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2019_Leiva-Jara (2).pdf

El documento presenta el expediente técnico de una edificación unifamiliar de dos pisos ubicada en Manchay, Lima. La estructura propuesta consta de placas de concreto, albañilería confinada y perfiles metálicos. Se incluyen planos, especificaciones técnicas, estudio de suelos, análisis sísmico, presupuesto y planes de control de calidad y seguridad. El estudio de suelos identificó un tipo de suelo SM con capacidad portante de 2.71 Kgf/cm2. El an

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FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera de Ingeniería Civil EXPEDIENTE TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR UBICADO EN MANCHAY, DISTRITO DE PACHACAMAC Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico de Bachiller en Ingeniería Civil VLADIMIR HEISSEMBER LEIVA JARA ELMER LUISIN MEDINA DIAZ KELLY YESICA PUCHURTINTA IRCO JEREMIAS SULCA TAIPE Lima – Perú 2019
2 ÍNDICE 1. CARTA DE PRESENTACIÓN DEL DISEÑO FINAL ................................................ 7 2. RESUMEN......................................................................................................................... 9 2.1 ABSTRACT............................................................................................................ 10 3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DEL PROYECTO O SOLUCIÓN POR CREAR 11 3.1 Descripción de la Realidad Problemática................................................................ 11 3.2 Delimitación de la Investigación ............................................................................. 11 Cobertura o delimitación geográfica.............................................................. 11 Delimitación temporal.................................................................................... 11 Delimitación del conocimiento ...................................................................... 11 3.3 Formulación del Problema de la Investigación ....................................................... 11 Problema Principal ......................................................................................... 11 Problemas Secundarios .................................................................................. 11 3.4 Objetivos de la Investigación................................................................................... 12 Objetivo general ............................................................................................. 12 Objetivo especifico......................................................................................... 12 3.5 Justificación e importancia ...................................................................................... 12 Justificación práctica...................................................................................... 12 Justificación metodológica............................................................................. 12 4. PLAN DE METODOLOGÍA DE TRABAJO.............................................................. 13 4.1 Búsqueda de información ........................................................................................ 13 4.2 Visita a campo ......................................................................................................... 13 4.3 Ensayos en el laboratorio......................................................................................... 13 4.4 Procesamiento de información ................................................................................ 13 4.5 Análisis y resultados................................................................................................ 13 5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.............................................................................. 14 6. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON LAS RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO................................................................................... 22 7. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON ESTÁNDARES DE DISEÑOS NACIONALES E INTERNACIONALES (NORMATIVIDAD)....................................... 23
3 7.1 Metrado de cargas Norma E.020 ............................................................................. 23 Carga muerta: ................................................................................................. 23 Carga viva: ..................................................................................................... 23 7.2 Diseño sismorresistente Norma E.030..................................................................... 24 Peligro sísmico:.............................................................................................. 24 7.3 Concreto Armado Norma E.060.............................................................................. 24 7.4 Suelos y cimentaciones Norma E.050 ..................................................................... 25 8. JUEGO DE PLANOS CONSTRUCTIVOS. ................................................................ 26 8.1 Plano de ubicación y localización............................................................................ 26 8.2 Plano de arquitectura ............................................................................................... 27 8.3 Planos de cimentaciones.......................................................................................... 35 8.4 Planos estructurales ................................................................................................. 37 8.5 Planos eléctricas y sanitarias ................................................................................... 41 8.6 Memoria de cálculos................................................................................................ 44 Proyecto CapStone ......................................................................................... 45 Alcance........................................................................................................... 45 Análisis Comparativo entre el Proyecto CapStone y el Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante”............................................................................................ 46 8.7 Memoria de cálculos diseño estructural................................................................... 59 Generalidades................................................................................................. 60 Cargas de Diseño Conservador ...................................................................... 60 Diseño de la Zapata Aislada........................................................................... 60 Resumen del Diseño de la Zapata Aislada:.................................................... 64 8.8 Memoria de cálculos diseño geotécnico y /o hidráulico.......................................... 65 Generalidades................................................................................................. 66 Objetivos del Estudio ..................................................................................... 66 Ubicación y Descripción del Área de Estudio ............................................... 66 Aspectos de Sismicidad.................................................................................. 67 Descripción de los Ensayos Realizados ......................................................... 68 Densidad In Situ............................................................................................. 68 Humedad Natural ........................................................................................... 68 Granulometría................................................................................................. 69 Corte Directo.................................................................................................. 69
4 Clasificación de Suelos .................................................................................. 70 Perfil Estratigráfico del Suelo ........................................................................ 70 Capacidad Portante Admisible....................................................................... 71 8.9 Tipo de cimentación ................................................................................................ 72 Cálculo de Asentamientos.............................................................................. 73 Nivel Freático................................................................................................. 73 Conclusiones y Recomendaciones ................................................................. 74 8.10 Memoria de cálculos diseño de infraestructuras y servicios (en el caso lo contempla el proyecto)........................................................................................................................ 81 Descripción estructural................................................................................... 82 Software de apoyo.......................................................................................... 85 Características de los materiales estructurales ............................................... 86 Normatividad:................................................................................................. 87 Cargas de diseño............................................................................................. 87 Diseño de elementos estructurales críticos..................................................... 88 Columna de concreto...................................................................................... 88 Pre-dimensionamiento.................................................................................... 88 Metrado de cargas .......................................................................................... 88 Fuerzas internas de diseño.......................................................................... 89 Diseño o verificación.................................................................................. 89 Columna de acero....................................................................................... 91 Pre-dimensionamiento................................................................................ 91 Metrado de Cargas...................................................................................... 91 Fuerzas internas de diseño.......................................................................... 91 Diseño o verificación.................................................................................. 92 Viga peraltada crítica.................................................................................. 93 Pre-dimensionamiento................................................................................ 93 Metrado de Cargas...................................................................................... 94 1.1.1. Fuerzas internas de diseño ............................................................................... 95 Diseño o verificación.................................................................................. 96 Muro de corte o placa................................................................................. 97 Pre-dimensionamiento................................................................................ 97
5 Metrado de Cargas...................................................................................... 97 Losas macizas............................................................................................. 97 1.1.2. Pre-dimensionamiento ..................................................................................... 97 Muro de albañilería, vigas y columnas de confinamiento.......................... 97 Diseño de elementos de confinamiento.................................................... 100 Cortante basal en el muro......................................................................... 101 Diseño de viga solera ............................................................................... 104 8.11 Descripción............................................................................................................ 105 8.12 Programas de Computo usados para el calculo ..................................................... 105 8.13 Propiedades mecánicas de los materiales .............................................................. 105 8.14 ACERO ESTRUCTURAL .................................................................................... 106 8.15 CONCRETO.......................................................................................................... 106 8.16 Normatividad:........................................................................................................ 106 8.17 Análisis sísmico..................................................................................................... 106 8.18 Resultados.............................................................................................................. 108 Periodos y Modos de Vibración................................................................... 108 Desplazamientos y distorsiones de entrepiso............................................... 109 DERIVAS POR SISMO DINAMICO EN X............................................... 109 DERIVAS POR SISMO DINAMICO EN Y............................................... 110 Reacciones en la Base de la estructura......................................................... 111 9. MEMORIA DE CALIDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES 112 9.1 Materiales .............................................................................................................. 112 Cemento ....................................................................................................... 112 Agua ............................................................................................................. 112 Agregados..................................................................................................... 112 10. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN ........................................................................... 116 11. PRESUPUESTO Y ANÁLISIS DE COSTOS............................................................ 120 11.1 LISTADO DE MATERIALES.............................................................................. 120 11.2 Análisis de precios unitarios.................................................................................. 121 11.3 Presupuesto por especialidad................................................................................. 125 12. PLAN DE CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD EN OBRA........................ 129
6 13. PLAN DE GESTIÓN AMBIENTAL .......................................................................... 134 14. CONCLUSIONES DE LA SOLUCIÓN PROPUESTAS.......................................... 138 15. RECOMENDACIONES DE SOLUCIÓN PROPUESTA......................................... 138 16. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 139 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Carga mínima viva repartida...................................................................................... 23 Tabla 2: Cargas de diseño ........................................................................................................ 60 Tabla 3: Parámetros.................................................................................................................. 60 Tabla 4: Resultados de diseño de zapata aislada...................................................................... 64 Tabla 5. Análisis Granulométrico de la fracción gruesa y fina en estado seco........................ 69 Tabla 6. Ángulos de fricción estándar para arenas en condición drenada ............................... 69 Tabla 7. Resumen de porcentajes por tamizado....................................................................... 70 Tabla 8. Factores para el cálculo de 𝐪𝐮 por falla general (∅ = 𝟑𝟎°, 𝐂 = 𝟎. 𝟎𝟎 𝐤𝐏𝐚) ............ 72 Tabla 9: Granulometría del agregado fino ............................................................................. 113 Tabla 10: Asentamientos recomendados para diversos tipos de obras .................................. 115 Tabla 11. Identificación de Peligros en Seguridad y los Riesgos Asociados......................... 130 Tabla 12. Identificación de Peligros en Salud y los Riesgos Asociados................................ 133 Tabla 13. Medidas Preventivas y/o Correctivas..................................................................... 134 Tabla 14: Matriz de prevención del impacto ambiental en una construcción........................ 136
7 1. CARTA DE PRESENTACIÓN DEL DISEÑO FINAL “AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCION E IMPUNIDAD” CARTA N° 01 A : Torres Arango Sandra Janeth Asunto : Presentación análisis y diseño de edificación unifamiliar de dos pisos Fecha : 02 de Julio del 2019 Mediante la presente nos dirigimos ante usted para saludarla y a la vez hacer presente que nosotros Leiva Jara Vladimir Heissember, Medina Diaz Elmer Luisin, Puchurtintta Irco Kelly Yesica y Sulca Taipe Jeremias, estudiantes de Ingeniería Civil de la universidad San Ignacio de Loyola, nos encargaremos del análisis y diseño estructural de su vivienda de dos pisos ubicada en Mz. K Lt. 13 sector K los Jardines, Los Huertos, Manchay-Pachacamac. Este análisis y diseño de la edificación unifamiliar comprenderá lo siguiente: − Estudio de suelos − Diseño arquitectónico y estructural − Presupuesto y planificación de la obra A sus servicios y por la generación del empleo Atentamente: …………………………………… …………………………………… Leiva Jara, Heissember V. Ing. Acero Martínez, José Alberto Asesor
8 CARTA DE ACEPTACIÓN DE ASESORAMIENTO DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE BACHILLER Señores de comité de evaluación del trabajo de investigación para obtener el grado de bachiller. Yo: Magister. Ing. José Alberto Acero Martínez. En mi calidad de docente de la Universidad San Ignacio de Loyola perteneciente a la FACULTAD de INGENIERÍA, de la carrera de INGENIERÍA CIVIL con DNI: 29662895 tengo el agrado de dirigirme a ustedes para manifestar que estoy asesorando el proyecto para obtener el grado académico de bachiller “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY”, que está siendo elaborado por los siguientes estudiantes: a. LEIVA JARA, VLADIMIR HEISSEMBER b. MEDINA DIAZ, ELMER LUISIN c. PUCHURTINTA IRCO, KELLY YESICA d. SULCA TAIPE, JEREMIAS Considero importante señalar que además del apoyo en asesoramiento a los alumnos, les he facilitado los planos de Arquitectura y Estructuras de un Proyecto similar en Piura “CASA RUIZ BUSTAMANTE” el cual fue diseñado por mi persona y que ellos plantean modificar y/o adaptar rediseñando todo como las cimentaciones, pues el terreno resulta ser muy diferente. Atentamente, Nombres y Apellidos DNI N° 29662895
9 2. RESUMEN El presente trabajo de consiste en la elaboración de un expediente técnico de una edificación unifamiliar ubicado en el distrito de Manchay provincia de lima, 2019. La estructura propuesta, es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta y altura, está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y perfiles metálicos como columna. La dimensión de las vigas, columnas y losa se observa en los planos adjuntos al presente proyecto. En las especificaciones técnicas se especifica el modo de ejecución de cada una de las partidas las cuales deben cumplir para una buena ejecución del proyecto. Por otro lado, se estableció un plan de control de calidad y seguridad en obra, para su respectiva identificación de peligros y evaluación de riesgos, en base a la Norma ISO 45001 (2018) y la Norma Peruana G.050, esto permitirán optimizar los gastos por reservas de gestión u eventos no previstos. En el estudio de suelo realizado se identificaron las propiedades y características del suelo obteniendo un tipo de suelo SM con un porcentaje significativo de gravas angulares (39.03%) y capacidad portante admisible de 2.71 Kgf/cm2. Esto estudio recomendó la correspondiente ubicación de los elementos estructurales de cimentación en concreto armado y otros. En el análisis sísmico de la edificación se pudo determinar que las distorsiones de la estructura en estudio son mucho menores a 0.007 que es lo máximo permitido por la NTE E-030, por lo que se afirma que la estructura tiene suficiente rigidez en la dirección X e Y como para resistir las cargas sísmicas. Para los elementos estructurales que están expuesto al contacto con el salitre, se debe usar un cemento portland tipo V para mejorar la resistencia ante el efecto mencionado El presupuesto final obtenido para el proyecto fue 837,015.39 soles, esto incluye una utilidad y gastos generales de 10% del costo directo cada uno. El presupuesto mencionado lo conforma la parte estructural, arquitectura, instalaciones eléctricas y sanitarias, lo cual se detalla en el siguiente trabajo.
10 2.1 ABSTRACT The present work consists of the elaboration of a technical file of a single-family building located in the district of Manchay province of Lima, 2019. The proposed structure, is a 2-story house, of regular structural configuration in plan and height, is intended for the use of housing. It consists of a structural system of concrete slabs, confined masonry and metal profiles as a column. The dimensions of the beams, columns and slab can be seen in the plans attached to this project. The technical specifications specify the mode of execution of each of the items which must be met for a good execution of the project. On the other hand, a quality control and safety at work plan was established for their respective hazard identification and risk assessment, based on ISO 45001 (2018) and Peruvian Standard G.050, this will allow optimization of expenses for management reservations or unforeseen events. In the soil study carried out, the properties and characteristics of the soil were identified, obtaining a type of SM soil with a significant percentage of angular gravels (39.03%) and an acceptable bearing capacity of 2.71 Kgf / cm2. This study recommended the corresponding location of the structural elements of foundation in reinforced concrete and others. In the seismic analysis of the building it was determined that the distortions of the structure under study are much less than 0.007, which is the maximum allowed by the NTE E-030, so it is stated that the structure has sufficient stiffness in the X direction e And as to resist seismic loads. For structural elements that are exposed to contact with the saltpeter, a portland cement type V should be used to improve the resistance to the aforementioned effect The final budget obtained for the project was 837,015.39 soles, this includes a profit and general expenses of 10% of the direct cost each. The budget mentioned is made up of the structural part, architecture, electrical and sanitary installations, which is detailed in the following work.
