 2.88��²

����²Ƞ =�� ��²2.88��²Ƞ =1.13��²

33Ƞ = 2.548 = 3 ��������

33100 ��� = 3

= 33��

Como podemos apreciar para un plinto de 1.00m x 1.00m tendríamos que usar como

acero mínimo 3 ø 12mm @33cm, el código ACI 318 – 14 establece separaciones

mínima de 2.5cm y como máxima 30cm para lo cual adoptaremos el siguiente diseño 7

ø 12mm

@ 14cm lo cual nos da una As = 7.91cm²

Figura 13: Cálculos de plintosFuente: Autor – a partir de Excel

4.7.4. Diseño de viga riostra para la cimentación

Para el diseño estructural de las vigas riostras para la cimentación de la villa,

considerando las cargas que soportara la cimentación utilizaremos riostras de sección

20cm x 20cm y consideraremos un área de acero mínimo. Para lo cual tendremos un

diseño tal como muestra la Figura.

33

Figura 14: diseño de riostraFuente: AutoCAD

4.8 Propuesta B cimentación con losa de cimentación

En esta propuesta se plantea analizar y diseñar una losa de cimentación de 10 cm

de espesor la cual sería la encargada de transmitir las descarga de la vivienda de

manera uniforme en todos los 99m² de construcción de la villa, La losa de cimentación

será modelada y analizada con la ayuda del software SAFE. Para lo cual necesitamos

calcular el coeficiente de balasto cuyo valor lo determinaremos mediante los valores

estimados que nos muestra la tabla de terzaghi para valores de k30 mediante el tipo de

suelo y su resistencia a la compresión. Una vez conocido el coeficiente de balasto lo

ingresamos al programa para que realice su respectivo análisis y nos permita conocer

los valores de momentos que actúan en la losa de cimentación para su posterior

diseño.

33

Figura 15: Visualización de la propuesta B (cimentación con losa)Fuente: autor - SketchUp

4.8.1 Determinación del coeficiente de balasto

Para calcular el coeficiente de balasto nos guiaremos de valores estimados de la

tabla de terzaghi para k30 y fórmulas que nos permiten calcular el balasto vertical de

una cimentación rectangular. Los datos del estudio de suelo para el proyecto de la

construcción de las casas de retiros son los siguientes:

Tipo de suelo: CH

ɣ (tn/m³) = 1.675

qu (tn/m²)= 11.51

Su (tn/m²)= 8.25

Ip= 43%

Ll= 65%

#200= 86%

33

Terzaghi propuso un coeficiente de balasto para suelos arcillosos valido para

ensayos en una placa cuadrada de 1 pie de lado, en función de la consistencia de la

arcilla, definida por la resistencia a la compresión simple (qu) tal como se muestra en la

tabla 7.

Tabla 7: valores de k30 propuestas por terzaghi

Fuente: valencia (2014)Para un qu=1.151kg/cm², con esta tabla estimamos un valor de k30= 3.20kg/cm³,

para lo cual procederemos a las siguientes ecuaciones que nos permiten calcular el

coeficiente de balasto para una cimentación rectangular.

Tabla 8: Resumen de fórmulas obtención de coeficiente de balasto

Fuente: valencia (2014)

Para calcular el coeficiente de balasto de una cimentación rectangular usaremos la

siguiente expresión:

��, � = 2 ���� ( ) (1 +

�(��))3 ��,3 2 �(��)

33

Donde:

B= lado b ancho de la cimentación

L= lado l largo de la cimentación

Kb= coeficiente de balasto de una cimentación cuadrada kb (kg/m³)

Para nuestra losa de cimentación tendremos un b= 12m y un l = 8.25m

Entonces como tenemos un terreno cohesivo utilizaremos la siguiente formula:

�� = �300.30�

�� = 3.2 0.301200�� = 0.08 ��

��³

��, � = 20.08 (3����3

) (1 +

1200�� )2 ∗ 825��

����, � = 0.092 ( ) �

�3

33

4.8.1 Modelado de la losa en SAFE

Figura 16: Asignación de las propiedades del hormigón a utilizar en losa de cimentaciónFuente: SAFE

Figura 17: propiedades de la losa de cimentaciónFuente: SAFE

33

Para el modelado de la losa de cimentación en SAFE se utilizó como material un

hormigón de 210 kg/cm², se asignó un espesor de losa de 20cm y se consideró un

coeficiente de balasto de 0.092 kg/cm³. Para la asignación de las cargas sobre la losa

de cimentación en cada columna se procedió a ingresar los datos de la tabla 6, donde

nos indican las reacciones en cada columna que se trasmite a la losa tanto por carga

viva como por carga muerta.

