1. Memoria Técnica
Residencia en Chame
Dueño:
Ing. José Nicolás De Obaldía
Lic. Gloria Isabel de De Obaldía Dávila
Dra. Tania Croston
Enero de 2009
2. Dra. Tania Croston de Caplier
261-5571, 6480-3787, crostont@hotmail.com
Diseño Estructural
Residencia Unifamiliar
DUEÑO: Ing. José N. De Obaldía y Gloria de De Obaldía
SOLICITADO POR: El dueño
RESPONSABLE: Ing. José N. De Obaldía, Tel.: 235-9676
UBICACIÓN: Distrito de Chame, Provincia de Herrera, República de
Panamá.
PRESENTADO POR: Dra. Tania Croston de Caplier, Ingeniera Civil.
IDONEIDAD: 97-006-055
DISEÑO ESTRUCTURAL:
Esta memoria técnica abarca el cálculo estructural el una residencia
unifamiliar con una planta baja, losa y techo, solicitado por el dueño de la
obra.
Los cálculos estructurales se realizan de acuerdo con los
requerimientos exigidos por el Reglamento para el Diseño Estructural en la
República de Panamá [REP_04].
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CONTENIDO
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................................v
ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................................ vii
1. Introducción.................................................................................................................................8
2. Localización.................................................................................................................................8
3. Descripción del Tipo de Estructura .........................................................................................9
4. Propiedades de los Materiales.................................................................................................9
4.1 Hormigón .........................................................................................................................9
4.2 Acero de refuerzo...........................................................................................................9
5. Estudio de suelo .........................................................................................................................9
5.1 Introducción...................................................................................................................10
5.2 Análisis de Resultados ................................................................................................10
5.2.1 Cono Dinámico No.1.....................................................................................10
5.2.2 Cono Dinámico No.2.....................................................................................11
5.2.3 Cono Dinámico No.3.....................................................................................11
5.2.4 Cono Dinámico No.4.....................................................................................11
5.2.5 Cono Dinámico No.5.....................................................................................11
5.3 Conclusiones y Recomendaciones ...........................................................................11
6. Análisis Estructural...................................................................................................................13
6.1 Criterios utilizados para el análisis ............................................................................13
6.2 Análisis elástico ............................................................................................................13
6.3 Sistema de cargas de gravedad para el análisis ....................................................14
6.4 Evaluación Sísmica......................................................................................................15
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6.5 Evaluación para cargas de viento .............................................................................18
6.6 Combinaciones de cargas ..........................................................................................19
6.7 Resultados del análisis estructural............................................................................21
6.7.1 Índices de Ladeo Permisibles .....................................................................21
7. Sistema de fundaciones..........................................................................................................22
8. Vigas sísmicas..........................................................................................................................24
9. Columnas...................................................................................................................................26
10. Vigas...........................................................................................................................................34
11. Losas..........................................................................................................................................41
11.1 Losa Metaldeck.............................................................................................................41
11.2 Losa sólida de aleros de balcones ............................................................................44
11.3 Losa sólida de techo....................................................................................................44
11.4 Losa sólida sobre piso.................................................................................................44
12. Escaleras ...................................................................................................................................44
12.1 Detalle del cálculo ........................................................................................................44
13. Techo .........................................................................................................................................46
13.1 Colocación de arriostres .............................................................................................46
14. Refuerzo típico de vivienda pequeña recomendado por el REP......................................48
15. Datos de entrada ETABS V9.0.7 ...........................................................................................54
16. Datos de salida ETABS V9.0.7 ..............................................................................................57
17. Bibliografía ................................................................................................................................60
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 5.1 Ubicación de ensayos. .............................................................................. 10
Figura 5.2 Área aproximada de influencia de los sondeos. ........................................... 12
Figura 6.1 Modelo estructural utilizado para el diseño estructural. ................................. 14
Figura 6.2 Orientación utilizada para evaluar la estructura............................................ 21
Figura 7.1 Planta de zapatas aisladas. ....................................................................... 23
Figura 7.2 Detalle típico de zapatas aisladas............................................................... 23
Figura 8.1 Detalle de viga sísmica y colocación de estribos, dimensiones en metro. ....... 24
Figura 8.2 Planta de Vigas sísmicas. .......................................................................... 25
Figura 9.1 Detalle de estribos de columnas. ................................................................ 26
Figura 9.2 Marco C. .................................................................................................. 27
Figura 9.3 Marco D. .................................................................................................. 27
Figura 9.4 Marco E. .................................................................................................. 28
Figura 9.5 Marco F.................................................................................................... 28
Figura 9.6 Marco G. .................................................................................................. 29
Figura 9.7 Marco 3.................................................................................................... 29
Figura 9.8 Marco 4.................................................................................................... 30
Figura 9.9 Marco 5.................................................................................................... 31