11 3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DEL PROYECTO O SOLUCIÓN POR CREAR 3.1 Descripción de la Realidad Problemática Actualmente, el cliente tiene un terreno de 300 m2 donde quiere construir una edificación unifamiliar, lo cual es una limitación porque en el plano de arquitectura original propuesta es para un área de 500 m2. La petición del cliente es el modelo, diseño, presupuesto total y el cronograma de la ejecución de dicho proyecto. Lo cual se optó realizar un expediente técnico de la edificación unifamiliar en Manchay, de tal manera que, el área de construcción fue reducida y adecuada al área del terreno de 300 m2. Así mismo, se realizó calicatas, para saber las propiedades físico-mecánicas del suelo, ya que sin esos datos no es recomendable realizar el diseño de las cimentaciones y así los posteriores diseños de las columnas y las vigas. Las características físico-mecánicas del suelo son muy diferentes al proyecto original por lo cual, el diseño estructural es totalmente distinto y también el plano estructural. Por ello, el plano preexistente se modificó. 3.2 Delimitación de la Investigación Cobertura o delimitación geográfica El proyecto de investigación está ubicado en Mz. K- 17, sector K los jardines C los Huertos, Manchay, Pachacamac - Lima. El clima es templado en épocas de invierno y está a una altitud de 83 m.s.n.m. donde gran parte del distrito es desértica. Delimitación temporal El estudio se refiere a la construcción de una vivienda unifamiliar entre enero y octubre del año 2020. Delimitación del conocimiento En el presente proyecto se enfocará principalmente a tres ramas de la ingeniería civil, las cuales son: Geotecnia, Estructuras y Gestión de proyectos. En la parte geotecnia se realizó una calicata para determinar el estudio de mecánica de suelos. Luego, teniendo los resultados del EMS se realizó el diseño arquitectónico y estructural de la vivienda unifamiliar. Finalmente, con la gestión de proyecto se determina el presupuesto para luego realizar la planificación de la obra. 3.3 Formulación del Problema de la Investigación Problema Principal • El problema principal es la necesidad del cliente de construir una edificación unifamiliar en Manchay, distrito de Pachacamac. Problemas Secundarios • La limitación del terreno de 300 m^2 porque el plano de arquitectura está diseñado en un área de 500 m2. • El modelo y diseño de la edificación en Manchay.
12 • La planificación de la construcción de la vivienda influye en la estimación del tiempo de construcción del proyecto. • El cronograma de la ejecución del proyecto. 3.4 Objetivos de la Investigación Objetivo general • Determinar el presupuesto de la construcción de una edificación unifamiliar en base a la arquitectura propuesta, cumpliendo con las especificaciones técnicas mínimas que se requieren a fin de satisfacer la necesidad del cliente en el centro poblado de Manchay- Pachacamac, año 2019. Objetivo especifico • Realizar el estudio de mecánica de suelos a fin de conocer las propiedades y parámetros de resistencia del suelo. • Elaborar un modelo de la vivienda unifamiliar en el programa ETABS a fin de realizar un análisis sísmico. • Elaborar los planos a fin de construir la vivienda unifamiliar en Manchay. • Diseñar los elementos estructurales vigas y columnas a fin de estimar los materiales de la vivienda unifamiliar. • Elaborar la planificación de la construcción de la vivienda a fin de estimar el tiempo de construcción del proyecto. 3.5 Justificación e importancia Justificación práctica Esta investigación es muy importante porque aportará a la comunidad de Manchay la construcción de más viviendas seguras y sismorresistentes de concreto armado. lo cual servirá para que se evite las fallas parciales o totales de las columnas y vigas de la vivienda ante un evento sísmico. De esta manera se beneficiará las personas que viven dentro de la vivienda unifamiliar y también los vecinos que tienen viviendas o terrenos. Y en un futuro, dicho proyecto de vivienda será uno de los modelos de construcción. Además, este estudio ayudará a las personas a construir más viviendas ya sean similares o diferentes que sean mucho más sostenible y seguro. Justificación metodológica Esta sección es muy importante porque va a ofrecer un proyecto de una vivienda unifamiliar con su respectivo estudio de suelos y diseño de sus planos, lo cual se constituye como un aporte pionero a la ingeniería peruana, ya que en el país recientemente se ha iniciado la elaboración de proyectos para la obtención del grado de bachiller. Por lo tanto, este estudio va a servir como referente para futuras investigaciones.
13 4. PLAN DE METODOLOGÍA DE TRABAJO La metodología que se utilizó para realizar el presente proyecto de tesina fue de la siguiente manera. 4.1 Búsqueda de información Se realizó una búsqueda exhaustiva de las bases teóricas de las diferentes ramas de la ingeniería civil, tales como: Estructuras, Geotecnia, Gestión de proyectos y entre otros. 4.2 Visita a campo Ya teniendo la información necesaria, se realizó la visita a campo (área de estudio) para realizar calicatas y extraer muestras de suelo con la finalidad de realizar un estudio de mecánica de suelos. 4.3 Ensayos en el laboratorio Con la muestra de suelo extraída, se realizaron ensayos en el laboratorio de la USIL, tales como: El ensayo del peso volumétrico, el análisis granulométrico, clasificación de los suelos, determinación de cantidad de humedad y entre otros. 4.4 Procesamiento de información Después de ensayar en el laboratorio, se llenan los formatos de los diferentes ensayos y se realizó los trabajos de gabinete con los datos obtenidos. 4.5 Análisis y resultados Con los datos se realizaron los cálculos respectivos y se analizaron cada uno de los resultados a fin de verificar según la norma correspondiente y luego validar los cálculos. Luego de tener los resultados, se realizó el modelo y el diseño respectivo de la edificación unifamiliar. Finalmente, se costeó con los metrados para determinar el presupuesto del proyecto y se realizó el cronograma de ejecución.
14 5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS OE.1 Obras provisionales, trabajos preliminares, seguridad y salud OE.1.1 Obras provisionales y trabajos preliminares OE.1.1.1 Construcciones provisionales OE.1.1.1.1 Almacenes (m2) Con el fin de acopiar los materiales y equipos requeridos en la ejecución de la obra. Es un ambiente de 20 m2 con la siguiente estructura: muros de madera machihembrada con puertas y ventanas, techo de calamina ondulada y losa de concreto simple. OE.1.1.1.2 Servicios higiénicos (m2) De acuerdo con la Norma Técnica de metrados para edificaciones, esta partida incluye los aparatos e instalaciones necesarios para el aseo e higiene del personal, por lo cual se cuenta con dos contenedores que serán ubicados en un espacio de 6m2 . OE.1.1.2 Instalaciones provisionales OE.1.1.2.1 Energía eléctrica para la construcción (Glb) Esta partida comprende la conexión e instalación provisional de energía eléctrica en la obra, para ello se requiere un tablero y líneas de distribución. También considera el consumo y mantenimiento de esta instalación. OE.1.1.2.2 Agua para la construcción (Glb) Esta partida tiene en cuenta la instalación y conexión de agua para la construcción, considera también las diversas construcciones, instalaciones, equipos y el personal necesario que requiera la obra. OE.1.1.3 Trazos niveles y replanteo OE.1.1.3.1 Trazo y replanteo preliminar (m2) Esta partida consiste en la realización de los trabajos topográficos necesarios para la nivelación del terreno, donde se utilizará el equipo de nivel de ingeniero. Los niveles y cotas de referencia indicados en los planos se fijarán de acuerdo con estos, los puntos de referencia deben ser fácilmente localizables para cualquier replanteo durante y posterior a la obra. OE.1.1.3.2 Trazo y replanteo durante el proceso (m2) En esta partida se deben realizar los trabajos de control topográfico durante el proceso de ejecución de la obra. Se debe mantener los puntos de referencia como las estacas para realizar el control de altimetría y planimetría de los módulos a construir. Los puntos de referencia deben ser fácilmente localizables para verificar los niveles y ejes durante el proceso de construcción. OE.1.2 Seguridad y salud
15 OE.1.2.1 Elaboración, implementación y administración del plan de seguridad y salud en el trabajo (Glb) De acuerdo con la Norma técnica de Metrados para edificaciones, esta partida comprende todas las actividades y recursos que correspondan al desarrollo, implementación y administración del plan de seguridad y salud en el trabajo, es decir también se tiene se considera a los profesionales encargados de elaborar dicho plan. OE.1.2.1.1 Equipos de protección individual (Glb) Esta partida comprende los equipos de protección individual que debe utilizar el personal en obra, por lo tanto, se considera los siguientes equipos: casco de seguridad, gafa de acuerdo con la actividad, guantes de acuerdo a la actividad, botas con punta de acero, protectores de oído, respiradores, arnés de cuerpo entero y línea de enganche. OE.1.2.1.2 Equipos de protección colectiva (Glb) Esta partida comprende todos los elementos y equipos que deben ser instalados en obra para la protección colectiva de los trabajadores y el público en general de los peligros existentes en las áreas de trabajo. Esta partida considera los siguientes elementos: acordonamiento para limitación de áreas de riesgo, tapas para aberturas en losas de piso, sistemas de líneas de vida horizontales y verticales y puntos de anclaje. OE.1.2.1.3 Señalización temporal de seguridad (Glb) En esta partida se considera todas las señales de advertencia, prohibición, información, de obligación y todos aquellos carteles utilizados en las áreas de trabajo, con la finalidad de informar tanto al personal de obra como al público en general sobre los riesgos, indicados en los carteles, en las áreas de trabajo. Se realiza la instalación de estos carteles al interior y en áreas perimetrales de la obra. También, se considera los siguientes elementos: Cintas de señalización, luces estroboscópicas y los carteles de promoción de la seguridad. OE.1.2.1.4 Capacitación en seguridad y salud (Glb) Esta partida cumple con los objetivos planteados en el plan de seguridad en el trabajo, por lo que comprende todas las charlas y actividades de sensibilización dirigidas al personal de obra, así como: charlas de inducción para el personal nuevo, charlas de sensibilización y charlas de instrucción. OE.1.2.2 Recursos para respuestas ante emergencias en seguridad y salud durante el trabajo (Glb) La presente partida tiene la finalidad de atender accidentes en la obra con daños personales y/o materiales, para lo cual cuenta con el siguiente equipamiento: botiquines y extintores.
16 OE.2 Estructuras OE.2.1 Movimiento de tierras OE. 2.1.1 Excavaciones OE.2.1.1.1 Excavación de zanjas para cimientos (m3) OE.2.1.1.2 Excavación de zanjas para zapatas (m3) El fin de esta partida consiste en la remoción de todo material, de cualquier naturaleza, necesaria para preparar los espacios para la ejecución del vaciado de concreto en cimientos corridos y vigas de cimentación. Esta se hará respetando las dimensiones indicadas en los planos y hasta el nivel indicado en los mismos. Los materiales para utilizar en las excavaciones serán las herramientas manuales como las barretas, picos, palas, los cuales deberán estar en perfectas condiciones de uso. Modo de ejecución de la partida • Se debe tener en cuenta la profundidad de la red pública de desagües, vías, veredas y otros para determinar el nivel base. Además, para que la construcción quede por encima de esos niveles. • La excavación de las zanjas se realiza de acuerdo con el trazo, respetando los anchos y profundidades indicados en los planos. • Las paredes de las zanjas, en todas las excavaciones, deben ser verticales y el fondo de la zanja debe quedar limpio y nivelado. • Si las paredes laterales de la zanja no fuesen verticales o presentaran inclinaciones pronunciadas debido a problemas de desmoronamiento, se debe utilizar encofrados laterales que evitarán el consumo en exceso del concreto. • El fondo de la zanja es el que soporta todo el peso de la edificación, por lo tanto, hay que procurar que quede plano y compacto. Para esto, el fondo de la zanja debe ser humedecido y después compactado con la ayuda de un pisón. Si existiera demasiado desnivel, se podrá nivelar con mezcla pobre. • El material excavado se ubicará a una distancia mínima de 60 cm del borde de la zanja. De esta manera, no causamos presiones sobre las paredes, las cuales podrían causar derrumbamientos. • Finalmente, después de haber seleccionado el material útil para rellenos u otros usos dentro de la obra, se realizará la eliminación. Ésta se hará solo en lugares autorizados.
17 OE. 2.1.2 Rellenos OE.2.1.2.1 Relleno compactado con equipo material propio (m3) Para la ejecución de esta partida el material del relleno estará libre de material orgánico y de cualquier otro material comprimible. Podrá emplearse el material excedente de las excavaciones siempre que cumpla con los requisitos indicados en el estudio de mecánica de suelos. OE. 2.1.3 Eliminación de material excedente OE.2.1.3.1 Eliminación de material excedente (m3) En esta partida todo el material precedente de las excavaciones que no sea adecuado o que no se requiera para los rellenos o nivelación, será removido del terreno por construir. Para medir el volumen de material excedente de excavaciones, será igual a la diferencia entre el volumen excavado, menos el volumen de material utilizado en el relleno. Esta diferencia se tendrá que afectar por el factor de esponjamiento de acuerdo con el tipo de suelo. En el proyecto se consideró un factor de esponjamiento E= 1.25 debido a las características del suelo. OE. 2.1.4 Nivelación interior y apisonado OE.2.1.4.1 Nivelación con plancha compactadora (m2) El fin de esta partida consiste en dar un acabado final de la superficie, una vez que las actividades de corte y relleno estén sustancialmente concluidas en el área respectiva. Todo material blando e inestable de la superficie rasante que no sea posible compactar o que no sirva, será removido. Asimismo, si durante la ejecución se presentasen imperfecciones, depresiones, etc. serán repuestas con material adecuado, y se perfilará adecuadamente de acuerdo con los alineamientos del eje y de la sección transversal correspondientes. El riego de agua será hasta lograr la humedad óptima requerida para su correcta compactación. OE.2.2 Obras de concreto simple OE.2.2.1 Cimientos corridos C:H = 1:10 + 35%P.G. (m3) Esta partida re refiere al vaciado de concreto ciclópeo C.H. 1:10 (cemento – hormigón), con 30% de piedra grande (T. máx. 6”), dosificación que deberá respetarse según las especificaciones mostradas en los planos de estructuras. Únicamente se procederá al vaciado cuando se haya verificado la exactitud de la excavación, como producto de un correcto replanteo. No se requiere encofrado siempre y cuando el terreno lo permita, es decir que no produzca derrumbes. La calidad y las especificaciones técnicas de los materiales se encuentran detalladas en especificaciones de los materiales. Una consideración constructiva es dejar listas las instalaciones sanitarias de la vivienda a construir, antes de vaciar los cimientos.