4.8.2. Análisis de la losa de cimentación

Figura 18: Cheque del coeficiente de balastoFuente: SAFE

Como podemos apreciar en la figura 18 los valores del coeficiente de balasto no superan los

1.151kg/cm² del esfuerzo admisible del suelo por lo tanto las dimensiones de la losa son las adecuadas.

44

Figura 19: graficas de deformación de la losaFuente: SAFE

4.8.3 Diseño de la losa de cimentación.

Figura 20: momentos actuantes en la losa a partir de la comb. 2Fuente: SAFE

44

Figura 21: cortantes actuantes en la losa a partir de la comb. 2Fuente: SAFE

Después de que el programa nos analizara la losa de cimentación y nos mostrara la

gráfica de los momentos y cortantes procederemos a realizar el diseño estructural de la

losa de cimentación para lo cual utilizaremos los valores de los momentos y cortantes

en las franjas de diseño de los ejes más desfavorables siempre y cuando primero

empecemos realizando el chequeo por cortante y por punzonamiento de la losa de

cimentación el cual lo realizamos desde una tabla de Excel para mayor facilidad

44

Tabla 9: cargas de servicio y cargas ultimas actuantes en la losa

En esta tabla podemos observar las cargas que actúan en la losa de cimentación

además de la excentricidad que se genera en la losa. También debemos calcular las

presiones actuantes sobre el suelo en cada punto y franja de estudio, el cual se

determina realizando trazados en los ejes y también en los puntos medios entre los

ejes y se las calculan con la siguiente formula:

44

Tabla 10: presiones actuantes en cada punto de estudio de la losa

En el cual podemos observar que las presiones sobre el suelo no sobrepasan a la

carga admisible.

Posteriormente también se calcula las presiones en las franjas de diseño ya

realizadas en el programa safe.

44

Figura 22: franjas de diseño de la losa de cimentación

Fuente: SAFE

Tabla 11: presiones actuantes sobre cada franja de estudio

44

Una ver realizado estos cálculos procederemos a realizar el chequeo por cortante de

la losa para verificar si la altura asignada en el programa es la adecuada para resistir el

esfuerzo cortante, para este chequeo utilizaremos los valores de los esfuerzos

cortantes proporcionados por el programa.

Figura 23: parámetros para el chequeo por cortante

44

Tabla 12: chequeo por cortante en cada franja de diseño

Para el chequeo por puzonamiento también se realizó una tabla en Excel el cual se

muestra a continuación:

Figura 24: parámetro para el chequeo del puzonamiento

44

Tabla 13: chequeo del punzonamiento en las franjas de diseño

Como podemos observar de las tablas 12 y 13 la losa de cimentación cumple con los

parámetros de corte y punzonado lo cual indica que la altura de la losa es la adecuada

44

Tabla 14: cálculo del área de acero requerido

La configuración del plano estructural la realizaremos con acero de refuerzo de 12mm

de diámetro con separación de 13cm para la parte superior y 20cm en la parte inferior

para el sentido Y, ahora para en sentido X configuraremos nuestra parilla con acero

inferior cada 13 cm y para parte inferior cada 20 cm

44

Figura 25: diseño de losa de cimentaciónFuente: AutoCAD

Figura 26: corte de losa de cimentaciónFuente: AutoCAD

55

4.9. Calculo de cantidades para las dos propuestas de cimentación

4.9.1 Propuesta A (cimentación con plinto y riostras)

Para estas propuestas de cimentación tendremos los siguientes rubros para los

cuales realizaremos sus respectivos análisis de precio unitarios.