Figura 9.10 Marco 6. ................................................................................................. 32
Figura 9.11 Marco 7. ................................................................................................. 33
Figura 9.12 Marco 8. ................................................................................................. 34
Figura 10.1 Localización de vigas nivel de losa. .......................................................... 35
Figura 10.2 Gancho estándar de los estribos No.10 (#3) utilizar 75mm. [ACI_99] ........... 37
Figura 10.3 Ganchos estándares para ángulos de 180° y 90° [ACI_99]. ........................ 37
Figura 10.4 Detalle de la colocación del acero de refuerzo de vigas de borde sin
canto libre y claros intermedios.................................................................. 38
Figura 10.5 Detalle de la colocación del acero de refuerzo de vigas de borde con
canto libre y claros intermedios.................................................................. 38
Figura 10.6 Detalle del acero de refuerzo de las vigas. ................................................ 38
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Figura 10.7 Localización de vigas de amarre nivel de techo.......................................... 39
Figura 10.8 Detalle del acero de refuerzo conexión viga - columna, Sección vertical
Y-Y [ACI_99] ........................................................................................... 39
Figura 10.9 Detalle del acero de refuerzo conexión viga - columna, Sección en
planta X-X. [ACI_99]................................................................................. 40
Figura 11.1 Planta de nivel 100, con losa metaldeck marcada con LM, el resto es
sólida. ..................................................................................................... 41
Figura 11.2 Luces permisibles para el espaciamiento de las carriolas de la losa
Metaldeck................................................................................................ 42
Figura 11.3 Instalación de la malla electrosoldada sobre dados de concreto,
distanciadores con varillas soldadas. ......................................................... 42
Figura 11.4 Apoyo de metaldeck sobre viga de concreto vaciada en dos etapas. .......... 42
Figura 11.5 Detalle frontal de apoyo de Metaldeck sobre viga de concreto.................... 43
Figura 11.6 Apoyo de Metaldeck sobre vigas con recubrimiento de al menos 2,5cm
de apoyo. ................................................................................................ 43
Figura 11.7 Esquema general de losa terminada con sistema Metaldeck, se
muestran los conectores y malla electrosoldada. ........................................ 43
Figura 12.1 Detalle de refuerzo de escalera. .............................................................. 45
Figura 13.1 Forma alternativa de arriostramiento usando platinas de 1/8” x ½”
soldadas a los patines de las carriolas. ...................................................... 46
Figura 13.2 Alineador: BSRRS de acero liso de ½” con sus respectivas tuercas............ 46
Figura 13.3 Sistema de arriostramiento de las carriolas HOPSA para techo típico. ........ 47
Figura 13.4 Detalle de colocación de carriolas............................................................ 47
Figura 14.1 Intersección en planta de cimientos de paredes. ....................................... 48
Figura 14.2 Secciones transversales de cimientos de paredes..................................... 49
Figura 14.3 Detalles típicos de columnas de amarre. .................................................. 50
Figura 14.4 Detalles típicos de vigas de amarre.......................................................... 51
Figura 14.5 Refuerzo alrededor de puertas. ............................................................... 52
Figura 14.6 Refuerzo alrededor de ventanas. ............................................................. 53
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5.1 Capacidad de soporte por sondeo............................................................... 11
Tabla 6.1 Distribución de Cargas Sísmicas por Pisos. ................................................. 17
Tabla 6.2 Distribución de Cargas de Viento por Pisos.................................................. 19
Tabla 6.3 Combinaciones de carga para el Diseño del concreto según ACI 318-02........ 20
Tabla 6.4 Combinaciones de carga para el Diseño del concreto según ACI 318-02........ 20
Tabla 6.5 Sismo en la dirección “X” (ver Figura 6.2). ................................................. 22
Tabla 6.6 Sismo en la dirección “Y” (ver Figura 6.2). ................................................. 22
Tabla 7.1 Detalle de zapatas aisladas. ....................................................................... 24
Tabla 9.1 Detalle de columnas. ................................................................................. 26
Tabla 10.1 Acero superior e inferior de vigas de nivel de losa. (Ver Figura 10.4 y
Figura 10.5) ............................................................................................ 36
Tabla 10.2 Ganchos Estándares para ángulos de 180° y 90°, ver Figura 10.3.
[ACI_99] .................................................................................................. 37
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1. Introducción
Este documento presenta la memoria técnica del diseño estructural de una residencia
unifamiliar con un alto.
Para el diseño estructural se utilizaron las cargas de diseño recomendadas por el
Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá [REP_04], detalladas
en la sección 5 Análisis Estructural de este documento.
Se modelaron usando como herramienta de trabajo el programa ETABS versión v9.0.7.,
para el análisis de fundaciones nos basamos en la resistencia del suelo dada por el dueño
de 5,000kg/m2.
El sistema estructural a utilizar es marcos de concreto reforzado y losa de metaldeck.
Como sistema de fundaciones se utilizarán zapatas cuadradas aisladas de concreto
reforzado. El techo es de carriolas con cubierta de Tejalit.
Las fuerzas laterales serán absorbidas por el sistema de marcos (columnas y vigas).
Este documento se divide de la siguiente manera: localización regional del proyecto;
descripción del tipo de estructura; propiedades de los materiales; análisis estructural,
diseño de losas, diseño de zapatas, diseño de escalera, datos de entrada utilizados en el
modelo estructural introducido en el programa ETABS V9.0.7, datos de salida de diseño
del programa ETABS V9.0.7.
2. Localización
La residencia unifamiliar se encuentra localizada en el corregimiento de Chame, distrito de
Chame, en la provincia de Panamá, en la República de Panamá.
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3. Descripción del Tipo de Estructura
El sistema estructural de la residencia es de columnas y vigas de concreto reforzado con
losa de metaldeck, y aleros de concreto reforzado.
El sistema de fundaciones estará conformado de zapatas individuales y vigas sísmicas. El
sistema de fundaciones en su totalidad será de concreto reforzado.
De acuerdo a la Tabla 1-1 Clasificación de Edificios y Otras Estructuras para Cargas de
Viento y Sismo de la bibliografía [REP_04], la estructura diseñada es categoría II por ser
una residencia unifamiliar.
4. Propiedades de los Materiales
4.1 Hormigón
La resistencia del concreto de todas la estructura es de f’c = 4 000 psi (280 kg/cm2).
El concreto deberá ser dosificado y evaluado de acuerdo al ACI-211 y ACI-214. Los
ensayos para la evaluación deberán estar conformes con los requisitos establecidos en las
normas ASTM C31, ASTM C39 y ASTM C42, entre otras.
4.2 Acero de refuerzo
Se utilizará acero de refuerzo que cumpla con los requerimientos de ASTM A615. El acero
para cortante consistirá de estribos #3 G-40, 280 MPa (40 000 psi), mientras que el resto
del acero será G-60, 420 MPa (60 000 psi).
5. Estudio de suelo
A continuación se muestra el estudio de suelo realizado por el Ing. Eduardo Silva.
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5.1 Introducción
El objeto del presente estudio es determinar la capacidad de soporte del suelo a partir de
sondeos con cono dinámico (ASTM D 6951-03), para el diseño y construcción de las
fundaciones una residencia ubicada en el distrito de Chame, provincia de Panamá. En total
se realizaron cinco (5) ensayo de cono dinámico, ubicados como se muestra en la figura
siguiente.
Figura 5.1 Ubicación de ensayos.