18 OE.2.2.2 Falsa zapata OE.2.2.2.1 Falsa zapata concreto C:H = 1:12+ 30%P.G. (M3) Esta partida re refiere al vaciado de concreto ciclópeo C.H. 1:10 (cemento – hormigón), con 30% de piedra grande (T. máx. 6”), dosificación que deberá respetarse según las especificaciones mostradas en los planos de estructuras. Únicamente se procederá al vaciado cuando se haya verificado la exactitud de la excavación, como producto de un correcto replanteo. No se requiere encofrado siempre y cuando el terreno lo permita, es decir que no produzca derrumbes. La calidad y las especificaciones técnicas de los materiales se encuentran detalladas en especificaciones de los materiales. OE.2.2.3 Falso piso mezcla C:H 1:8 E= 4” (M2) Todos los ambientes llevarán falso piso con los espesores indicados en los planos de arquitectura. La dosificación será de C:H 1:8 (cemento-hormigón) con 25% de piedra mediana o según indicación en los gráficos respectivos. La subrasante deberá prepararse limpiándola y nivelándola de acuerdo a las recomendaciones del estudio de suelos. Para el vaciado deberá tenerse en cuenta las especificaciones de colocación del concreto, la superficie del falso piso deber ser plana y compactada, capaz de poder recibir los acabados de piso que indiquen los planos. Una vez vaciada la mezcla sobre el área de trabajo, se nivelará y apisonará la superficie con regla de madera en bruto para lograr una superficie plana, rugosa y compacta. El falso piso deberá vaciarse después de los sobrecimientos. OE.2.3 Obras de concreto armado OE.2.3.1.1 Zapatas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.2.1 Sobrecimiento reforzado concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.3.1 Placas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.4.1 Columnas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.5.1 Vigas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.6.1 Losas macizas concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.7.1 Losas aligeradas concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.8.1 Cisterna subterránea f’c= 280 kg/cm2 (M3) Esta especificación se refiere al concreto usado como material estructural y norma su producción y colocación, las especificaciones de los materiales y pruebas de resistencia para su aceptación se detallarán más adelante en la memoria de calidades y especificaciones de los materiales. Materiales Los materiales que concreto son: • Concreto Portland tipo I
19 • Concreto Portland tipo V (Cisterna Subterránea) • Agregado fino • Agregado grueso • Agua • Agregado para concreto ciclópeo Producción y colocación del concreto El concreto será mezcla de agua, cemento, arena y piedra; preparada en una máquina mezcladora mecánica, dosificándose estos materiales en proporciones necesarias capaz de ser colocada sin agregaciones, a fin de lograr las resistencias especificas una vez mezclados. Los diseños de mezcla están respaldados por ensayos efectuados en laboratorios competentes, estos deben indicar las proporciones, tipo de granulometría de los agregados, calidad en tipo y cantidad de cemento a usarse, dicha dosificación debe ser en peso; así como también la relación agua cemento. Este diseño se debe trabajar en base a los resultados obtenidos en el laboratorio siempre y cuando cumplan las normas establecidas. La colocación de concreto se realizará a una velocidad y sincronización adecuada que permita un vaciado uniforme, con esto se garantiza la integración entre el concreto colocado y el que se está colocando, especialmente en las zonas que están entre barras de acero de refuerzo; el concreto que este parcialmente endurecido o contaminado no se colocará. Deberá evitarse la segregación debida al manipuleo excesivo, las proporciones superiores de muro y columnas deberán ser llenados con concreto de asentamiento igual al mínimo permisible. Encofrado y desencofrado OE.2.3.2.2 Sobrecimiento reforzado encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.3.2 Placas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.4.2 Columnas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.5.2 Vigas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.6.1 Losas macizas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.7.1 Losas aligeradas concreto encofrado y desencofrado (M2)
20 OE.2.3.8.1 Cisterna subterránea encofrado y desencofrado (M2) En esta partida los encofrados se refieren a la construcción de formas temporales para contener el concreto de modo que éste al endurecer, tome la forma que se estipule en los planos respectivos, tanto en dimensiones como en su ubicación en la estructura. El encofrado a usarse deberá estar en óptimas condiciones garantizándose con éstos, alineamiento, idénticas secciones, economía, etc. El encofrado podrá sacarse a los 4 días de haberse llenado el elemento. Luego del fraguado inicial, se curará éste por medio de constantes baños de agua tres días como mínimo. Los encofrados deberán ser construidos de acuerdo a las líneas de la estructura y apuntados sólidamente para que conserven su rigidez. Antes de depositar el concreto, los encofrados deberán ser convenientemente humedecidos y sus superficies interiores recubiertas adecuadamente con aceite, grasa o jabón para evitar la adherencia del mortero. Antes de depositar el concreto, los encofrados deberán ser convenientemente humedecidos y sus superficies interiores recubiertas adecuadamente con aceite, grasa o jabón para evitar la adherencia del mortero. El desencofrado deberá hacerse gradualmente, estando prohibido las acciones de golpes, forzar o causar trepidación. Los encofrados puntuales deben permanecer hasta que el concreto adquiera la resistencia suficiente para soportar con seguridad las cargas y evitar la ocurrencia de deflexiones permanentes no previstas, así como para resistir daños mecánicos tales como resquebrajaduras, fracturas, hendiduras o grietas. En caso de concreto normal consideren los siguientes tiempos mínimos para desencofrar: A. Columnas, muros. Costado de vigas y zapatas 2 días. B. Fondo de losas de luces cortas 10 días C. Fondo de vigas de gran luz y losas sin vigas 21 días D. Fondo de vigas de luces cortas 16 días E. Ménsulas o voladizos pequeños 21 días
21 Acero OE.2.3.1.2 Zapatas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.2.3 Sobrecimiento reforzado - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.3.3 Placas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.4.3 Columnas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.5.3 Viga - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.6.3 Losas macizas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.7.3 Losas aligeradas acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.8.3 Cisterna subterránea fy = 4200 kg/cm2 (KG) El acero de refuerzo está especificado en los planos por su esfuerzo de fluencia (fy) y deberá ceñirse además a las normas indicadas, el Acero deberá cumplir con la norma ASTM-615. Se deberán respetar los diámetros de todos los aceros estructurales especificados en los planos, cuyo peso y diámetro deberá ser de acuerdo a las Normas. Gancho Estándar a. En barras longitudinales: − Doblez de 180º más una extensión mínima de 4 db, pero no menor de 6.5 cm. al extremo libre de la barra. − Doblez de 90º más una extensión mínima de 12 db al extremo libre de la barra. b. En Estribos: − Doblez de 135º más una extensión mínima de 10 db al extremo libre de la barra. En elementos que no resisten acciones sísmicas, cuando los estribos no se requieran por confinamiento, el doblez podrá ser de 90º o 135º más una extensión de 6 db. Colocación del refuerzo El refuerzo se colocará respetando los recubrimientos especificados en los planos. El refuerzo deberá asegurarse de manera que durante el vaciado no se produzcan desplazamientos que sobrepasen las tolerancias permisibles. La posición de las varillas de refuerzo, tanto longitudinal como transversal no deberá diferir en más de 1 cm respecto a lo indicado en planos. En los planos estructurales se encuentran detallados los límites de espaciamiento de acuerdo a los diámetros de acero, también, para el metrado de acero longitudinal y transversal es importante tomar en cuenta los recubrimientos especificados en los planos de estructuras
22 Otros OE.2.3.7.4 Losa aligerada – Ladrillo hueco 20X30X30 (UND) Esta partida corresponde a la habilitación y colocación de ladrillos huecos para lo cual se emplearán ladrillos de las siguientes dimensiones 20X20X30, con el fin de formar las viguetas en las losas aligeradas. OE.2.4 Estructuras metálicas OE.2.4.1 Columna OE.2.4.1.1 Montaje (UND) El fin de esta partida es realizar el montaje de las columnas metálicas según los alineamientos y niveles indicados en los planos. Los tipos de perfiles y clases de aceros serán los indicados en los planos de detalles. Los aceros empleados no deben haber sufrido dobladuras ni calentamientos. Ningún elemento metálico deberá sufrir accidentes mecánicos o químicos antes, después o durante el montaje. OE.2.4.2 Escalera OE.2.4.2.1 Montaje (UND) El fin de esta partida es realizar el montaje de la escalera metálica según los alineamientos y niveles indicados en los planos. 6. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON LAS RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO El presente proyecto de diseño de una vivienda unifamiliar, cuenta con las exigencias mínimas que tienen que cumplirse de acuerdo a las normas técnicas nacionales, ya que, el diseño se elaboró en base al proyecto de una vivienda unifamiliar diseñada por el Ingeniero Estructural José Alberto Martínez, quien, nos brindó la información necesaria y asesoró para hacer las modificaciones requeridas a los planos estructurales de modo que cumplan con los requerimientos de la propietaria y sobre todo que la vivienda diseñada cumpla con las normas técnicas de nuestro país, por lo cual, así como se mostrará a partir del siguiente capítulo, se pre dimensiono y diseño los elementos estructurales de la vivienda de modo que se asegure que cumplan con las resistencias requeridas y también se hizo un análisis sísmico de la vivienda siguiendo las indicaciones de la Norma E.030. Las memorias de cálculo presentadas en los siguientes capítulos mostrarán cuales fueron y como se realizaron los cálculos que respaldan el diseño de la presente vivienda unifamiliar, dando conformidad a que si se cumple con los requerimientos que son exigidos tanto por la propietaria como por las Normas que regulan el diseño de edificaciones en nuestro país.
23 Cabe mencionar que la arquitectura del presente proyecto también se basó en el proyecto del Ingeniero José Alberto Martínez, la arquitectura del proyecto base fue elaborada por el Arquitecto Fernando Muro Baron. Sin embargo, tal como se muestran en los planos de este informe, la arquitectura sufrió varias modificaciones, principalmente por el área del terreno disponible para la construcción y los requerimientos de la propietaria. 7. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON ESTÁNDARES DE DISEÑOS NACIONALES E INTERNACIONALES (NORMATIVIDAD) En todo el proceso de análisis y diseño de la edificación se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): 7.1 Metrado de cargas Norma E.020 Para el diseño y análisis de esta edificación, de acuerdo con el alcance de la norma, las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas cargas actuarán en las combinaciones dadas por esta norma y no deben causar esfuerzos ni deformaciones que excedan los señalados para cada material estructural en su norma de diseño específica. La determinación de las cargas actuantes se hará de acuerdo con lo indicado en esta normar. Siendo las siguientes: Carga muerta: Para cuantificar esta carga la Norma indica que se considerará el peso real de los materiales que conforman y de los que deberá soportar la edificación, esta carga se calcula en base a los pesos unitarios de los materiales. Carga viva: La Norma brinda una tabla con valores mínimos de carga viva repartida, de acuerdo al tipo de ocupación o uso. Para el diseño de esta edificación unifamiliar se consideró: Tabla 1: Carga mínima viva repartida Ocupación o uso Cargas repartidas kg/cm2 Viviendas 200 Corredores y escaleras 200
24 7.1.2.1 Distribución de cargas a) Distribución de cargas verticales: La distribución de las cargas verticales a los elementos de soporte se realizó mediante el método de áreas tributarias. b) Distribución de cargas horizontales: De acuerdo con la Norma, las cargas horizontales sobre la estructura se distribuyen a las columnas, pórticos y muros por los sistemas de pisos y techo que actúan como diafragmas horizontales. 7.2 Diseño sismorresistente Norma E.030 Basándonos en la presente Norma se realizó el análisis del proyecto planteado, considerando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso. Peligro sísmico: Conforme a esta Norma, para el análisis de una edificación se tiene que considerar • Zonificación: La zonificación está basada en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y otros. La vivienda analizada de acuerdo con su ubicación se encuentra en la zona 4, por lo cual le corresponde: 𝑍 = 0.45 • Categoría de la edificación: La estructura de este proyecto es una vivienda unifamiliar, por lo cual pertenece a la categoría de edificaciones comunes C y le corresponde el factor de uso 𝑈 = 1.0 • Condiciones geotécnicas y parámetros de sitio: Los perfiles del suelo se clasificaron tomando en cuenta la velocidad promedio de propagación de las ondas de corte y otros factores. La vivienda se ubicará sobre un perfil tipo S2: Suelos intermedios, por lo cual le corresponde los siguientes factores: 𝑆 = 1.05 𝑇𝑠 = 0.6 𝑇𝐿 = 2.0 • Factor de amplificación sísmica: Su valor depende de las características del sitio 7.3 Concreto Armado Norma E.060 El análisis, diseño, los materiales, la construcción, el control de calidad de estructuras de concreto armado y simple se realizó considerando los requisitos y exigencias de la norma vigente NTP E.060.
25 Las especificaciones técnicas ya brindadas se basaron en los capítulos 3,4, 5 y 6 de esta Norma. 7.4 Suelos y cimentaciones Norma E.050 De acuerdo con esta norma se realizó los estudios de mecánica de suelos, con el fin de obtener los datos necesarios para el diseño de la cimentación y calcular la profundidad de desplante de cimentación. La técnica de exploración aplicada en este proyecto fue la calicata, que consiste en realizar una excavación que permite la observación directa del terreno, toma de muestras y permite realizar ensayos in situ (Cono de arena para determinar la densidad natural del terreno).
26 8. JUEGO DE PLANOS CONSTRUCTIVOS. 8.1 Plano de ubicación y localización Fig. N° 1: Plano de ubicación del proyecto de edificación unifamiliar Fuente: Elaboración propia
27 8.2 Plano de arquitectura
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33
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35 8.3 Planos de cimentaciones
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37 8.4 Planos estructurales
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41 8.5 Planos eléctricas y sanitarias
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44 8.6 Memoria de cálculos MEMORIA DESCRIPTIVA PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 CLIENTA: TORRES ARANDO SANDRA JANET DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA SEPTIEMBRE 2019
45 Proyecto CapStone La edificación propuesta (casa de 2 pisos) es configuración estructural regular en planta, y está destinada al uso de vivienda. Esta será construida en el Centro Poblado Rural “C.P.R Huertos De Manchay Sector K Mz. K-17 Lt. 13” sobre un suelo intermedio denso. Alcance El presente estudio pretende describir el Proyecto CapStone para una Edificación Unifamiliar que será construida en Manchay. Como se menciona en el inciso 3.2, Delimitación de la Investigación, tanto la Arquitectura como la Estructura fueron adaptadas a las dimensiones y condiciones de un lote sin construir en el Centro Poblado Rural “Huertos de Manchay”, para ello, se tomó como referencia los planos de Arquitectura y Estructuras del Proyecto "Casa Ruiz Bustamante” ubicado en Portobello – Piura, el cual fue diseñado y verificado por el Ingeniero Estructural José Alberto Acero Martínez (C.I.P. 80207). En la presente, se hace una comparación entre la disposición geométrica de la Arquitectura del Proyecto CapStone y el Proyecto Original “Casa Ruiz Bustamante” (tomado como una especie de “Guía”). Así mismo, el Diseño Estructural del Proyecto Preexistente fue adaptado, modificado y mejorado a las condiciones del Proyecto CapStone tomando en consideración el costo y tiempo de ejecución. Esta Edificación Unifamiliar en Manchay difiere en aspectos importantes como: La tipología del suelo de cimentación (capacidad portante), el Sistema Resistente a cargas laterales (perpendicular a la fachada) conformado por Muros de Albañilería Confinada en el perímetro, el área construida (300 m2), con ancho de 10 metros (incluyendo la junta sísmica), y una longitud de 30 metros (incluyendo la junta sísmica). Los cambios adicionales se podrán distinguir en las Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12.