1. Excavación y desalojo

2. Relleno y compactación con material de préstamo importado

3. Replantillo de hormigón f´c = 180kg/cm²

4. Hormigón f´c = 210 kg/cm²

5. Acero de refuerzo Fy = 4200kg/cm²

4.9.1.1. Cálculo de cantidades para propuesta A

Para calcular las cantidades de cada rubro se realizó una hoja de cálculo en Excel, a

continuación detallamos los rubros para la cimentación de la propuesta A.

Excavación sin clasificar, la cual se la realizara en toda el área de

construcción a una profundidad 1.2 m para mejorar el terreno con un material

de relleno de préstamo importado, cuya medición de excavación será en m³.

Desalojo de material de excavación, en este rubro se incluirá el transporte del

material y su medición será en m³.

Relleno y compactado con material de préstamo importado, para este rubro se

tomara en cuanta una medición en m³.

Replantillo de hormigón simple f´c=180kg/cm², el cual tendrá un espesor de

5cm y su medición de dará en m³.

Hormigón f´c=210 kg/cm², este rubro se utilizara en toda la cimentación

(plintos, pedestales, riostras y contrapiso y su medición será en m³.

55

Acero estructural fy= 4200 kg/cm², el cual se utilizara en los plintos y riostras y

su medición se dará en kg.

Tabla 15: Tabla de cálculo para los volúmenes de excavación y desalojo

Elaboración: Carlos Parrales R.

Tabla 16: Cálculo de volumen de relleno

Elaboración: Carlos Parrales R.

Tabla 17: Cálculo de volumen de hormigón para Replantillo en plintos

Elaboración: Carlos Parrales R.

55

Tabla 18: Calculo de volúmenes de hormigón para plintos y riostras

Elaboración: Carlos Parrales R.

Tabla 19: Elaboración de la planilla de acero de refuerzo para la cimentación de la propuesta A

Elaboración: Carlos Parrales R.

55

4.9.2 Propuesta B (losa de cimentación)

Para esta propuesta cabe recalcar que la cimentación es con losa sin riostras, la

cimentación tendrá un espesor de 20cm la cual también participaría como contrapiso

de la villa.

4.9.2 cálculos de cantidades para propuesta B

Los rubros para esta propuesta serán el mismo que la propuesta A, a excepción del

hormigón para Replantillo. Los cálculos también se realizaran en una hoja de cálculo de

Excel para agilitar el procedimiento.

Tabla 20: Calculo del volumen de excavación y desalojo.

Elaboración: Carlos Parrales R.

Tabla 21: Calculo del volumen de relleno

Tabla 22: Volumen de hormigón a utilizar en la losa de cimentación y riostras

55

Elaboración: Carlos Parrales R.

Tabla 23: Planilla de acero de refuerzo utilizado para propuesta B

Elaboración: Carlos Parrales R.

4.10 presupuesto para las dos propuestas de cimentación

Una vez calculado todas las cantidades para cada rubro de ambas propuestas

procederemos a realizar el cuadro del presupuesto para obtener los costos de cada

propuestas y poder comparar que propuesta es la más viable económicamente para el

proyecto en la construcción de las casa de retiro de la hacienda San José de Nobol.

Tabla 24: Presupuesto de la cimentación con plintos

Elaboración: Carlos Parrales R.

55

Tabla 25: Presupuesto de la cimentación con losa

Elaboración: Carlos Parrales R.

Capítulo V

Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

A continuación se presentan las conclusiones del presente trabajo:

Del análisis estructural realizado a las dos propuestas de cimentación se

pudo evidenciar que ambas propuestas cumplen con los parámetros de

diseño estipulados en las normas NEC 15, como lo son el chequeo por

cortante y por puzonamiento de las cimentaciones, en las cuales nos dios

un resultado favorable para las dimensiones utilizadas para dicho análisis y

a su vez para el diseño estructural, en la cual para una cimentación con

plintos cuadrados de 1m se utiliza aceros de 12 mm con sus respectivas

cadenas de amarres como lo indica en el plano estructural, de igual

manera para una cimentación con losa de una altura de 20cm se utiliza

acero de

12mm tanto superior como inferior en ambas direcciones. Estructuralmente

se puede utilizar cualquiera de las dos cimentaciones.