5.2 Análisis de Resultados
5.2.1 Cono Dinámico No.1
Hay variaciones en la capacidad de soporte del suelo hasta un profundidad de 0,45m,
debajo de la misma tiene un comportamiento uniforme, con una capacidad de soporte del
suelo de 2,68 kg/cm2.
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5.2.2 Cono Dinámico No.2
Hay variaciones en la capacidad de soporte del suelo hasta una profundidad de 0,30m,
debajo de la misma tiene un comportamiento uniforme, con una capacidad de soporte del
suelo de 2,17 kg/cm2.
5.2.3 Cono Dinámico No.3
Hay variaciones en la capacidad de soporte del suelo hasta una profundidad de 0,39m los
cuales se repiten a los 0,80m, el resto del comportamiento es uniforme, con una capacidad
de soporte del suelo de 0,80 kg/cm2.
5.2.4 Cono Dinámico No.4
Hay variaciones en la capacidad de soporte del suelo hasta un profundidad de 0.60m con
capacidad de soporte por encima de los 2,0 kg/cm2, luego un comportamiento es uniforme,
con una capacidad de soporte del suelo de 2,11 kg/cm2.
5.2.5 Cono Dinámico No.5
El comportamiento del suelo es uniforme con una capacidad de soporte de 3,00 kg/cm2.
5.3 Conclusiones y Recomendaciones
Los sondeos indica diversas capacidad de soporte por profundidad, las cuales se
presentan la tabla siguiente.
Tabla 5.1 Capacidad de soporte por sondeo.
Capacidad de
Sondeo Profundidad (m)
Soporte (kg/cm2)
1 0,05-0,45 >4,00
1 0,45-1,50 2,68
2 0,05-0,30 3,95
2 0,30-1,50 2,17
3 0,05-0,35 4,00
3 0,35-0,80 2,49
3 0,80-1,50 0,80
4 0,05-0,60 4,00
4 0,60-1,10 2,11
4 1,10-1,50 3,90
5 0,00-1,50 3,00
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Se pueden utilizar una cimentación superficial, con una profundidad mínima de desplante
de 0,45m, que maneje una capacidad de soporte mínima del suelo de 0,80 kg/cm2. Para
trabajar con una capacidad de soporte de 2,00 kg/cm2, hay que mejorar las condiciones
del subsuelo debajo de la profundidad de desplante en el área de influencia cercana al
sondeo No 3, como se muestra en la figura siguiente.
Figura 5.2 Área aproximada de influencia de los sondeos.
Las dimensiones de la fundación deben manejar asentamientos permisibles.
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6. Análisis Estructural
6.1 Criterios utilizados para el análisis
a) Las cargas de gravedad fueron definidas de acuerdo al peso propio de los
elementos existentes (columnas, vigas, otros.), el uso actual de la estructura y
las provisiones del Reglamento para el Diseño Estructural en la República de
Panamá [REP_04].
b) El análisis de cargas laterales se realizó, atendiendo las provisiones sísmicas y
de cargas viento del Reglamento para el Diseño Estructural en la República de
Panamá [REP_04].
6.2 Análisis elástico
Modelo en 3D:
Se elaboró un modelo de la estructura en tres dimensiones (3D), de acuerdo a la
información existente en los planos proporcionados para este estudio.
La residencia consta de planta baja, un nivel de losa de metaldeck y techo.
Para realizar esta evaluación se realizó un análisis de fuerza lateral y gravedad, con
secciones de vigas y columnas agrietadas, como lo establecen las provisiones del código
ACI-318-02 [ACI_02].
Este análisis tiene como objetivo revisar el comportamiento de la estructura para niveles
de resistencia y serviciabilidad, así definir los elementos necesarios para el refuerzo de la
estructura.
En cuanto al criterio de serviciabilidad la estructura debe cumplir con el desplazamiento
inelástico permisible (δi) de 0,02h debido a la demanda sísmica, para el grupo II de
exposición sísmica, de acuerdo al Reglamento para el Diseño Estructural en la República
de Panamá [REP_04].
Para la obtención de las fuerzas laterales, se realizó un análisis modal escalando el
cortante de diseño al cortante obtenido por medio del Procedimiento de Fuerza Lateral
Equivalente.
La Figura 6.1 muestra el modelo estructural en tres dimensiones utilizado para el análisis
estructural.
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Figura 6.1 Modelo estructural utilizado para el diseño estructural.
6.3 Sistema de cargas de gravedad para el análisis
a. Sistemas de Cargas de Gravedad en Losas
Carga Muerta:
o Peso propio de losa 130
o Paredes bloq 4” Arcilla+repello a/c 160
o Acabados de piso 240
o Cielo raso 20
o Otros (ductos mec.) 10
| Total (sin peso propio) 430 Kg/m2
Carga Viva excepto balcones: 200 Kg/m2
Carga Viva para balcones: 300 Kg/m2
b. Carga de losa de Techo
Carga Viva: 45 Kg/m2
Carga Muerta: 44 Kg/m2
El peso propio es calculado directamente por el programa ETABS.
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6.4 Evaluación Sísmica
El análisis de carga lateral que se realizó para la revisión estructural contempló los
siguientes parámetros:
Tipo de Suelo Suelo Tipo C
Fa = Factor de sitio basado en aceleración Fa = 1,20
Fv = Factor de sitio relacionado con la velocidad Fv = 1,65
A v = Aceleración pico efectiva relativa a la velocidad Av = 0,20
A a = Aceleración pico efectiva Aa = 0,15
R = Factor de modificación de respuesta. Según la tabla 4.2.2.2
R = 3,00
Sistemas estructurales [REP_04, pág.148]
C d = Factor de amplificación de respuesta de desplazamiento Cd = 2,50
Ca = Coeficiente sísmico, basado en el tipo de suelo y el valor de Aa.
Ca= 0,18
Ca = Fa*Aa= 1,2*0,15= 0,18
Cv = Coeficiente sísmico, basado en el tipo de suelo y el valor de Av.
Cv = 0,33
Cv = Fv*Av = 1,65*0,20= 0,33
CT = Coeficiente que depende del tipo de marco o sistema estructural.