46 Análisis Comparativo entre el Proyecto CapStone y el Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante” En cuanto a su Arquitectura, la edificación del presente Proyecto CapStone se representa en las Figuras 1, 2, 3 y 4, y de ellas se puede observar que la edificación es regular en planta con un ancho de 10 metros (incluyendo la junta sísmica). En el segundo piso no se observan agujeros entre los ejes A y B (ver Figuras 3 y 4). La edificación del presente proyecto cuenta con un área techada en planta de 300 m2, en el primer nivel. El segundo nivel se encuentra reducido por el frente y desde el eje 9. Como se observa en las Figuras 9 al 12, la edificación antecedente o Preexistente tiene un ancho de 16 metros, es decir, se extiende hasta el eje E, y su área techada en el primer nivel es de 400 m2, pero en condición totalmente irregular (ver Arquitectura adjunta). En cuanto a la Estructura, la edificación del Proyecto CapStone desarrolla muros de albañilería confinada en sus 2 extremos (ejes A al D), que se extienden hasta el techo del segundo nivel. El Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante”, desarrollado por el Ing. Estructural José Acero Martínez, no tiene área techada en el área comprendida por los ejes A y B. El eje D es a “Cielo Abierto”, debido a que esta edificación cuenta con una Piscina y el Proyecto CapStone no. Debido a los cambios en las condiciones de cimentación, su rediseño y verificación para el Proyecto CapStone fue necesaria. Se tomó en consideración la nueva capacidad portante calculada en el Estudio de Mecánica de Suelos adjunto.
47 Figura 1. Vista de la Primera Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
48 Figura 2. Vista de la Primera Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
49 Figura 3. Vista de la Segunda Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
50 Figura 4. Vista de la Segunda Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
51 Figura 5. Configuración Estructural del Primer Techo – Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
52 Figura 6. Configuración Estructural del Primer Techo – Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
53 Figura 7. Configuración Estructural del Segundo Techo – Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
54 Figura 8. Configuración Estructural del Segundo Techo – Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
55 Figura 9. Configuración Estructural del Primer Techo – Proyecto Antecedente (ejes 1 al 4)
56 Figura 10. Configuración Estructural del Primer Techo – Proyecto Antecedente (ejes 5 al 9)
57 Figura 11. Configuración Estructural del Segundo Techo – Proyecto Antecedente (ejes 1 al 4)
58 Figura 12. Configuración Estructural del Segundo Techo – Proyecto Antecedente (ejes 5 al 9)
59 8.7 Memoria de cálculos diseño estructural MEMORIA DE CÁLCULO PARA CIMENTACIONES PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA MAYO 2019
60 Generalidades Como se recomienda en el Estudio de Mecánica de Suelos, es posible hacer uso de zapatas aisladas, conectadas y cimentaciones corridas con una profundidad de desplante mínimo de 1.50 metros. Debido a que las zapatas aisladas tienden a ser más sensibles a las cargas y momentos, se presenta su diseño con las dimensiones mínimas requeridas. Cargas de Diseño Conservador Tabla 2: Cargas de diseño Cargas Verticales: Momentos en “X”: Momentos en “Y”: Pcm (Tonf): 22.20 Mcmx (Tonf-m): 2.16 Mcmy (Tonf-m): 0.06 Pcv (Tonf): 3.74 Mcvx (Tonf-m): 0.35 Mcvy (Tonf-m): 0.0027 Pcsx (Tonf): 0.0061 Mcsx (Tonf-m): 0.0135 Mcsy (Tonf-m): 0.0257 Pcsy (Tonf): 0.1135 Diseño de la Zapata Aislada Con las cargas indicadas anteriormente, se diseña una zapata aislada de concreto armado, considerando una columna centrada con dimensiones de 35x35 cm (pedestal). Como datos adicionales para el diseño de esta, se tienen: Tabla 3: Parámetros Parámetro: Valor: 𝛔𝐚𝐝𝐦. (Esfuerzo Admisible para Df = 1.5 mts.) 2.71 Kgf/cm2 f’cz (Resistencia a la Compresión del Concreto en la Zapata): 210 Kgf/cm2 fy (Esfuerzo de Fluencia del Acero de Refuerzo en la Zapata): 4200 Kgf/cm2 𝛒𝐦𝐢𝐧𝐭 (Cuantía Mínima del Acero de Refuerzo en Tracción): 0.18 % ∅𝐟𝐥𝐞𝐱𝐢ó𝐧 (Factor de Reducción para Diseño por Flexión): 0.9 ∅𝐜𝐨𝐫𝐭𝐞 (Factor de Reducción para Diseño por Cortante): 0.85 ∅𝐚𝐩𝐥𝐚𝐬𝐭𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 (Factor para Diseño por Aplastamiento): 0.7 8.7.3.1 Pre-Dimensionamiento de la Zapata Aislada La zapata aislada se pre-dimensiona con las cargas por servicio (Norma E.060), usándose la siguiente fórmula: Área de la Zapata ≈ 1.075(Pcm + Pcv) 0.9σadm. = 1.1433 m2
61 Entonces, tanto la longitud como el ancho de la zapata serán: L = √Área de la Zapata ≈ 110 cms. B = L − h(peralte de la columna) + b(base de la columna) = 110 cms. 8.7.3.2 Verificación de las Excentricidades: Para B = 1.25 m y L = 1.25 m, Zapata Cuadrada, las excentricidades calculadas son: ex1 = ( Mcmx + Mcvx Pcm + Pcv ) = 9.68 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey1 = ( Mcmy + Mcvy Pcm + Pcv ) = 0.24 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ex2 = ( Mcmx + Mcvx + Mcsx Pcm + Pcv + Pcsx ) = 9.73 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey2 = ( Mcmy + Mcvy Pcm + Pcv + Pcsx ) = 0.24 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ex3 = ( Mcmx + Mcvx Pcm + Pcv + Pcsy ) = 9.63 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey3 = ( Mcmy + Mcvy + Mcwy Pcm + Pcv + Pcsy ) = 0.34 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) 8.7.3.3 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo Por razones de equilibrio, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ1 deberá cumplir lo siguiente: σ1 = (1.075)(Pcm + Pcv) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy) B2. L σ1 = 25.75 Tonf m2 σ1 < σadm = 27.1 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.4 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo (Sismo en “X”) Por razones de equilibrio en Sismo, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de 1.3 por la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ2 deberá cumplir lo siguiente: σ2 =
62 (1.075)(Pcm + Pcv + Pcsx) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx + Mcsx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy) B2. L σ2 = 25.80 Tonf/m2 σ2 < 1.3σadm. = 35.23 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.5 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo (Sismo en “Y”) Por razones de equilibrio en Sismo, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de 1.3 por la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ3 deberá cumplir lo siguiente: σ3 = (1.075)(Pcm + Pcv + Pcsy) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy + Mcwy) B2. L σ3 = 25.91 Tonf/m2 σ3 < 1.3σadm. = 35.23 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.6 Esfuerzo Último de Diseño: El Esfuerzo Último de Diseño será el mayor valor entre: 1.55σ1 = 39.91 Tonf/m2 1.25σ2 = 32.24 Tonf/m2 1.25σ3 = 32.38 Tonf/m2 ∴ σult. = 39.91 Tonf/m2 (el mayor valor) 8.7.3.7 Diseño por Punzonamiento: La fuerza cortante total resistente, alrededor del perímetro crítico de la columna o pedestal, deberá ser mayor a la fuerza cortante última: Vu = σult(Azap. −(b + d). (h + d)) ≤ Mín ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟎. 𝟓𝟑)(𝟏 + 𝟐 𝛃 )√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟎. 𝟐𝟕)( 𝛂𝐬. 𝐝 𝐛𝐨 + 𝟐)√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟏. 𝟎𝟔)√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 Donde: b = 35 cms. (pedestal de la columna metálica) h = 35 cms. (pedestal de la columna metálica) bo = 2b + 2h + 4d αs = 40 (Zapata Centrada)
63 Para que Vu sea menor o igual a ∅Vc, se propone un peralte efectivo d = 40 cms. (El mínimo indicado por la Norma E.060). Entonces, se tiene los valores: Vu = σult(Azap. −(b + d). (h + d)) = 29.44 Tonf < ∅Vc = 156.68 Tonf (OK, CUMPLE) 8.7.3.8 Diseño por Flexión: Ya que se trata de una zapata aislada centrada, las separaciones entre las varillas del refuerzo longitudinal y transversal en tracción, para un mismo diámetro, serán las mismas. Entonces, se tiene: Flexión en “X” o “Y” a (altura en compresión de Whitney) = [d − √d2 − ( 2Mu ∅. 0.85. f′cz. B )] = 0.6339 cms. As = ( 0.85. f′ cz. B fy ) . [d − √d2 − ( 2Mu ∅. 0.85. f′cz. B )] ó [ 𝛒𝐦𝐢𝐧. (𝐁 ó 𝐋). 𝐝 (Cuantía Mínima)] Considerando la cuantía mínima del acero en tracción = 0.18%, 𝐀𝐬 = 𝟗. 𝟎 𝐜𝐦𝟐 (el mayor valor para el acero de refuerzo viene de la cuantía mínima) La Separación entre Varillas (en ambas direcciones) es = As(1 Varilla) As(Total) x[B ó L] ∴ Sep. (db = 5/8") = 25 cm
64 8.7.3.9 Verificación por Aplastamiento: Para que no se produzca aplastamiento en el pedestal (soporte de la columna metálica), se deberá cumplir lo siguiente: Pu = 1.4Pcm + 1.7Pcv ≤ ∅Pn = (∅aplastamiento).0.85. f′ c. (Área del Pedestal) Pu = 37.44 Tonf ≤ (∅aplastamiento). Pn = 153.06 Tonf (¡OK, CUMPLE!) Resumen del Diseño de la Zapata Aislada: Tabla 4: Resultados de diseño de zapata aislada Resultado: Valor: Longitud Mínima Admisible (L): 125 cms. Ancho Mínimo Admisible (B): 125 cms. Peralte Total Mínimo (Hz): 50 cms. Diámetro del Refuerzo Longitudinal: 5/8” Diámetro del Refuerzo Transversal: 5/8” Separación de las Varillas de Refuerzo (al eje): 25 cms. Verificación del Aplastamiento en el Pedestal: No hay aplastamiento f´c (Resistencia del Concreto de la Zapata): 210 Kgf/cm2 Calidad del Cemento: Cemento Tipo I Profundidad de Desplante (Relleno): 1.50 mts. 8.7.4.1 Conclusiones ➢ La zapata de soporte para las columnas metálicas CM será una Aislada Centrada diseñada para resistir los efectos adversos de los sismos en ambas direcciones. Dentro de las consideraciones de diseño están: el diseño por punzonamiento, el diseño por flexión y la verificación por aplastamiento en la zapata. ➢ Se recomienda vaciar un solado de concreto pobre de 100 kg/cm2 . ➢ Usar Cemento Portland Tipo I.
65 8.8 Memoria de cálculos diseño geotécnico y /o hidráulico ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA AGOSTO DEL 2019
66 Generalidades El presente Informe Técnico desarrolla el estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación, para el Proyecto CapStone “ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR DE DOS PISOS”. Básicamente se trata del estudio de suelos en las zonas donde se emplazarán las estructuras que soporten las cargas del proyecto en mención, ya sean zapatas aisladas, zapatas conectadas y vigas de cimentación, cimientos corridos, etc., identificando los parámetros resistentes para los cálculos correspondientes. Objetivos del Estudio El presente estudio determinará las condiciones de Cimentación que representa el terreno de fundación destinados para el proyecto de construcción de la Obra. Se identificarán las propiedades y características del suelo sobre el cual se realizarán trabajos de excavación y la correspondiente ubicación de los elementos estructurales de cimentación en concreto armado. Para ello se realizará lo siguiente: ❖ Ejecución de 01 calicata hasta la profundidad de 1.50 m ❖ Extracción de 2 muestras alteradas y representativas de la estratigrafía ❖ Ejecución de ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos de las muestras alteradas ❖ Ensayo de Densidad en Campo del último estrato o el de mayor profundidad ❖ Evaluación del Perfil Estratigráfico ❖ Análisis de las Condiciones de Cimentación ❖ Conclusiones y Recomendaciones Ubicación y Descripción del Área de Estudio El terreno destinado al Proyecto se encuentra ubicado en el Centro Poblado Rural “Huertos de Manchay” Sector K Mz. K17 Lte. 13, Pachacámac, Lima.
67 Aspectos de Sismicidad Conforme a lo mencionado en la Norma de Diseño Sismo-Resistente E.030, el país se encuentra dividido en las 4 zonas sísmicas siguientes: Figura 1. Mapa de Zonificación Sísmica del Perú Zona 4: Es la zona de más alta sismicidad. Comprende toda la costa peruana, de Tumbes a Tacna. Es la zona más afectada por los fenómenos telúricos. De acuerdo al mapa de Zonificación Sísmica del Perú, el área de estudio (ubicado en Pachacámac-Lima) pertenece a la Zona 4, correspondiéndole una Sismicidad Alta con intensidad mayor a VII en la escala modificada de Mercalli. Los registros históricos nos dan una aceleración de la gravedad en el suelo de hasta 0.45g (Factor de Zona).