Del presupuesto realizado a las dos propuestas de cimentación se pudo

apreciar que el costo de construcción global de una cimentación con

respecto a la otra se incrementa en un 30.01%, en primera instancia se

tenía pensado que la cimentación con losa sería la más conveniente

debido a su proceso constructivo, lo cual desde la parte económica queda

descartado ya que su costo es mayor a comparación de la cimentación

con plintos.

5

De los parámetros técnicos y económicos ya realizados se puede llegar a

la conclusión de que una cimentación con plintos y riostras configurada de

acuerdo a la indicación de los planos, es la más factible para el proceso de

construcción de la casas de retiros de la hacienda San José. Cabe recalcar

que como recomendación del estudio geotécnico nos indicaban que se

podía realizar una cimentación con zapatas corridas en una dirección a

una profundidad de desplante de 50cm. Para lo cual se puede afirmar que

una cimentación con zapatas aislada o plintos es la opción más

económica.

5.2 Recomendación.

Se recomienda realizar un mejoramiento del terreno hasta una

profundidad de 1,20m, para una profundidad de desplante de la

cimentación de 60cm, además realizar la compactación del terreno en

capas 25cm con su adecuada hidratación para obtener una

compactación óptima.

56

BIBLIOGRAFIA

American Concrete Institute. (2014), Norma ACI 318-14 “requisitos de reglamento

para concreto estructural”.

Norma Ecuatoriana de la Construcción. NEC 2015 “NEC – SE – GC”, “NEC-SE-CG”

Juan Carlos León (2016) análisis comparativo de una edificación de hormigón

armado considerando base rígida vs interacción suelo-estructura.

Maroto Jimmy (2016) Optimización del diseño de la cimentación del proyecto Torres

Hidalgo aplicando el coeficiente de rigidez del suelo.

Usca José 2016) Proceso constructivo de la cimentación de un edificio de nueve

niveles para el cantón Caluma Provincia de Bolívar destinado a Hotel.

AIS 114-17 requisitos esenciales para edificaciones de concreto reforzado de

tamaño y altura limitados.

Anexos

Anexo 1. Ubicación del proyecto

Hacienda San José de Nobol.

Figura 27: ubicación del proyecto - finca Narcisa de JesúsFuente: google Maps

Anexo 2: implantación del proyecto en general.

Figura 28: Implantación del proyecto "Conjunto Narcisa de Jesús"Fuente: Arq. Antonio Narváez – Arquidiócesis de Guayaquil

SUCST/m3

N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Arcilla café clara con

limo consistencia

CH 12

CH 9

CH 2

CL 2/45 cm

ML 3

ML 4

SC 1.733

SM 26

SP-SM 8

16

Arcilla café oscura con

limo consistencia muy

blanda Plasticidad de

alta a media

Limo gris verdoso con

estratos de arena fina

Plasticidad media

Arena arcillosa gris

verdosa de

compacidad suelta

Arena fina limosa gris

verdosa de medianamente

compacta

a

Residuos de madera

en

descomposiciónFIN DE PERFORACIÓN

SUCS N

Arcilla café oscura con

limo consistencia

Limo arcilloso café

oscuro consistencia

Arcilla de café oscura a

clara con capitas de arena

fina y limo Consistencia

dura

Alta

Arcilla gris con estratos de arena

consistencia muy blanda

Arcilla limosa gris

verdosa con estratos

de arena fina

consistencia muy

blanda plasticidad

intermediaArcilla gris verdosa con

estratos de arena fina.

Consistencia media

SUCST/m3

quT/m2

Su.tor.T/m2

N

Arcilla café

oscura

consistencia

Arcilla amarilla Consistencia

de dura a media

plasticidad alta

Arcilla gris verdosa con

estratos de arena fina y

limo Consistencia de dura

a media plasticidad alta

Limo arcilloso gris verdoso

con estratos de arena.