CT = 0,03
Para marcos de concreto reforzado.[REP_04, pág. 80]
Cu = Coeficiente del límite superior calculado con Cv = 0,33 de la tabla
Cu =1,27
4.2.3.3 del REP-04
Grupo de exposición de amenaza sísmica Grupo II
δi = Desplazamiento inelástico permisible. Según la tabla 4.2.2.7
δi = 0,025 hn
Desplazamiento horizontal entre piso permisible pág.152 [REP_04]
hn = Altura total hn =9,66 m
Espectro de Respuesta con un 5% de amortiguamiento para Panamá
Cs (g) 2 .5C a Período de Transición:
R 2,5 Ca 1,2 Cv
= 2
1 .2 C v R RT 3
2
3
RT
3 3
⎡ 1,2 Cv ⎤ 2
⎡ (1,2 )(0,3 ) ⎤ 2
T=⎢ ⎥ =⎢ ⎥
⎣ 2,5 Ca ⎦ ⎣ (2,5 ) (0,18 )⎦
To T (seg.)
T = 0,716seg
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Período de Resistencia para el Módulo A:
Período de Resistencia Períodos Calculados T (seg).
[
TR ≤ Cu CT (3,28hn )
3
4 ] Del programa ETABS,
T eje x = 0,4777 seg
[
TR ≤ 1,27 0,03 * (3,28 * 9,66 )
3
4 ] T eje y = 0,4350 seg
TR = 0,509seg
Cortantes en la Base Eje x: Cortantes en la Base Eje y:
Vx = (Cs)(Wtotal) Vy = (Cs)(Wtotal)
Vx = (0,075)(1090,169 ton) Vy = (0,075)(1090,169 ton)
Vx = 81,76 ton Vy = 81,76 ton
La distribución de cargas laterales por piso, se efectuó en forma automática con el
programa ETABS 9.0.7. En este caso existen dos opciones para hacerlo:
(1) Usar la opción de fuerzas definidas por el usuario, dándole al modelo el coeficiente Cs
de respuesta sísmica y el coeficiente k (exponente) para la forma de distribución
vertical de la horizontal;
(2) La otra opción es utilizando la prescripción BOCA-96, para lo cual se tendría que
asignar al programa Av = Cv, Aa = Ca, con S=1, ya que el tipo de suelo esta
incorporado en los coeficientes Av y Aa. La distribución manual o automática de la
fuerza lateral por piso está dadas por:
FX = CVX V
wx hxk
CVX = n
∑wh
i =1
i i
k
Donde,
CVX= Factor de distribución lateral
V= Fuerza lateral total de diseño o el esfuerzo cortante en la base del edificio
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wi y wx= Parte de la carga de gravedad total del edificio (W) ubicada o asignada al nivel i ó
x.
Hi y hx= Altura desde la base al nivel i ó x.
k= Exponente relacionado con el periodo del edificio, según lo siguiente:
Para edificios con un período de 0,5 segundos o menos, k=1
Para edificios con un período de 2,5 segundos o más, k=2
Para edificios con un período entre 0,5 y 2,5 segundos, k será igual a 2 o se
determinará mediante interpolación lineal entre 1 y 2.
En la Tabla 6.1 se presenta la distribución de las cargas laterales por piso debido a sismo,
ordenados según la dirección del sismo.
Y
QX2 QX1
X
QY2
Tabla 6.1 Distribución de Cargas Sísmicas por Pisos.
FX FY FZ MX MY MZ X Y Z
Caso Piso
(ton) (ton) (ton) (ton-m) (ton-m) (ton-m) (m) (m) (m)
QX1 TECHO2-1 0.08 0 0 0 0 -0.374 0 0 9.66
QX1 TECHO2 5.54 0 0 0 0 -26.544 0 0 7.81
QX1 LOSA 23.86 0 0 0 0 -106.812 0 0 4.83
QX1 VS1 0.61 0 0 0 0 -2.948 0 0 0.70
QY1 TECHO2-1 0 0.08 0 0 0 0.472 0 0 9.66
QY1 TECHO2 0 5.54 0 0 0 34.863 0 0 7.81
QY1 LOSA 0 23.86 0 0 0 171.973 0 0 4.83
QY1 VS1 0 0.61 0 0 0 5.637 0 0 0.70
QX2 TECHO2-1 0.08 0 0 0 0 -0.374 0 0 9.66
QX2 TECHO2 5.54 0 0 0 0 -26.544 0 0 7.81
QX2 LOSA 23.86 0 0 0 0 -106.812 0 0 4.83
QX2 VS1 0.61 0 0 0 0 -2.948 0 0 0.70
QY2 TECHO2-1 0 0.08 0 0 0 0.472 0 0 9.66
QY2 TECHO2 0 5.54 0 0 0 34.863 0 0 7.81
QY2 LOSA 0 23.86 0 0 0 171.973 0 0 4.83
QY2 VS1 0 0.61 0 0 0 5.637 0 0 0.70
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6.5 Evaluación para cargas de viento
Se consideró el efecto de viento a barlovento y sotavento, en ambos sentidos para una
misma dirección, para cada eje ortogonal de los ejes globales de la estructura. Este
criterio conduce a 4 posibles acciones de viento, se incluyó los siguientes parámetros:
Cp = Coeficiente de barlovento = 0,80
Cp = Coeficiente de sotavento = 0,50
V= Velocidad del viento Pacífico = 115 km/hr [REP_04, pág.35]
I= Factor de importancia = 1,00 [REP_04, pág.36]
G= Factor de ráfaga = 0,85
Kd= Factor de direccionalidad = 1,0 [REP_04, pág.35]
Kzt= Factor topográfico = 1,0
Categoría de exposición = C [REP_04, pág.28]
Datos del Programa:
Dirección (x) Fx = 8,29 ton (Fuerza total de viento en la dirección x)
Dirección (y) Fy = 11,71 ton (Fuerza total de viento en la dirección y)
La Tabla 6.2 presenta la distribución de cargas de viento por piso ordenadas por la
dirección del viento que presenta el programa ETABS.
Y WY1
WX2 WX1
X
WY2
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Tabla 6.2 Distribución de Cargas de Viento por Pisos.