68 Descripción de los Ensayos Realizados El estudio, tanto en campo como en laboratorio, se desarrolló de la siguiente manera: ❖ Ejecución de 01 calicata hasta la profundidad de 1.50 m. Excavación rectangular de 1.00 m x 1.50 m. ❖ Extracción de 2 muestras alteradas y representativas de la estratigrafía ❖ Ejecución de ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos de las muestras alteradas o Ensayo de Densidad en Campo del último estrato o el de mayor profundidad (Método del Cono de Arena – NTP 339.143) o Ensayo para la obtención de la Humedad Natural en laboratorio (NTP 339.127) o Ensayo de Granulometría por Tamizado (para clasificación SUCS) según la Norma NTP 339.128 o Ensayo de Corte Directo (aún en proceso) según la Norma NTP 339.171 ❖ Evaluación del Perfil Estratigráfico en campo Densidad In Situ Acorde al Método del Cono de Arena (NTP 339.143) la densidad natural obtenida es de 1.91 g/cm3 a 1.50 metros desde el terreno natural, obteniéndose que el material se encuentra semidenso, con mayor grado de compactación conforme se profundiza la excavación. Ver Anexo 4. Humedad Natural Se realizó el ensayo de humedad natural en laboratorio (NTP 339.127) de una muestra alterada extraída a 1.50 m. de profundidad, presentando un valor de 3.13%. Ver Anexo 5.
69 Granulometría El análisis granulométrico por tamizado se realizó en laboratorio presentándose los resultados en la Tabla 1. La muestra alterada fue de unos 8000 gramos en condición húmeda. Se desprecia la humedad de la fracción gruesa, considerándose un 3.13% de humedad para la fracción fina (pasante tamiz N°4). Ver Anexo 6. Tabla 5. Análisis Granulométrico de la fracción gruesa y fina en estado seco Tamiz: Malla (mm) Peso Retenido (g): % Retenido: % Retenido Acumulado % Pasa 1 1/2" 38.1 0.00 0.00 0.00 100.00 1" 25.4 406.00 5.17 5.17 94.83 3/4" 19 313.00 3.99 9.16 90.84 1/2" 12.7 710.00 9.04 18.20 81.80 3/8" 9.5 411.00 5.24 23.44 76.56 #4 4.76 1224.00 15.59 39.03 60.97 #10 2 1339.05 17.06 56.09 43.91 #20 0.84 941.56 11.99 68.08 31.92 #40 0.425 570.15 7.26 75.35 24.65 #60 0.25 328.42 4.18 79.53 20.47 #100 0.106 284.13 3.62 83.15 16.85 #200 0.075 339.05 4.32 87.47 12.53 FONDO 983.83 12.53 100.00 0.00 TOTAL: 7850.19 100.00 Corte Directo Debido a que el ensayo de Corte Directo está en proceso y el suelo en análisis no presenta cohesión o plasticidad, se considera un ángulo de fricción ∅ = 30° solamente. Este valor es propio de arenas limosas tipo SM. Ver Tabla 2. Tabla 6. Ángulos de fricción estándar para arenas en condición drenada Tipo de Arena Ángulo de Fricción en Condición Drenada "∅" en Estado Suelto "∅" en Estado Denso Arena uniforme con partículas redondeadas 27° 35°
70 Arena bien gradada con partículas angulares 33° 45° Grava con Arena 35° 50° Arena Limosa (SM) 27° - 30° 30° - 34° Clasificación de Suelos Según la clasificación SUCS, el suelo en estudio es de tipo SM (Arena Limosa) debido a que la fracción fina (pasante la malla N°4) representa el 60.97% del total y el porcentaje de partículas más finas que la malla N°200 representa el 12.53%, ver Tabla 3. Tabla 7. Resumen de porcentajes por tamizado %Pasa N°200: 12.53 % Co (>=N°200): 87.47 % 50%Co: 43.73 % %Grava: 39.03 % SUELO: SM Perfil Estratigráfico del Suelo Según se pudo verificar en la excavación de la calicata, el terreno de fundación estaría compuesto por un único estrato de suelo tipo SM con un porcentaje significativo de gravas angulares (39.03%). Ver Figura 2.
71 Figura 2. Arena Limosa (SM) con 39.03% de gravas angulosas Capacidad Portante Admisible De acuerdo a las características del subsuelo descritas anteriormente, se recomienda cimentar sobre el estrado de suelo semi denso (SM) a una profundidad mínima de 1.50 m. (Df = 1.50 m.) medido con respecto al nivel del terreno natural. La fórmula completa para falla general comprobada por Vesic (1980) para suelos densos está dada por la ecuación: 𝐪𝐮 = 𝐂. 𝐍𝐜. 𝐒𝐜. 𝐝𝐜. 𝐢𝐜 + 𝐪. 𝐍𝐪. 𝐒𝐪. 𝐝𝐪. 𝐢𝐪 + 𝟏 𝟐 𝛄. 𝐁. 𝐍𝛄. 𝐒𝛄. 𝐝𝛄. 𝐢𝛄 Donde: C: Coeficiente de Cohesión del Suelo (se considera nulo por la baja plasticidad que presenta) q: Esfuerzo en el fondo de la zapata 𝜸: Peso específico natural del suelo B: Ancho de la cimentación (se considerará un valor mínimo de 60 cm) Nc, Nq, Nγ : Factores de capacidad de carga Sc, Sq, Sγ : Factores de forma de la cimentación dc, dq, dγ : Factores de profundidad de la cimentación
72 ic, iq, iγ : Factores de inclinación de la carga Tabla 8. Factores para el cálculo de 𝐪𝐮 por falla general (∅ = 𝟑𝟎°, 𝐂 = 𝟎. 𝟎𝟎 𝐤𝐏𝐚) q = γ. Df = 2.865 Tonf/m2, γ = 1.91 Tonf/m3 Factores Cimentación Corrida (B = 40 cm) Cimentación Cuadrada (B = 150 cm) Nc 30.14 30.14 Nq 18.40 18.40 Nγ 22.40 22.40 Sc 1.00 1.61 Sq 1.00 1.58 Sγ 1.00 0.60 dc 1.31 1.40 dq 1.38 1.29 dγ 1.00 1.00 ic 1.00 1.00 iq 1.00 1.00 iγ 1.00 1.00 Luego, los valores de capacidad portante últimos 𝐪𝐮, son: 𝐪𝐮𝐥𝐭 = 𝟖𝟏. 𝟑𝟎 Tonf/m2 (Cimentación Corrida) 𝐪𝐮𝐥𝐭 = 𝟏𝟐𝟔. 𝟕𝟎 Tonf/m2 (Cimentación Cuadrada) Aplicando un Factor de Seguridad de F.S = 3 (Norma E.050), se tiene: 𝐪𝐚𝐝𝐦 = 𝐪𝐮𝐥𝐭 𝐅. 𝐒 ⁄ = 𝟐𝟕. 𝟏𝟎 Tongf/m2 = 𝟐. 𝟕𝟏 Kgf/m2 (Cimentación Corrida) 𝐪𝐚𝐝𝐦 = 𝐪𝐮𝐥𝐭 𝐅. 𝐒 ⁄ = 𝟒𝟐. 𝟐𝟑 Tonf/m2 = 𝟒. 𝟐𝟐 Kgf/m2 (Cimentación Cuadrada) Finalmente, la capacidad portante admisible es: 2.71 Kgf/cm2 (Menor Valor) 8.9 Tipo de cimentación El suelo está compuesto en su mayoría por Arenas Limosas (SM) con porcentaje considerable de partículas gruesas angulosas, por lo que presenta estabilidad cuando se encuentra en confinamiento. Por lo cual, se recomienda el uso de zapatas aisladas o zapatas conectadas.
73 Cálculo de Asentamientos Los asentamientos que se presentarán en el terreno de fundación son instantáneos, los cuales se producen durante la construcción, y no existirán asentamientos adicionales a largo plazo por consolidación. El asentamiento instantáneo se calcula por la siguiente ecuación: ∆= 𝐏. 𝐁. (𝟏 − 𝛍𝟐). 𝐈𝐏 𝐄 Donde: ∆: Asentamiento instantáneo 𝐏 = 𝟐𝟕. 𝟏 𝐓𝐨𝐧𝐟/𝐦𝟐 : Presión Uniforme de contacto en el fondo de cimentación (capacidad portante) 𝐁 = 𝟒𝟎𝟎 𝐦𝐦 : Ancho de la cimentación (en este caso se considera de la cimentación corrida) 𝛍 = 𝟎. 𝟑𝟎 : Coeficiente de Poisson para Arena Limosa (SM) 𝐈𝐏 = 𝟐. 𝟑𝟐: Factor de Forma (considerando una cimentación rígida) 𝐄 = 𝟏𝟒𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐧𝐟/𝐦𝟐: Módulo de Elasticidad promedio del suelo (SM) Entonces: ∆= 𝐏. 𝐁. (𝟏 − 𝛍𝟐). 𝐈𝐏 𝐄 = 𝟐𝟕. 𝟏 × 𝟒𝟎𝟎. (𝟏 − 𝟎. 𝟑𝟎𝟐). 𝟐. 𝟑𝟐 𝟏𝟒𝟎𝟎 ∆= 𝟏𝟔. 𝟑𝟓 𝐦𝐦 Finalmente, se calcula la distorsión considerando una distancia entre ejes de cimentación L = 9.75 metros: 𝛂 = ∆ 𝐋 = 16.35 mm 9750 mm = 1.677 × 10−3 < 𝟏 𝟓𝟎𝟎 (Límite de la Norma E. 050) Nivel Freático El Nivel Freático no fue alcanzado con la profundidad de la calicata ejecutada (Df = 1.50 m). Con ello podemos garantizar que el suelo no sufrirá problemas de asentamiento por saturación o problemas de licuación ante la presencia de un eventual sismo.
74 Conclusiones y Recomendaciones ❖ El terreno de fundación está constituido por un suelo de tipo Arena Limosa (SM), presentándose un único estrato sin el alcance del nivel freático. ❖ La capacidad portante admisible del suelo de fundación es de 2.71 Kgf/cm2 ❖ Se recomienda cimentar la estructura a una profundidad de 1.50 metros o más. ❖ El tipo de cimentación recomendada por su economía es a base de zapatas aisladas y/o conectadas, pudiéndose utilizar cualquier otro tipo de cimentación según lo recomiende el Ing. Proyectista en estructuras, pero sin superar la capacidad portante admisible.
75 ANEXO N° 1 EXCAVACIÓN DE CALICATA
76 ANEXO N° 2 TOMA DE MEDIDAS DE PROFUNDIDAD
77 ANEXO N° 3 CALICATA EXCAVADA HASTA LOS 1.50 METROS
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8.10 Memoria de cálculos diseño de infraestructuras y servicios (en el caso lo contempla el proyecto) MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA AGOSTO 2019
82 Descripción estructural La estructura propuesta es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta, y está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y columnas de concreto y perfil metálico. Las dimensiones de las vigas, columnas y losas se observan en los planos adjuntos al presente proyecto. El Sistema Estructural y sus componentes en planta se muestran en las Figuras 1, 2, 3 y 4. La edificación será construida en el Centro Poblado Rural C.P.R Huertos De Manchay Sector K Mz. K-17 Lt. 13, y según la condición del suelo en la zona donde se proyectará la construcción, esta posee un suelo intermedio denso tipo S2 (Norma E.030). Figura 13. Configuración estructural del Primer Techo (Ejes 1 al 4)
83 Figura 14. Configuración estructural del Primer Techo (Ejes 5 al 9)
84 Figura 15. Configuración estructural del Segundo Techo (Ejes 1 al 4)
85 Figura 16. Configuración estructural del Segundo Techo (Ejes 5 al 9) Software de apoyo Las fuerzas y esfuerzos internos en los elementos estructurales (verticales u horizontales) generados por los movimientos sísmicos y las cargas verticales (entre otras) se estiman a través de un análisis estático matricial elástico desarrollado por Programas de Cómputo Avanzado como el Software Etabs o SAP2000. Se asume un sistema de cargas aplicado a la estructura en combinaciones para luego determinar los efectos más importantes sobre el Sistema Resistente.
86 Debido a la complejidad del Análisis Estructural mencionado, se hizo uso del Software Etabs 2016 Ultimate 16.2.1 lo que nos permitió conocer las fuerzas y esfuerzos en el Modelamiento Estructural (facilitado también por el Software). El diseño deberá ser manual por la variabilidad en cuanto a la Normativa y las limitaciones del Software. Para el cálculo de la cimentación se hizo uso de hojas de cálculo preparadas con el Software MathCad Prime V.4, en las cuales se introdujo las cargas resultantes del Análisis Estructural ejecutado por el Software Etabs. Características de los materiales estructurales ➢ Concreto Armado: Es el concreto que tiene acero de refuerzo distribuido en el elemento para que pueda resistir los esfuerzos a los que se encuentre sometido. Sus propiedades varían de acuerdo con el tipo de concreto y acero utilizado, para esta edificación se utilizó: Resistencia a la compresión: f'c = 210 kg/cm2 (valor mínimo estructural, Norma E.060) Módulo de Elasticidad: Ec =15,000 √f'c kg/cm2 =217,371 kgf/cm2 (Norma E.060) Módulo de Poisson: ν = 0.15; según Ottazzi (2015). ➢ Acero de Refuerzo: Debido a que el concreto tiene poca resistencia a la tracción se coloca acero en el concreto para que soporte estas tracciones, además contribuye a resistir la compresión y corte. El acero que se usa está conformado barras de acero corrugado de Grado 60. Las principales propiedades de estas barras son las siguientes: Límite de Fluencia: Fy = 4,200 kg/cm2 (ASTM A615) Módulo de Elasticidad: Es = 2'000,000 kg/cm2 (Norma E.060) ➢ Albañilería Estructural: Es la Albañilería reforzada con elementos de concreto armado en todo su perímetro, vaciado posteriormente a la construcción de la albañilería. La cimentación de concreto se considerará como confinamiento horizontal para los muros del primer nivel. Las propiedades a utilizar son: Resistencia a la compresión: f'm = 65 kgf/cm2 (ladrillos King Kong 18 huecos) Módulo de Elasticidad: Em = [ 500*f'm ] kgf/cm2 =32500 kgf/cm2 ➢ Suelo de cimentación: El suelo de la cimentación ha sido ensayado para una capacidad portante de 2.71 kgf/cm2 , Suelo Intermedio S2 según la Norma E.030.