Consistencia

Anexo: estudio de suelo del

Perfil estratigráfico, perforaciones P

-7, P-8 y P

-9, sector casa de

Figura 29: Perfil estratigráfico, perforaciones P

-7, P-8 y P

-9, sector casa de retiros

Com

o se observa en el perfil estratigráfico en las perforaciones P-8 y P

-l

estratigrafía es bastante similar presentándose una capa de arcilla de consistencia

PERFORACIÓN P-7 PERFORACIÓN P-8 PERFORACIÓN P-9

CH 6

CH 12 CH 9

MH 9 CH 12

CH 10 CH 13

CH 10 CH 13

CH 10 CH 5

CH 2/45 cm CH 1.610 11.51 8.25

CL 2 CH 1.472 5.04 2.40

CL 2/45 cm CH 1/45 cm

CH 6 MH 1.643 4.84 2.40

FIN DE PERFORACIÓN FIN DE PERFORACIÓN

hasta aproximadamente 5,00 m de profundidad, a partir de la cual se presentan

estratos arcillosos de consistencia blanda a media. Para el caso de la perforación P-7

la arcilla dura se profundiza únicamente hasta 1,50 m , bajo la cual se presentan

estratos de arcilla y limo de consistencia blanda hasta 5,00 m de profundidad. En la

perforación P-7 entre

5,00 y 8,50 m se presentan arenas finas limosas y arcillosas con número de golpes que

varían entre 26 y 8 golpes, bajo las cuales se observa la presencia de turba hasta 10,00

m de profundidad que es la profundidad final de exploración.

Anexo 3 : Plano estructural de la edificación

Anexo 4 : plano estructural de la propuesta 1 (plintos y riostras)

Anexo 5: plano estructural de propuesta 2 (losa de cimentación)

TITULO Y SUBTITULO :

ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL - ECONÓMICO ENTRE DOS TIPOS DE CIMENTACIÓN PARA LAS CASAS DE RETIRO DE LA HACIENDA SAN JOSE

AUTOR(ES):PARRALES REYES CARLOS ENRIQUE

REVISOR(ES)/TUTOR(ES):Ing. Adalberto Vizconde Campos, MSc. Ing. Christian Almendáriz Rodríguez, MSc.

INSTITUCION : Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD : Facultad De Ciencias Matemáticas y físicasMAESTRIA/ESPECIALIDAD :GRADO OBTENIDO :FECHA DE PUBLICACION : 2018 NUMERO DE PAGINAS 56

ÀREAS TEMÀTICAS : EstructurasPALABRAS CLAVES/KEYWORKDS: Analisis – comparativo – estructural–economico–cimentaciones.

RESUMEN /ABSTRACT (150-250 ) PALABRAS :En el presente trabajo de titulación se realizaran diseños estructurales y comparaciones económicas para la cimentación de 16 casas de retiros, y a su vez el diseño estructural de dichas edificaciones.Las edificaciones a diseñar tendrán las mismas características arquitectónicas y estarán ubicadas estratégicamente en la ciudad de Nobol en la hacienda San José.Para realizar el análisis estructural de las edificaciones se utilizara el software SAP2000, y posteriormente analizada la estructura se procederá a realizar el diseño estructural sismo resistente de los elementos estructurales de las casas de retiros y a su vez el análisis y diseño de las dos propuestas de cimentación haciendo énfasis en considerar las condiciones planteadas por los reglamentos vigente en el plano nacional e internacional.Con los planos propuestos para los dos tipos de cimentación se realizara los análisis de precios unitarios, para de esta manera poder concluir con la comparación técnico – económica entre dos propuestas de cimentación planteadas para un mismo conjunto de villas destinadas para casas de retiros.

ADJUNTO PDF : X SI NO

CONTACTO CON AUTOR/ES:

Telefono:0978679692

Email: cip a 1 7 _ @ hotma i l .com

CONTACTO CON LA INSTITUCIÒN :

Nombre: FACULTAD DE CIENCIA MATEMATICAS Y FISICASTelefono: 2-283348Email :

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS ESCUELA DE INGENERIA CIVIL

ESTRUCTURASANEXO 10

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS / TRABAJO DE GRADUACIÒN