FX FY FZ MX MY MZ X Y Z
Caso Piso
(ton) (ton) (ton) (ton-m) (ton-m) (ton-m) (m) (m) (m)
WX1 TECHO2-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9.66
WX1 TECHO2 3.03 0.00 0.00 0.00 0.00 148.63 63.35 48.23 7.81
WX1 LOSA 4.34 0.00 0.00 0.00 0.00 42.11 14.70 9.01 4.83
WX1 VS1 0.92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 9.19 4.80 0.70
WX2 TECHO2-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9.66
WX2 TECHO2 -3.03 0.00 0.00 0.00 0.00 -148.63 63.35 48.23 7.81
WX2 LOSA -4.34 0.00 0.00 0.00 0.00 -42.11 14.70 9.01 4.83
WX2 VS1 -0.92 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.03 9.19 4.80 0.70
WYI TECHO2-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9.66
WYI TECHO2 0.00 3.45 0.00 0.00 0.00 -179.24 63.35 48.23 7.81
WYI LOSA 0.00 5.02 0.00 0.00 0.00 -18.94 14.70 9.01 4.83
WYI VS1 0.00 3.30 0.00 0.00 0.00 10.88 9.19 4.80 0.70
WY2 TECHO2-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9.66
WY2 TECHO2 0.00 -3.45 0.00 0.00 0.00 179.24 63.35 48.23 7.81
WY2 LOSA 0.00 -5.02 0.00 0.00 0.00 18.94 14.70 9.01 4.83
WY2 VS1 0.00 -3.30 0.00 0.00 0.00 -10.88 9.19 4.80 0.70
6.6 Combinaciones de cargas
Las combinaciones de cargas se encuentran resumidas en la Tabla 6.3 según las
recomendaciones del ACI 318-02 y el REP 2004.
Donde :
DL es la carga de muerta superpuesta
L es la carga viva
E es la carga debido al sismo
W es la carga de viento
Lr es la carga viva en el techo
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Tabla 6.3 Combinaciones de carga para el Diseño del concreto según ACI 318-02.
DL L E W Lr
COMBU01 1.40 COMBU01 1.40 D
COMBU02 1.20 1.60 0.50 COMBU02 1.20 D + 1.60 L+ 0.50 Lr
COMBU03 1.20 0.50 1.60 COMBU03 1.20 D + 0.50 L+ 1.60 Lr
COMBU04 1.20 0.80 1.60 COMBU04 1.20 D + 1.60 Lr+ 0.80 Wx
COMBU05 1.20 0.80 1.60 COMBU05 1.20 D + 1.60 Lr -0.80 Wx
COMBU06 1.20 0.80 1.60 COMBU06 1.20 D + 1.60 Lr+ 0.80 Wy
COMBU07 1.20 0.80 1.60 COMBU07 1.20 D + 1.60 Lr -0.80 Wy
COMBU08 1.20 0.50 1.60 0.50 COMBU08 1.20 D + 0.50 L+ 0.50 Lr+ 1.60 Wx
COMBU09 1.20 0.50 1.60 0.50 COMBU09 1.20 D + 0.50 L+ 0.50 Lr -1.60 Wx
COMBU10 1.20 0.50 1.60 0.50 COMBU10 1.20 D + 0.50 L+ 0.50 Lr+ 1.60 Wy
COMBU11 1.20 0.50 1.60 0.50 COMBU11 1.20 D + 0.50 L+ 0.50 Lr -1.60 Wy
COMBU12 0.90 1.60 COMBU12 0.90 D + 1.60 Wx
COMBU13 0.90 1.60 COMBU13 0.90 D -1.60 Wx
COMBU14 0.90 1.60 COMBU14 0.90 D + 1.60 Wy
COMBU15 0.90 1.60 COMBU15 0.90 D -1.60 Wy
COMBU16 1.20 0.50 1.00 COMBU16 1.2900 D + 0.50 L+ 1.00 Qx
COMBU17 1.20 0.50 1.00 COMBU17 1.2900 D + 0.50 L -1.00 Qx
COMBU18 1.20 0.50 1.00 COMBU18 1.2900 D + 0.50 L+ 1.00 Qy
COMBU19 1.20 0.50 1.00 COMBU19 1.2900 D + 0.50 L -1.00 Qy
COMBU20 0.90 1.00 COMBU20 0.8100 D + 1.00 Qx
COMBU21 0.90 1.00 COMBU21 0.8100 D -1.00 Qx
COMBU22 0.90 1.00 COMBU22 0.8100 D + 1.00 Qy
COMBU23 0.90 1.00 COMBU23 0.8100 D -1.00 Qy
La Tabla 6.4 muestra las combinaciones de carga de servicio utilizadas para el análisis.
Tabla 6.4 Combinaciones de carga para el Diseño del concreto según ACI 318-02.
DL L E W Lr
COMBS47 1.00 COMBS47 1.00 D
COMBS48 1.00 1.00 COMBS48 1.00 D + 1.00 L
COMBS49 1.00 1.00 1.00 COMBS49 1.00 D + 1.00 L+ 1.00 Lr
COMBS50 1.00 1.00 COMBS50 1.00 D + 1.00 Wx
COMBS51 1.00 1.00 COMBS51 1.00 D -1.00 Wx
COMBS52 1.00 1.00 COMBS52 1.00 D + 1.00 Wy
COMBS53 1.00 1.00 1.00 COMBS53 1.00 D -1.00 Wy
COMBS54 1.00 1.00 1.00 COMBS54 1.00 D + 1.00 L+ 1.00 Wx
COMBS55 1.00 1.00 1.00 COMBS55 1.00 D + 1.00 L -1.00 Wx
COMBS56 1.00 1.00 1.00 COMBS56 1.00 D + 1.00 L+ 1.00 Wy
COMBS57 1.00 1.00 1.00 COMBS57 1.00 D + 1.00 L -1.00 Wy
COMBS58 1.00 0.70 COMBS58 0.937 D + 0.70 Qx
COMBS59 1.00 0.70 COMBS59 0.937 D -0.70 Qx
COMBS60 1.00 0.70 COMBS60 0.937 D + 0.70 Qy
COMBS61 1.00 0.70 COMBS61 0.937 D -0.70 Qy
COMBS62 1.00 1.00 0.70 COMBS62 1.063 D + 1.00 L+ 0.70 Qx
COMBS63 1.00 1.00 0.70 COMBS63 1.063 D + 1.00 L -0.70 Qx
COMBS64 1.00 1.00 0.70 COMBS64 1.063 D + 1.00 L+ 0.70 Qy
COMBS65 1.00 1.00 0.70 COMBS65 1.063 D + 1.00 L -0.70 Qy
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6.7 Resultados del análisis estructural
6.7.1 Índices de Ladeo Permisibles
El índice de ladeo permisible del edificio para las direcciones “X” y “Y” tiene un valor
máximo de 0,025 h; según las provisiones del Reglamento para el Diseño Estructural en
Panamá, REP-2004.