87 Normatividad: En todo el proceso de análisis y diseño se utilizaron las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): ➢ Norma Técnica de Edificación E.020 “CARGAS”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.030 “DISEÑO SISMORRESISTENTE”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.050 “SUELOS Y CIMENTACIONES”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.060 “CONCRETO ARMADO”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.070 “ALBAÑILERIA”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.090 “ESTRUCTURAS METÁLICAS”. Cargas de diseño Las cargas para el diseño cumplen con lo señalado en las normas E.020 y E.030 del RNE. Cargas Muertas: Incluye el peso de pórticos, placas, muros, techos y todas las cargas permanentes de equipos y materiales. ✓ Losas de Techo 300 kg/m2 ✓ Concreto (Peso Unitario) 2400 kg/m3 ✓ Albañilería 1800 kg/m3 ✓ Piso acabado 100 kg/m2 Cargas Vivas: Incluye las cargas mínimas repartidas indicadas por la Norma E.020 para el uso de vivienda, estas se consideran vivas porque no son permanentes o inmóviles en el tiempo. ✓ Sobrecarga Repartida (Losas Aligeradas) 200 kg/m2 (Dormitorios, Terraza, etc.) ✓ Sobrecarga Repartida (Losas Macizas) 250 kg/m2 (Baños, Salas de Reunión, etc.)
88 Diseño de elementos estructurales críticos Columna de concreto Pre-dimensionamiento Para el pre-dimensionamiento de la columna crítica de concreto, se tomarán en cuenta: El área mínima de concreto para la sección bruta (en este caso rectangular) y la cuantía de acero a colocar, que está en el mínimo de 1% y un máximo de 6% según la Norma E.060. Para este caso (considerando un valor promedio y la estandarización) se le asignará a la columna crítica una cuantía de ρ =1.5%. El área mínima de concreto para la sección bruta 𝐀𝐠está dada por la siguiente ecuación: Ag ≥ 1.1PS 0.45(f′c + ρ × fy) Donde: 𝐏𝐒: Carga de servicio por cargas muertas y vivas al 100% 𝛒: Cuantía del acero en la columna 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del refuerzo longitudinal (igual a 4200 Kgf/cm2) La carga de servicio 𝐏𝐒 fue obtenida del Modelo Estructural de la Edificación en Etabs y su valor es de 2,578.9 kgf. La Norma Peruana E.060 recomienda una dimensión mínima de 25 cm para columnas rectangulares, permitiéndose una dimensión de hasta 15 cm. Entonces: Ag(Mínimo) = 1.1PS 0.45(f′c + ρ × fy) = 23.09 cm2 Metrado de cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la columna crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5.
89 Fuerzas internas de diseño Las fuerzas internas del elemento (retornadas por el Software Etabs) para el diseño por Flexión y Cortante de la columna se muestran a continuación: Figura 17. Diagramas de Momentos Flectores y Fuerza Cortante en la columna C-3 Diseño o verificación Para diseñar o verificar la columna pre-dimensionada, se deberá comprobar que el punto de combinación actuante (carga axial; momento correspondiente) se encuentre dentro del Diagrama de Interacción. La construcción de este diagrama requiere un proceso laborioso dependiendo de la cantidad de capas de refuerzo longitudinal y de la complejidad de la sección bruta del concreto. Ottazzi (2015) hace muestra del proceso manual necesario para obtener los puntos principales del diagrama de resistencia y diagrama de diseño (reducido por los factores de resistencia a la flexión indicados por la Norma E.060). En la Figura 6 se muestra la geometría de la sección propuesta para la columna con el detalle de su refuerzo. La Figura 5 muestra las cargas actuantes últimas que nos proporciona el Modelo en Etabs. La Figura 7 muestra el punto de combinación actuante (carga axial; momento correspondiente) dentro del Diagrama de Interacción proporcionado por el Software Libre GaLa Reinforcement 4.1e.
90 Figura 18. Detalle de la columna crítica C-3 Figura 19. Diagrama de interacción de la columna C-3 (Software GaLa Reinforcement)
91 Columna de acero Pre-dimensionamiento La Norma ANSI/AISC 360-10 recomienda calcular el área de la sección 𝐀𝐠 del perfil metálico con la siguiente ecuación (caso de solicitación por compresión): Ag ≥ Pu 0.5(fy) Donde: 𝐏𝐮: Carga axial última sobre el elemento (combinación de cargas por Norma E.090) 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del perfil metálico, igual a 36 ksi por ser más comercial. También se debe tomar en cuenta que la mayor relación de esbeltez tiene que ser menor al valor especificado por la Norma E.090 para columnas de importancia media. Entonces: K × L r (mínimo) ≤ 120 (E. 090) Luego, se verifica que la sección propuesta (W10x30) cumpla con ambos requerimientos: Figura 20. Perfil W10x30 para columna metálica CM-1 Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la columna metálica crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Fuerzas internas de diseño La fuerza axial interna del elemento (retornada por el Software Etabs) para el diseño por Compresión se muestra a continuación:
92 Figura 21. Fuerza de compresión axial última sobre la columna CM-1 Diseño o verificación Para diseñar o verificar la columna metálica pre-dimensionada, se deberá comprobar que la resistencia a la compresión (considerando la esbeltez del elemento) sea mayor o igual a la carga axial última actuante. En la Figura 8 se muestra la geometría de la sección propuesta para la columna metálica CM-1. La Figura 9 muestra la carga axial última que proporciona el Modelo en Etabs. La resistencia a la compresión de un perfil W está dada por las siguientes disposiciones: De acuerdo con el ANSI/AISC 360-10 Condición 1: Pandeo inelástico a) Si K × L r ≤ 4.71 × √ E Fy Entonces: fcr = [0.658 fy fe] × fy Condición 2: Pandeo elástico b) Si K × L r > 4.71 × √ E fy fcr = 0.877fe Donde: fe = π2 × E ( kL r ) 2 Resistencia última:
93 ∅Pn = ∅ × fcr × Ag ≥ Pu (Axial último Actuante) Donde: 𝐏𝐮: Carga axial última sobre el elemento (combinación de cargas por Norma E.090) 𝐀𝐠: Área de la sección transversal del perfil metálico (in2). 𝐊: Factor de longitud efectiva 𝐋: Longitud del elemento (cm). 𝐫: Menor radio de giro de la sección (cm). 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del perfil metálico, igual a 36 ksi por ser más comercial (A-36) 𝐄: Módulo de elasticidad del acero estructural (igual a 29,000 ksi). Luego, para el Perfil W10x30, la relación de esbeltez es de: kL r = (1.00) × (315 cm) (1.37 × 2.54 cm) = 90.52 ≤ 120 (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) También: KL r < 4.71 × √ E Fy = 133.68 Entonces, la resistencia a la compresión será de: ∅Pn = ∅ × fcr × Ag = ∅ × [0.658 fy fe] × fy × Ag = 79.67 Tonf > Pu (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) Viga peraltada crítica Pre-dimensionamiento La Norma E.060 recomienda un ancho de viga de 25 cm como mínimo, pera esta permite una dimensión no menor de 20 cm. El peralte total puede ser calculado a partir del peralte efectivo a través de la ecuación para el diseño por flexión (Ottazzi, 2015). También es necesario hacer un equilibrio de fuerzas para despejar dicha variable. Entonces, se tiene: 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 𝐋𝐨𝐧𝐠𝐢𝐭𝐮𝐝𝐢𝐧𝐚𝐥 𝐌í𝐧𝐢𝐦𝐨 = 0.70 × √f′c × b × d fy (Norma E. 060) 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 𝐋𝐨𝐧𝐠𝐢𝐭𝐮𝐝𝐢𝐧𝐚𝐥 𝐌á𝐱𝐢𝐦𝐨 = 0.75 × 0.50 × β1 × f′c × b × d fy (Ottazi, 2015) De ambas ecuaciones anteriores obtendrá el acero de refuerzo que dependerá del peralte efectivo. Entonces: Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 = [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′c 2 ] × ( b × d fy )
94 Donde: 𝛃𝟏: Factor de simplificación por rectángulo de Whitney, Ottazzi (2015). 𝐝: Peralte efectivo de la sección (igual al peralte total menos el recubrimiento del acero) 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia (igual a 4,200 kgf/cm2) 𝐟′𝐜: Resistencia a la compresión especificada del concreto (igual a 210 kgf/cm2) De la ecuación anterior, considerando un ancho de viga b de 30 cm, se tiene: Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 (𝐀𝐬) = [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′ c 2 ] × ( b × d fy ) = 0.2753 × 𝐝 Del área del acero longitudinal, se obtiene la altura equivalente en compresión de Whitney “a”: a = As × fy 0.85 × f′c x b De la ecuación del diseño por flexión, a partir de un momento último Mu, también se tiene: a = d − √d2 − 2 × |Mu| ∅ × 0.85 × f′c × b ; ∅ (Factor de Reducción) = 0.9 (Norma E. 060) Igualando las 2 últimas ecuaciones, se tiene: [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′ c 2 ] × ( d 0.85 × f′c ) = d − √d2 − 2 × |Mu| ∅ × 0.85 × f′c × b Despejando, d es igual a 38.14 cm. Por lo tanto, el peralte mínimo total sería de 45 cm. Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la viga peraltada crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Las Figuras 10 y 11, muestran las cargas distribuidas (muertas y vivas) asignadas a la viga luego de la introducción de las sobrecargas globales mínimas solicitadas por la Norma E.020; el Software Etabs incluye el peso propio del elemento.
95 Figura 22. Carga muerta equivalente distribuida sobre la viga Figura 23. Carga viva equivalente distribuida sobre la viga 1.1.1. Fuerzas internas de diseño Las fuerzas internas del elemento (retornadas por el Software Etabs) para el diseño por Flexión y Cortante se muestran a continuación:
96 Figura 24. Fuerzas internas de cortante y momentos flectores en la Viga V-03 (30x60) Diseño o verificación Para un área de acero en tracción As = 25.65 cm2 y un peralte de 60 cm (d = 54 cm), la resistencia a la flexión sería la siguiente: ∅Mn (E. 060) = ∅ × As × fy × (d − As × fy 2 × 0.85 × f′c × b ) = 𝟒𝟐. 𝟔𝟎 𝐓𝐨𝐧𝐟 − 𝐦 > Mu (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) La resistencia por cortante del concreto está dada por la ecuación: ∅Vc (E. 060) = ∅ × 0.53 × √f′c × b × d × 1.2 = 12.69 Tonf > Vu = 12.68 (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!)
97 Muro de corte o placa Pre-dimensionamiento El espesor del muro de corte crítico o placa no podrá ser calculado debido a que su valor máximo está limitado por el espesor del mismo definido en la arquitectura adjunta. Sin embargo, se deberá verificar su longitud mínima requerida o el área de su sección en planta (concreto armado). La siguiente ecuación de resistencia al cortante en placas permite determinar el área mínima de la sección (solo aplicable a secciones de placa rectangulares sin aberturas o alma continua). Areq. ≥ Vu ∅ × 0.53 × 0.8 × √f′c (Ottazzi, 2015) Longitud Mínima ≥ Vu ∅ × 0.53 × 0.8 × √f′c × e Donde: 𝐀𝐫𝐞𝐪.: Área de la sección bruta requerida. 𝐕𝐮: Cortante último sobre el plano horizontal del muro (del Software Etabs) 𝐞: Espesor del muro definido por la arquitectura. ∅: Factor de reducción de resistencia por cortante. Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para el muro de corte en análisis, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Losas macizas 1.1.2. Pre-dimensionamiento El peralte de las losas está definido por la arquitectura (ver espesores de techo). Sin embargo, existe la siguiente ecuación para estimar este valor en caso no se cuente con una arquitectura predefinida: hLosa = Perímetro del Paño (m) 180 ≥ 15 cm (Ottazzi, 2015) Muro de albañilería, vigas y columnas de confinamiento 8.10.25.1 Espesor del muro t ≥ h 20 = 3.15 20 = 0.15m
98 8.10.25.2 Densificación del muro Area de planta … … . Ap = 30m ∗ 10m = 300m2 Area Requerida … … Areq = ZUSN ∗ Ap 56 = 0.45 ∗ 1 ∗ 1.05 ∗ 300 ∗ 2 56 = 5.06m2 • Para t = 0.15m L ∗ t = L ∗ 0.15 = 5.06m2 Para eje Y L = 33.73 m Se tiene L = 60 m en eje Y OKEY Para eje X L = 7.60m muros de albañilería L = 15.70m muros de concreto armado de e=15 cm L = 10.450m muros de concreto armado de e=25 cm No es necesario hacer el cambio de muro por relación modular ya que sin necesidad de hacerlo cumplen el mínimo de densidad de muros Cálculo del agrietamiento del muro Vm = 0.5 ∗ V′ m ∗ α ∗ L ∗ t + 0.23 ∗ Pg Para muro de L = 2.98 en el eje X: Pg = PCM + 25% ∗ PCV 𝐏𝐠 = 𝟗. 𝟑𝟖 𝐓𝐧 Evaluamos si el agrietamiento del muro: α = L 0.8 ∗ H α = 2.98 0.8 ∗ 3.15 = 1.18 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 Ahora reemplazamos la fórmula: 𝐕𝐦 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝐕′ 𝐦 ∗ 𝛂 ∗ 𝐋 ∗ 𝐭 + 𝟎. 𝟐𝟑 ∗ 𝐏𝐠 Vm = 0.5 ∗ 81 ∗ 1 ∗ 2.98 ∗ 0.25 + 0.23 ∗ 9.38 Vm = 32.33 Tn