En la Figura 6.2 se presenta la orientación utilizada para la estructura, así como también
los marcos principales utilizados para evaluar los desplazamientos.
Figura 6.2 Orientación utilizada para evaluar la estructura.
Las Tabla 6.5 y Tabla 6.6 muestran los resultados de los desplazamientos elásticos e
inelástico, así como el ladeo y el índice de ladeo para cada nivel.
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Tabla 6.5 Sismo en la dirección “X” (ver Figura 6.2).
CALCULO DEL DRIFT EN LA DIRECCION X
Desplazamiento Desplazamiento Ladeo Indice de
H
NIVEL elástico en el inelástico en el Δx (cm) Ladeo
(cm)
Piso i δxe (cm) Piso i δxi (cm) Δx/h
Techo 0,095 0,238
298 0,113 0,0004
100 0,050 0,125
413 0,125 0,0003
PB 0,000 0,000
Tabla 6.6 Sismo en la dirección “Y” (ver Figura 6.2).
CALCULO DEL DRIFT EN LA DIRECCION Y
Desplazamiento Desplazamiento Indice de
H
NIVEL elástico en el inelástico en el Ladeo Ladeo
(cm)
piso i δye (cm) piso i δyi (cm) Δy (cm) Δy /h
Techo 0,541 1,352
298 0,65 0,002
100 0,281 0,702
413 0,702 0,002
PB 0,000 0,000
7. Sistema de fundaciones
Observando los resultados del estudio de suelo se recomienda cimentar las fundaciones a
una profundidad de 0,60m en donde la capacidad del suelo es de 20,000 kg/m2, con
excepción del área de influencia del sondeo 3 donde la capacidad de soporte es de 8,000
kg/m2 (zapatas: 4C, 5C, 6C, 7D, 6E y 5E) Los sistemas de fundaciones para este proyecto
fueron considerados fundaciones superficiales. Por la condición de resistencia del terreno
se consideró un tipo de zapatas aisladas a dos niveles.
Para el análisis de las fundaciones se exportó la data de cargas del nivel de la base desde
el programa ETABS en un archivo compatible con excel, para luego ser importado hacia
este último. El punzonamiento fue verificado manualmente.
Para establecer las dimensiones horizontales de las fundaciones se determinó el área
requerida de las fundaciones con las cargas de trabajo y la capacidad admisible del suelo
como esta previsto en las normas del ACI para el diseño de zapatas.
Todo el acero de las zapatas tendrá un recubrimiento de 8cm (3 pulgadas) como mínimo.
Todas las zapatas tendrán una profundidad de desplante mínima de 0,60m de
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profundidad. A continuación se presentan la planta de fundaciones, su detalle típico y el
cuadro de fundaciones.
Figura 7.1 Planta de zapatas aisladas.
Figura 7.2 Detalle típico de zapatas aisladas.
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Tabla 7.1 Detalle de zapatas aisladas.
COLUMNA SECCION ZAPATA
CONCRE- B L CANT
No. TIPO t(m) No.
TO (Psi) (m) (m) (A/D)
5E*, 5C*, 6E* 1,7 1,7 0,25 6
4C*, 6C* 1,4 1,4 4
3C 1,0 1,0 3 #4
C30x30
3E, 4E, 5G, 6G, 7D* 4 000 0,9 0,9 3
0,20
3G 0,8 0,8 3
4G, 7G 0,7 0,7 4
#3
8D, 8G C15x30 0,4 0,4 2
* Zapatas apoyadas sobre suelo de qa=0,80 kg/cm2. Para el resto qa=2,00 kg/cm2.
8. Vigas sísmicas
El terreno tiene una pequeña pendiente, por tanto el diseño arquitectónico aprovechó este
desnivel, construyendo dos niveles para la losa apoyada sobre el terreno natural. Para
satisfacer esta condición de diseñaron dos niveles de vigas sísmicas. Se utilizaron vigas
sísmicas de 30 x 30, excepto por la viga sísmica 6_C-E la cual es una viga 30 x 50. Todas
tienen la misma cantidad de acero de refuerzo, como se mostrada en la siguiente figura.
Figura 8.1 Detalle de viga sísmica y colocación de estribos, dimensiones en metro.
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Figura 8.2 Planta de Vigas sísmicas.
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9. Columnas
Se presentan los detalles de las columnas en la tabla siguiente.
Tabla 9.1 Detalle de columnas.
ACERO
ACERO LONGITUDINAL
f´c (Psi) DIMENCIONES (m) TRANSVERSAL
(G60)
COLUMNAS (#3, G-40)
NIVEL NIVEL NIVEL NIVEL
PB N100 PB N100 PB N100 PB N100
2C - 4000 - 0.15X0.30 - 6#4
3C 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 -
4C 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 -
5C 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
6C 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
7D 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 -
8D 4000 - 0.15X0.30 - 4#4 -
2E - 4000 - 0.15X0.30 - 4#4
3E 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 -
4E* 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 - 1@0.05+
5E* 4000 4000 0.30X0.30 0.30X0.30 8#4 8#4 7@0.10 +
6E 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4 Resto@0.20
4F - 4000 - 0.15X0.30 - 4#4
6F 4000 - 0.15X0.30 - 4#4 -
7F 4000 - 0.15X0.30 - 4#4 -
3G 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
4G 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
5G 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
6G 4000 4000 0.30X0.30 0.15X0.30 8#4 4#4
7G 4000 - 0.30X0.30 - 8#4 -
8G 4000 - 0.15X0.30 - 4#4 -
* Estas columnas suben hasta la parte superior del techo con una sección transversal de 0,15m x
0,30 con 4#4.