99 Calculamos Ve: Ve = 3.48Tn Por torsión teórica y accidental: Ve = 3.48 ∗ 1.20 = 4.18 Tn Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 32.33 ≥ 4.18 17.78 ≥ 4.18 No se agrieta Se hace la verificación por agrietamiento para el muro de diseño L=30 m Vm = 0.5 ∗ V′ m ∗ α ∗ L ∗ t + 0.23 ∗ Pg Para muro de 𝐋 = 𝟑𝟎𝐦 en el eje y: Pg = PCM + 25% ∗ PCV 𝐏𝐠 = 𝟒𝟐. 𝟑𝟓 𝐓𝐧 Evaluamos si el agrietamiento del muro: α = L 0.8 ∗ H α = 30 0.8 ∗ 3.15 ∗ 2 = 5.96 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 Ahora reemplazamos la fórmula: 𝐕𝐦 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝐕′ 𝐦 ∗ 𝛂 ∗ 𝐋 ∗ 𝐭 + 𝟎. 𝟐𝟑 ∗ 𝐏𝐠 Vm = 0.5 ∗ 81 ∗ 1 ∗ 30 ∗ 0.15 + 0.23 ∗ 42.35 Vm = 191.99 Tn Calculamos Ve: Ve = 43.13Tn Por torsión teórica y accidental: Ve = 43.13 ∗ 1.20 = 51.76 Tn Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 191.99 ≥ 51.76 105.6 ≥ 51.76 No se agrieta
100 Diseño de elementos de confinamiento Figura 3: Planta primer piso de edifico
101 Cortante basal en el muro Se evalúa con sismo moderado 𝐕𝐞 = 𝐙𝐔𝐂𝐒∗𝐏 𝐑 (𝐑 = 𝟔) Para el eje Y Ve = 43.13 tonf Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 191.99 ≥ 51.76 = 105.6 ≥ 51.76 Calculamos el factor de aplicación: Vm1 Ve1 = 191.99 43.13 Vm1 Ve1 = 4.45 rango 2 ≤ Vm1 Ve ≤ 3 Vu = Ve ∗ ( Vm1 Vei ) = 43.13 ∗ 3 = 129.57 tnf Mu = Me ∗ ( Vm1 Vei ) = 149.96 ∗ 3 = 449.88 tnf. m Se evaluará los refuerzos de los elementos de confinamiento por sismo severo: (En cada piso para ver si es posible colocar As mínimo) Se evalúa con sismo severo 𝐕𝐞 = 𝐙𝐔𝐂𝐒∗𝐏 𝐑 (𝐑 = 𝟑) Para el eje Y Ve = 277.62 tonf Se evalúa cual piso tiene acero mínimo si ∑ 𝐕𝐦 𝐕𝐞𝐢 > 𝟑 Primer Piso: ∑ Vm = 389.1 TN Vei = 111.4 Tn ∑ Vm Vei = 389.1 𝟐𝟕𝟕. 𝟔𝟐 = 1.4 Segundo Piso: α = L 0.8 ∗ H α = 25.70 0.8 ∗ 3.15 = 10.2 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 ∑ Vm = 374.74 tnf
102 Vei = 149.98 Tn ∑ Vm Vei = 374.74 149.98 = 2.50 Hay que aclarar que cuando que en el análisis Y en ningún piso se puede poner acero mínimo según los cálculos anteriores. Diseño de las columnas de confinamiento para muros en la dirección “Y” Tabla 01: Fuerzas en columnas de confinamiento M = Mu1 -1/2 Vm1*h (“h” es la altura del primer entrepiso). F = M L= fuerza axial en las columnas extremas producidas por “M”. Nc= número de columnas de confinamiento (en muros de un paño Nc=2) Lm= longitud del paño mayor ó 0,5 L, lo que sea mayor (en muros de un paño Lm=L) Pc=es la sumatoria de las cargas gravitacionales siguientes: carga vertical directa sobre la columna de confinamiento; mitad de la carga axial sobre el paño de muro a cada lado de la columna; y, carga proveniente de los muros transversales de acuerdo a su longitud tributaria. Fuerza cortante en columnas usando la tabla anterior Vc. exter = 1.5 ∗ 191.99 ∗ 15 30 ∗ (12 + 1) = 7.381tnf
103 Tracción en columnas usando la tabla anterior Cálculo de tracción en columnas exteriores 𝐓𝐜. 𝐞𝐱𝐭𝐞𝐫𝐧𝐚 = 𝐅 − 𝐏𝐜 F = M L M = Mu1 − 1 2 Vm1 ∗ h M = 449.88 − 191.99 ∗ 3.15 2 = 147.49 tnf. m F = 147.49 30 = 4.92 tnf Cálculo del Pc para columna exterior Pc = Pg + Pt Donde Pt es: Figura 4: Diagrama de fuerzas en un muro de albañilería Área tributaria que interviene para cálculo de Pt At = 2.6 m2 Pg=Peso del muro = 3.47 tnf Pc = 3.47 2 + 2.86 Tc. exter = F − Pc Tc. exter = 4.92 − 4.59 tnf = 0.33 tnf
104 Compresión en columnas usando la tabla anterior Cc. exter = Pc + F Cc. exter = 4.92 + 4.59 = 9.51tnf Determinación del refuerzo vertical en columnas exteriores Columnas exteriores: Ast = T ∅ ∗ fy = 0.34 ∗ 1000 0.85 ∗ 4200 = 0.1 cm2 Asf = Vc ∅ ∗ u ∗ fy = 7.38 ∗ 1000 0.85 ∗ 0.8 ∗ 4200 = 2.58 cm2 As = .10 + 3.12 = 2.58 cm2 4∅1/2" Diseño de estribos de confinamiento Columnas exteriores: S1 = Av ∗ fy 0.3 ∗ tn ∗ f′c ∗ ( Ac An − 1) = 2 ∗ 0.71 ∗ 4200 0.3 ∗ 10 ∗ 210 ∗ ( 15∗30 10∗25 − 1) = 11.83cm S2 = Av ∗ fy 0.12 ∗ tn ∗ f′c = 2 ∗ 0.71 ∗ 4200 0.12 ∗ 10 ∗ 210 = 23.7m S3 = d 4 = 30 4 = 7.5 cm S4 = 10 cm Diseño de viga solera Ts = Vu ∗ Lm 2 ∗ L = 129.57 ∗ 15 2 ∗ 30 = 30.1 tnf As = Ts ∅ ∗ fy = 30.1 ∗ 1000 0.9 ∗ 4200 = 7.96 cm2 ≥ 0.1 ∗ f′ c ∗ Acs fy As = 7.96 cm2 ≥ 0.1 ∗ 210 ∗ 25 ∗ 20 4200 = 2.5cm2 As = 7.96 cm2 ≥ 2.08 cm2 Acero Longitudinal: 4∅ 5/8" Estribos:∅ 1/4" 1@0.05 4@0.010 Rto@0.25 Acero Longitudinal: 4∅ 1/2" Estribos:∅ 3/8” 1@0.05 6@0.1 Rto@0.25
105 ANÁLISIS SÍSMICO 8.11 Descripción La estructura propuesta, es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta y altura, y está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y perfiles metálicos como columna. La dimensión de las vigas, columnas y losa se observa en los planos adjuntos al presente proyecto. La edificación está ubicada en la Mz K-17 sector K, los Jardines CP R Huertos de Manchay en el distrito de Pachacamac, Lima. Según la condición del suelo de la zona donde se proyectará la construcción posee un suelo intermedio. 8.12 Programas de Computo usados para el calculo Los esfuerzos generados por los movimientos sísmicos y las cargas verticales se estiman asumiendo un sistema de cargas aplicado a la estructura. Estas fuerzas deben ser definidas de modo que representan lo más cercano al fenómeno real. Existen diversos métodos para su determinación, desde los más sencillos hasta los más complejos que sólo pueden ser desarrollados con la ayuda de un software. Para el análisis del edificio se empleó el programa ETABS 2016 16.2.1 (Extended 3D Analysis of Building Systems). Este es un programa para análisis estructural y diseño de estructuras que incluye las mejores técnicas actualmente disponibles. 8.13 Propiedades mecánicas de los materiales Para el análisis y diseño del edificio se han tomado los siguientes datos:
106 8.14 Acero estructural - A36 8.15 Concreto - Resistencia nominal a compresión = f'c = 210 kg/cm2 - Módulo de elasticidad = Ec = 217,000 kg/cm2 8.16 Normatividad: En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): - Metrado de cargas Norma E-020 - Diseño sismorresistente Norma E-030 - Estructuras Metálicas Norma E-090 - Concreto Armado Norma E-060 - Suelos y cimentaciones Norma E-050 8.17 Análisis sísmico El análisis se realizó según la norma vigente NTE E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones. Considerando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los siguientes parámetros sísmicos: - Factor de Zona: Z = 0.45 (Zona 4) - Factor de Uso: U = 1.0 (Edificación Común) - Factor de suelo: S = 1.05 (Suelo intermedio) - Periodo de la plataforma Tp = 0.6 seg. - Periodo que define el inicio de la zona del factor C TL = 2.0 seg. - Coeficiente de reducción Rx =6 (Muros estructurales y de albañilería) - Coeficiente de reducción Ry =6 (Muros estructurales y de albañilería)
107 A partir de estos valores se determinó el espectro de pseudo aceleraciones, como se ve en la figura 1. Fig. 01 Espectro de pseudo aceleración eje XX – YY. Para efectos del análisis, las masas de los elementos modelados como columnas, muros, losa y vigas fueron estimados por el programa ETABS, mientras que las masas de los demás elementos se estimaron a partir de los siguientes pesos: Cargas muertas: Peso de los acabados: 100 Kg/m2 Peso de tabiquería: 662 Kg/m
108 Cargas vivas: Vivienda: 200Kg/m2 Techo: 100Kg/m2 Cabe mencionar que, para el análisis sísmico, las cargas vivas han sido reducidas al 25% en concordancia con la NTE E-030. 8.18 Resultados Periodos y Modos de Vibración Con estas cargas y con las propiedades de las secciones transversales, se puede determinar los periodos de vibrar. Se determinó 50 periodos de vibración para cumplir lo establecido por la norma E.030. En la tabla siguiente se observa los 10 primeros modos obtenidos por cada periodo de vibración. Tabla 01 Periodos y modos de vibración Case Mode Period UX UY Sum UX Sum UY RZ sec Modal 1 0.078 0.047 0.001 0.047 0.001 0.0041 Modal 2 0.073 0.0004 0.0001 0.0474 0.0011 0.0064 Modal 3 0.069 0.1487 0.4313 0.1961 0.4325 0.0087 Modal 4 0.069 0.0909 0.3875 0.287 0.8199 0.0353 Modal 5 0.065 0.047 0.0204 0.334 0.8403 0.0339
109 Modal 6 0.064 0.0034 0.0004 0.3374 0.8407 0.0432 Modal 7 0.063 0.0168 0.0018 0.3541 0.8425 0.0007 Modal 8 0.063 0.0019 0.0009 0.356 0.8433 0.0082 Modal 9 0.061 0.0001 9.41E-06 0.3561 0.8434 0.003 Modal 10 0.061 0.0172 0.0001 0.3733 0.8435 0.0101 Desplazamientos y distorsiones de entrepiso Según la norma vigente para cada dirección de análisis, las distorsiones calculadas por el programa deben ser multiplicados por 0.75R. En la Tabla 02 y 03 se muestran las distorsiones calculadas en concordancia con la NTE E-030. Tabla 02 Distorsiones de entre piso en el eje X-X Derivas por sismo dinámico en x Story Load Case/Combo Direction Deriva elastico en X Deriva inelastico X Norma Direccion Deriva elastico en Y eriva inelastico Y Norma Story2 S.Dina. X Max X 5.50E- 05 0.02% 0.50% Y 1.20E- 05 0.01% 0.50% Story1 S.Dina. X Max X 6.40E- 05 0.03% Y 1.20E- 05 0.01% Base S.Dina. X Max X 0 0.00% Y 0 0.00%
110 Fig. 02 Deriva por sismo dinámico en X Tabla 03 Distorsiones de entre piso en el eje Y-Y Derivas por sismo dinámico en y Story Load Case/Combo Direction Deriva elastico en X Deriva inelastico X Norma Direccion Deriva elastico en Y eriva inelastico Y Norma Story2 S.Dina. Y Max X 1.00E- 05 0.0045% 0.70% Y 7.10E- 05 0.0213% 0.70% Story1 S.Dina. Y Max X 1.10E- 05 0.0050% Y 8.00E- 05 0.0240% Base S.Dina. Y Max X 0 0.0000% Y 0 0.0000%
111 Fig. 03 Deriva por sismo dinámico en Y Como se observa en el cuadro 2 y 3, la distorsión de la estructura en estudio es menor a 0.005 que es lo máximo permitido por la NTE E-030, por lo que se concluye que la estructura tiene suficiente rigidez en la dirección X e Y como para resistir las cargas sísmicas. Reacciones en la Base de la estructura. Tabla 04 Reacciones en la Base según la norma E.030 Load Case/Combo FX FY MX MY MZ tonf tonf tonf-m tonf-m tonf-m S.Estatico.X -110.6328 0 0 -481.9572 1907.2327 S.Estatico.Y 0 -110.6328 481.9572 0 -562.0786 S.Dina. X Max 104.175 12.616 56.6492 451.3275 1726.1648 S.Dina. Y Max 11.8275 138.8061 630.7066 53.6447 912.3109
112 9. MEMORIA DE CALIDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES 9.1 Materiales Cemento Se usará cemento Portland tipo I normal, el cemento a usar deberá cumplir con las especificaciones y Normas para cemento Portland del Perú, así como la NTP 334. 082 que trata sobre la especificación de la performance, esta norma se basa en el ASTM C 150. Este cemento normalmente se expende en bolsas de 42.5 Kg. No se aceptará en obra las bolsas de cemento cuya envoltura este deteriorada o presente perforaciones. Se recomienda que las bolsas de cemento se almacenen en un lugar techado fresco, libre de humedad y contaminación, donde no pueden estar en contacto directo con el suelo o el agua que pueda correr por el mismo. Su almacenamiento será en pilas de hasta 10 bolsas y para mayor protección del material, se cubrirá con plástico u otros medios de protección (Vilchez, 2009). Para controlar la calidad de este, según la Norma ASTM C 150 se enviarán muestras al laboratorio especializado en forma periódica a fin de que se garanticé una buena calidad del cemento. Agua El agua por emplearse en la preparación y curado del concreto deberá ser, de preferencia, potable. De acuerdo con la Norma Técnica E.060 de concreto armado, se podrán utilizar aguas no potables sólo si: − Están limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica y otras sustancias que puedan ser dañinas al concreto, acero de refuerzo o elementos embebidos. − La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basa en ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente elegida. − Los cubos de mortero para ensayos, hechos con agua no potable, deben tener resistencias a los 7 y 28 días, de por lo menos 90% de la resistencia de muestras similares hechas con agua potable. La comparación de los ensayos de resistencia debe hacerse en morteros idénticos, excepto por el agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la NTP 334.051. Agregados Los agregados fino y grueso deberán ser manejados como materiales independientes. Cada uno de ellos deberá ser procesado, transportado, manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la pérdida de finos sea mínima, que mantengan su uniformidad, que no se produzca contaminación por sustancias extrañas y que no se presente rotura o segregación importante en ellos.