Figura 9.1 Detalle de estribos de columnas.
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Figura 9.2 Marco C.
Figura 9.3 Marco D.
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Figura 9.4 Marco E.
Figura 9.5 Marco F.
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Figura 9.6 Marco G.
Figura 9.7 Marco 3.
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Figura 9.8 Marco 4.
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Figura 9.9 Marco 5.
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Figura 9.10 Marco 6.
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Figura 9.11 Marco 7.
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Figura 9.12 Marco 8.
10. Vigas
Todas las vigas se van a referenciar según su ubicación en planta, con tres términos entre
paréntesis y separados por guiones, el primero indica el eje en él que se encuentra, el
segundo y tercero indican sus ejes limítrofes, por ejemplo: viga (15’-G’-G) ver Figura 10.1.
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Figura 10.1 Localización de vigas nivel de losa.
Para todas las vigas se les debe colocar un recubrimiento de 5cm.
Las vigas del nivel de losa (N100) tienen una resistencia a la compresión del concreto (f’c) de
280 kg/cm2 (i.e., 4,000 psi), una sección transversal de 30cm x 50cm las de los ejes
principales y de 30 cm x 30 cm en los secundarios, en otros casos cuando soportan las losas
de techo tienen una sección de 20 cm x 30 cm.
El acero de refuerzo longitudinal de las vigas es fy= 4 200 kg/cm2 (i.e., 60,000 psi o Grado 60).
Todas las vigas cuentan con dos barras de acero longitudinal G60 como refuerzo superior
(Asup corrido) e inferior (Ainf corrido), todo el refuerzo superior e inferior se especifica en la
Tabla 10.1.
El acero de refuerzo transversal (estribos) de las vigas es fy= 2 800 kg/cm2 (i.e., 40,000 psi o
Grado 40). Todas las vigas cuentan con estribos rectangulares cerrados confeccionados con
barras No.10 (#3), un primer estribo a 5cm de la cara de la columna, 6 estribos a 8 cm y el
resto a 16cm. El gancho estándar para los estribos No.10 (#3) es de 75mm (3 pulgadas) con
un ángulo de 135°. (Ver Figura 10.2).
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Tabla 10.1 Acero superior e inferior de vigas de nivel de losa. (Ver Figura 10.4 y Figura 10.5)
A sup A inf
b h L2 2 L1 L3 2
Viga
(cm) (cm) Long corr. Long corr.
Acero (#) Acero (m) Acero Long (m) (#)
(m)
3-B-C, 30 30 - - 4 - - - - 4
3-C-E, 3-E-G 30 50 - - 4 - - - - 4
4-A-C 30 30 1 # 5* 1 4 - - - - 4
4-C-E 30 50 - - 4 - - - - 4
4-E-G 30 50 - - 4 - - 1#4 2 4
5-A-C, 5-G-H 30 30 1 # 5* 1 4 - - - - 4
5-C-E, 5-E-G 30 50 1 # 5** 1 4 - - - - 4
6-A-C, 6-G-H 30 30 - - 4 - - - - 4
6-C-E, 6-E-G 30 50 - - 4 - - - - 4
7-D-F, 7-F-G 30 50 - - 4 - - - - 4
7-G-I 30 30 - - 4 - - - - 4
8-D-G 20 30 - - 3 - - - - 3
C-1-3 30 30 2 # 5* 1,5 4 - - - - 4
C-3-4 30 30 1 # 5** 1 4 - - - - 4
C-4-5, C-5-6 30 30 - - 4 - - - - 4
D-6-7, D-7-8 20 30 - - 3 - - - - 3
E-1-3 30 30 1 # 5* 1,5 4 - - - - 4
E-3-4 30 30 1 # 5** 1 4 - - - - 4
E-4-5 30 30 - - 4 - - - - 4
E-5-6 30 30 1 # 5** 1 4 - - 1#5 2 4
F-6-7 20 30 - - 3 - - - - 3
C-2-3, C-3-4, C-4-5,
30 30 - - 4 - - - - 4
C-5-6
C-6-7, C7-8 20 30 - - 3 - - - - 3
*sobre la columna (4C, 5C, 3C, 3E) hacia el canto libre, ** sobre la columna (5C, 3C, 3E, 5E) hacia la
otra columna.
Las vigas E-1-3, E-5-6, C-1-3, 4-A-C y 5-A-C necesitan refuerzo por torsión, se le debe
colocar 1 # 3 a ambos, este acero se coloca a distancias iguales entre el acero superior e
inferior junto al acero de los estribos (Ver Figura 10.6).
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Figura 10.2 Gancho estándar de los estribos No.10 (#3) utilizar 75mm. [ACI_99]
Tabla 10.2 Ganchos Estándares para ángulos de 180° y 90°, ver Figura 10.3. [ACI_99]
Figura 10.3 Ganchos estándares para ángulos de 180° y 90° [ACI_99].
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Figura 10.4 Detalle de la colocación del acero de refuerzo de vigas de borde sin canto libre y
claros intermedios.
Figura 10.5 Detalle de la colocación del acero de refuerzo de vigas de borde con canto libre y
claros intermedios.
Figura 10.6 Detalle del acero de refuerzo de las vigas.
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La mayoría de las vigas de amarres son de 20cm x 30cm y todas se deben construir con una
resistencia a la compresión f’c de 210 kg/cm2 (i.e., 3000 psi), las cuales se muestran en la
Figura 10.7. Con tres barras de acero #4 superior, inferior e intermedia y estribos #3 a 0,15 m.
Figura 10.7 Localización de vigas de amarre nivel de techo.
Figura 10.8 Detalle del acero de refuerzo conexión viga - columna, Sección vertical Y-Y [ACI_99]
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Figura 10.9 Detalle del acero de refuerzo conexión viga - columna, Sección en planta X-X.
[ACI_99]
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11. Losas
11.1 Losa Metaldeck
La losa del nivel intermedio es una metaldeck. Se utiliza una concreto con una resistencia de
la compresión de f’c=280 kg/cm2 (i.e., 4,000 psi). El acero de refuerzo de la losa fy= 4200
kg/cm2 (i.e., 60,000 psi o Grado 60).
La Figura 11.1 muestra las áreas donde se colocará la losa metaldeck, representada por
medio de las siglas LM, las fechas muestran la dirección como corren las carriolas. Las otras
losas por encontrarse en contacto con la intemperie se recomienda que sean sólida de
concreto reforzado.
Figura 11.1 Planta de nivel 100, con losa metaldeck marcada con LM, el resto es sólida.
La losa metaldeck está apoyada sobre carriolas de 4 pulgadas calibre 16 espaciadas a una
distancia máxima de 0,75m; la cuales descansan sobre los marcos 3, 4, 5 y 6. El
espaciamiento se determinó según indican las recomendaciones del fabricante HOPSA, ver la
figura siguiente.
La losa tendrá un recubrimiento de concreto de 10cm de espesor, con un refuerzo por
temperatura de malla electrosoldada. A continuación se muestran detalles constructivos de la
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losa metaldeck.
Figura 11.2 Luces permisibles para el espaciamiento de las carriolas de la losa Metaldeck.
Figura 11.3 Instalación de la malla electrosoldada sobre dados de concreto, distanciadores con
varillas soldadas.
Figura 11.4 Apoyo de metaldeck sobre viga de concreto vaciada en dos etapas.
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Figura 11.5 Detalle frontal de apoyo de Metaldeck sobre viga de concreto.
Figura 11.6 Apoyo de Metaldeck sobre vigas con recubrimiento de al menos 2,5cm de apoyo.
Figura 11.7 Esquema general de losa terminada con sistema Metaldeck, se muestran los
conectores y malla electrosoldada.
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11.2 Losa sólida de aleros de balcones
Para las losas que se encuentran en contacto con la intemperie se recomienda el uso de losa
sólida de concreto reforzado de 0,20cm de espesor reforzados con acero # 4 @ 0,15 cm en
ambas direcciones.
11.3 Losa sólida de techo
Para las losas que se encuentran en contacto con la intemperie se recomienda el uso de losa
sólida de concreto reforzado de 0,15cm de espesor reforzados con acero # 3 @ 0,15 cm en
ambas direcciones.
11.4 Losa sólida sobre piso
La losa construida sobre el terreno natural debe tener 0,15cm de espesor reforzados con
acero # 3 @ 0,25 cm en ambas direcciones o malla electrosoldada que cumpla los requisitos
mínimos de un refuerzo por contracciones y temperatura de ρ=0,0018.
Es importante que el terreno natural se compacte a 95% Proctor estándar.
12. Escaleras
La escalera apoyada sobre el terreno natural debe tener un acero de refuerzo por
temperatura, él cual puede ser de una malla electrosoldada y una barra de refuerzo #3 en
cada paso. El descanso de la losa debe estar bien compactado con material selecto.
La escalera que comunica la planta baja con la losa, debe tener acero No.4 espaciado a
0,15m c.a.c. y desde la parte inferior a hacia la losa; perpendicular a este se le debe colocar
No.3 a 0,15m c.a.c. Cada paso debe tener una No.3. El espesor de la misma debe ser 0,25m
con un recubrimiento de 2,5cm.
12.1 Detalle del cálculo
ancho: 1.20 m fy= 4200 kgf/cm2
claro libre: 2.40 m fc= 280 kgf/cm2
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espesor: 0.25 m rec= 2.5 cm
W concreto: 2500.00 kgf/m3 6.13 KN/m2 d= 22.5 cm
CM= 8.23 KN/m2
CV= 2.00 KN/m2
Wu= 17.90 KN/m β1 f'c
Mu= 12.89 kN-m suponiendo una viga simplemente apoyada 0.85 ≤ 280
131473.15 kgf-cm 0.85 280< fc ≤ 560
As= 1.55 cm2 0.65 > 560
ρ= 0.0006
nunca menor que
ρ min = 0.0032 = 0.0033
ρ max = 0.0214 ρb= 0.0286
cantidad de
As a usar = 8.61 cm2 barras # 4: 6.7
espaciadas a 0.17 m
La Figura 12.1 muestra el detalle de escalera recomendado.
Figura 12.1 Detalle de refuerzo de escalera.
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13. Techo
Como vigas de techo se utilizarán carriolas dobles 8 x 2 cal 16 como vigas de techo. Con
carriolas 4 x 2 cal 18 espaciadas a 0,75 m centro a centro, con arriostres colocados en el
centro del claro cuando la longitud libre sea superior a 2m.
13.1 Colocación de arriostres
Para luces menores de 8.00 metros suficientes con arriostrar a la mitad del claro (@L/2). Los
arriostramientos (tensores o alineadores) generalmente consisten de:
a. Platinas de 1/8” x ½” o 1” de ancho soldadas a los patines superiores e inferiores de las
carriolas.
b. Barras de acero lisas de ½” de diámetro enroscadas en sus extremos, con sus
respectivas tuercas, que van ancladas diagonalmente a las carriolas, tal como se
muestran en el esquema.
Las figuras siguientes muestran detalles del techo.
Figura 13.1 Forma alternativa de arriostramiento usando platinas de 1/8” x ½” soldadas a los
patines de las carriolas.
Figura 13.2 Alineador: BSRRS de acero liso de ½” con sus respectivas tuercas.
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Figura 13.3 Sistema de arriostramiento de las carriolas HOPSA para techo típico.
Figura 13.4 Detalle de colocación de carriolas.
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14. Refuerzo típico de vivienda pequeña recomendado por el REP
En el capítulo No.6 del Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá, se
indican detalles mínimos para el refuerzo de la pequeña vivienda.
Se indica que se deben colocar columnas de amarre en todas las intersecciones de paredes y
a los lados de las aberturas.
A continuación se muestran los detalles típicos de la pequeña vivienda recomendados por el
Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá.
Figura 14.1 Intersección en planta de cimientos de paredes.
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Figura 14.2 Secciones transversales de cimientos de paredes.
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Figura 14.3 Detalles típicos de columnas de amarre.
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Figura 14.4 Detalles típicos de vigas de amarre.
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Figura 14.5 Refuerzo alrededor de puertas.
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Figura 14.6 Refuerzo alrededor de ventanas.
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