113 ✓ Agregado fino De acuerdo con la Norma NTP 400.037 el agregado fino consiste en arena natural, arena manufacturada o una combinación de ellas. Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares, duros, compactos y resistentes. Deberá estar libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. La gradación del agregado fino deberá tener los siguientes límites de la tabla 1: Tabla 9: Granulometría del agregado fino Tamiz Porcentaje que pasa (%) 9.5 mm (3/8 pulg) 100 4.75 mm (No. 4) 95 a 100 2.36 mm (No. 8) 80 a 100 1.18 mm (No. 16) 50 a 85 600 µm (No. 30) 25 a 60 300 µm (No. 50) 05 a 30 150 µm (No. 100) 0 a 10 Fuente: Recuperado de NTP 400.037 ✓ Agregado grueso De acuerdo a la Norma Técnica E.060 el tamaño máximo nominal del agregado grueso no debe ser superior a ninguna de: − 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado. − 1/3 de la altura de la losa, de ser el caso. − 3/4 del espaciamiento mínimo libre entre las barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones individuales, paquetes de tendones o ductos. El agregado grueso podrá consistir en grava natural o triturada. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular o semi-angular, duras, compactas, resistentes y de textura
114 preferentemente rugosa; deberá estar libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. a. Ensayos para la evaluación y aceptación del concreto El concreto debe ensayarse de acuerdo con los requisitos de la Norma E.060 en su Artículo 5.6. Los ensayos de concreto fresco realizados en la obra, la preparación de probetas que requieran de un curado bajo condiciones de obra, la preparación de probetas que se vayan a ensayar en laboratorio y el registro de temperaturas del concreto fresco mientras se preparan las probetas para los ensayos de resistencia debe ser realizado por técnicos calificados en ensayos de campo. Todos los ensayos de laboratorio deben ser realizados por técnicos de laboratorio calificados. La verificación del cumplimiento de los requisitos para f´c, se basará en los resultados de probetas de concreto preparadas y ensayadas de acuerdo con las Normas. Se considera como un ensayo de resistencia, al promedio de los resultados de dos probetas cilíndricas preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a los 28 días de moldeadas las probetas. Dosificación de la mezcla de concreto La selección de las proporciones de los materiales que intervienen en la mezcla deberá permitir que el concreto alcance la resistencia en comprensión promedio determinada anteriormente. El concreto será fabricado de manera de reducir al mínimo el número de valores de resistencia por debajo del f´c especificado. Los resultados de los ensayos de resistencia a la flexión o a la tracción por comprensión diametral del concreto no deberán ser utilizados como criterio para la aceptación de este. La selección de las proporciones de los materiales integrantes del concreto deberá permitir que: • Se logre la trabajabilidad y consistencia que permitan un fácil colocado en los encofrados y alrededor del acero de refuerzo bajo las condiciones de colocación a ser empleadas, sin segregación o exudación excesiva. • Se logre resistencia a las condiciones especiales de exposición a que pueda estar sometido el concreto. • Se cumpla con los requisitos especificados para la resistencia en comprensión u otras propiedades. • Cuando se emplee materiales diferentes para partes distintas de una obra, cada combinación de ellos deberá ser evaluada. • Las proporciones de la mezcla de concreto, incluida la relación agua-cemento, deberán ser seleccionadas sobre la base de la experiencia de obra y/o mezclas de prueba preparadas con los materiales a ser.
115 Consistencia del concreto La proporción entre agregados deberá garantizar una mezcla con un alto grado de trabajabilidad y resistencia de manera de que se acomode dentro de las esquinas y ángulos de las formas del refuerzo, por medio del método de colocación en la obra, que no permita que se produzca un exceso de agua libre en la superficie. El concreto se deberá vibrar en todos los casos. El asentamiento o Slump permitido según la clase de construcción es el siguiente: Tabla 10: Asentamientos recomendados para diversos tipos de obras Tipo de estructuras Slump Máximo Mínimo Zapatas y muros de cimentación reforzados 3" 1" Cimentaciones simples y calzaduras 3" 1" Vigas y muros armados 4" 1" Columnas 4" 2" Losas y pavimentos 3" 1" Concreto ciclópeo 2" 1" Fuente: ACI Committe 211
116 10. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN
117
118 Cronograma de arquitectura
119
120 11. PRESUPUESTO Y ANÁLISIS DE COSTOS 11.1 LISTADO DE MATERIALES
121 11.2 Análisis de precios unitarios
122
123
124
125 11.3 Presupuesto por especialidad
126
127
128
129 12. PLAN DE CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD EN OBRA El plan de identificación y control de riesgos se establecerá a partir de las fuentes de peligro durante la construcción del Proyecto “Vivienda Unifamiliar”. La valoración de los niveles de riesgo está acorde a lo establecido en la Norma ISO 45001 (2018), que establece un valor máximo de 16 puntos; 4 puntos como máximo tanto para la probabilidad de ocurrencia de los incidentes y la severidad de estos. Ver diseño de la Matriz IPER en la Tabla 16. Se identificaron los peligros y los riesgos asociados con ayuda de la Norma G.050 (Seguridad durante la Construcción). Ver Tabla 16. A. Diseño de la Matriz de Identificación de Peligros y Evaluación de Riesgos (IPER) Tabla 16: Matriz IPER para los niveles de riesgo. ISO 45001 (2018) Matriz para hallar el nivel de riesgo Nivel de probabilidad que ocurra el suceso o evento no deseado Es muy raro que ocurra el evento 1 1 2 3 4 Es poco probable que ocurra el evento 2 2 4 6 8 Es probable que ocurra el evento 3 3 6 9 12 Es muy probable que ocurra el evento 4 4 8 12 16 1 2 3 4 Leve Moderado Grave Significativo Nivel de consecuencia del suceso o evento no deseado NOTA: Los colores son: Rojo (Riesgo Alto), Amarillo (Riesgo Moderado) y Verde (Riesgo Bajo)
130 B. Identificación de peligros en seguridad, salud y los riesgos asociados Tabla 11. Identificación de Peligros en Seguridad y los Riesgos Asociados Núm. Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 1 Pisos resbaladizos o disparejos Golpes, contusiones, traumatismo, muerte por caídas de personal a nivel y desnivel 3 Riesgo Bajo 2 Caída de herramientas u objetos desde altura Golpes, heridas 3 Riesgo Bajo 3 Caída de personas desde altura Golpes, heridas, politraumatismos, muerte 5 Riesgo Moderado 4 Peligro por parte de máquinas en movimiento Heridas, golpes 9 Riesgo Alto 5 Herramientas, maquinaria, equipos y utensilios defectuosos Heridas, golpes, cortaduras 7 Riesgo Alto 6 Máquinas sin guarda de seguridad Microtraumatismo por atrapamiento, cortes, heridas, muertes 5 Riesgo Moderado 7 Equipo defectuoso o sin protección Microtraumatismo por atrapamiento, cortes, heridas, muertes 8 Riesgo Alto 8 Vehículos en movimiento Golpes, heridas, politraumatismos, muerte 10 Riesgo Alto 9 Pisada sobre objetos punzocortantes Heridas punzocortantes 10 Riesgo Alto 10 Equipo, maquinaria, utensilios en ubicación que entorpece Golpes, heridas 3 Riesgo Bajo 11 Atrapamiento por o entre objetos Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 9 Riesgo Alto
131 Núm. Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 12 Golpe o caída de objetos en manipulación Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 10 Riesgo Alto 13 Golpes con objetos móviles e inmóviles Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 5 Riesgo Moderado 14 Falta de señalización Caídas, golpes 10 Riesgo Alto 15 Falta de orden y limpieza Caídas, golpes 9 Riesgo Alto 16 Almacenamient o inadecuado Caídas, golpes, tropiezos 5 Riesgo Moderado 17 Superficies de trabajo defectuosas Caída a un mismo nivel, golpes, contusiones 9 Riesgo Alto 18 Escaleras, rampas inadecuadas Caída a un diferente nivel, golpes, contusiones 9 Riesgo Alto 19 Andamios inseguros Golpes, politraumatismos, contusiones, muerte 8 Riesgo Alto 20 Apilamiento inadecuado sin estiba Golpes, politraumatismos, contusiones 9 Riesgo Alto 21 Cargas o apilamientos inseguros Golpes, politraumatismos, contusiones 7 Riesgo Alto 22 Alturas insuficientes Golpes 9 Riesgo Alto 23 Vías de acceso Tropezones, golpes, tropiezos 3 Riesgo Bajo 24 Contactos eléctricos directos Quemaduras, asfixia, paros cardiacos, conmoción e incluso muerte. Traumatismo con lesiones secundarias 10 Riesgo Alto 25 Incendios eléctricos Quemaduras, asfixia, paros cardiacos, conmoción e incluso muerte. Traumatismo con lesiones secundarias, pérdidas materiales 3 Riesgo Bajo 26 Fuego y explosión de gases, líquidos Intoxicaciones, asfixia, quemaduras de distintos grados, traumatismos, la muerte 4 Riesgo Moderado
132 Núm. Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) y sólidos o combinados 27 Sismo Traumatismo, politraumatismo, muerte 5 Riesgo Moderado 28 Disturbios sociales Traumatismo, politraumatismo 4 Riesgo Moderado
133 Tabla 12. Identificación de Peligros en Salud y los Riesgos Asociados Núm . Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 1 Ruido Sordera ocupacional 3 Riesgo Bajo 2 Vibración Falta de sensibilidad en las manos 4 Riesgo Moderado 3 Iluminación Fatiga visual 3 Riesgo Bajo 4 Humedad Resfrío, enfermedades respiratorias 10 Riesgo Alto 5 Ventilación Incomodidad, asfixia 9 Riesgo Alto 6 Polvo Neumoconiosis, asfixia, quemaduras, alergias, asma, dermatitis, cáncer, muerte 7 Riesgo Alto 7 Humos Neumoconiosis, asfixia, alergias, asma, dermatitis, cáncer, muerte 3 Riesgo Bajo 8 Humos metálicos Neumoconiosis, asfixia, alergias, asma, dermatitis, cáncer 5 Riesgo Moderado 9 Neblinas Neumoconiosis, asfixia, alergia, asma, cáncer 7 Riesgo Alto 10 Sustancias que pueden causar daño por inhalación (gases, polvos, vapores) Neumoconiosis, asfixia, alergia, asma, cáncer 5 Riesgo Moderado 11 Bacterias Infecciones, reacciones alérgicas 9 Riesgo Alto 12 Hongos Infecciones, reacciones alérgicas, micosis 10 Riesgo Alto 13 Posturas inadecuadas (cuello, extremidades, tronco) Tensión muscular, dolor de cuello en región cervical 6 Riesgo Moderado 14 Sobreesfuerzos (cargas, visuales, musculares) Inflamación de tendones, hombro, muñeca, mano 10 Riesgo Alto 15 Movimientos forzados Tensión muscular, inflamación de tendones 6 Riesgo Moderado 16 Carga de trabajo: Presión, excesos, repetitividad Insomnio, fatiga mental, trastornos digestivos, trastornos cardiovasculares 8 Riesgo Alto
134 C. Medidas preventivas y/o correctivas Tabla 13. Medidas Preventivas y/o Correctivas Código Requisitos Para Riesgo Alto Para Riesgo Moderado Para Riesgo Bajo 001 Procedimientos de trabajo X X 002 Permisos de trabajo X X 003 Supervisión permanente X X 004 Equipos de protección personal específicos X X X 005 Equipos, implementos y herramientas especiales X X X 006 Seguro Complementario de Trabajo y Riesgo X X X 007 Capacitación en el Plan de Contingencias X X X 008 Capacitación de 5 minutos antes de iniciar X X X 009 ATS (Asistencia Técnica Sanitaria) X X X 010 Entrenamiento del personal X X 011 Supervisión de campo X X 13. PLAN DE GESTIÓN AMBIENTAL Las construcciones en general hacen uso de una gran cantidad de recursos renovables y no renovables, del mismo modo también generan residuos líquidos y sólidos que se desechan sin ninguna selección previa que ayude a disminuir su impacto en el medio ambiente. Por ello, la implementación de algún plan de gestión ambiental en las construcciones civiles es de mucha importancia para contrarrestar los perjuicios que trae este sector tan importante para la sociedad. El plan de gestión ambiental se diseña teniendo en cuenta el máximo aprovechamiento de los recursos, y como este proyecto consiste en el diseño de una vivienda unifamiliar, este tiene un bajo impacto en el medio ambiente, por lo tanto, puede adoptar los requerimientos mínimos de buenas prácticas de manejo ambiental como: − El uso y almacenamiento adecuado de materiales de construcción, consiste en establecer un sistema de manejo adecuado de transporte, cargue, descargue y manipulación
135 evitando las pérdidas de este lo cual genera beneficios ambientales y económicos, y sobre todo se logra disminuir la cantidad de residuos generados en la obra. − Es recomendable incluir dentro de la programación semanal de obra, la cuantificación de los materiales según la necesidad del proyecto, así, se evita consumos y almacenamientos innecesarios. − Los materiales deben estar protegidos del agua y viento, cubiertos con plástico o algún material similar. − Establecer un control del consumo de agua, ya que para la construcción de esta vivienda se empleará agua potable, es muy importante cuantificar el consumo de agua en la obra a través de la instalación de medidores. − Otra buena práctica en obra es verificar constantemente que las llaves de agua estén cerradas cuando no están siendo usadas, así mismo, realizar constantes revisiones a los sistemas de conducción de agua a la obra, para detectar fugas o pérdidas en la red de tuberías. − Sobre el manejo de residuos de construcción, estos residuos al ser difícilmente reutilizables en obra tienen que ser llevados a botaderos autorizados, no pueden permanecer a los alrededores de la construcción y menos en áreas verdes y no autorizadas. A continuación, se presenta una la matriz de prevención de impacto ambiental en una construcción
Tabla 14: Matriz de prevención del impacto ambiental en una construcción Matriz de prevención del impacto ambiental en una construcción Factor Actividades Descripción de impacto Impacto Método de prevención o mitigación de Impacto Calidad de suelo Excavación y obras de relleno Ocasiona un impacto leve ya que se altera pequeñas zonas puntuales y localizadas para la instalación de las zapatas y cimientos corridos Leve Al tener un impacto leve en la calidad del suelo, se recomienda al personal de obra utilizar equipos y herramientas adecuados para no afectar sectores que no corresponden Obras de concreto armado Las distintas partidas que involucran el concreto armado en obra producen residuos que alteran la calidad del suelo. Moderado Evitar derrames de concreto, los recursos que se generen deben ser manejados adecuadamente y ser depositados en los botaderos autorizados por el municipio local. Contaminación de aire Compactación de material de relleno La compactación de material relleno produce polvo y este tiene un impacto leve debido a las dimensiones de la obra. Leve Para disminuir la emisión de polvo a la atmosfera, al compactar material en obra deben ser humedecidos adecuadamente y para el transporte de material este debe ser humedecido y cubierto de forma adecuada para evitar su dispersión. Empleo de maquinaria y equipo mecánico. Maquinaria y equipo que producen combustión debido al uso de combustible. Moderado Realizar mantenimientos periódicos a las maquinarías, garantizando un buen estado que reduzca las emisiones de gases.
137 Contaminación acústica Excavación, compactación de material de relleno, y todas las partidas que involucren el uso de equipos. El ruido es un impacto presente durante todo el tiempo de ejecución de la obra, pero mayormente por el uso de maquinaria y equipo mecánico que producen ruido y vibración. Leve Verificar el óptimo funcionamiento de las maquinarias y equipo para reducir la emisión de ruido. También contar con personal capacitado y organizado para reducir el tiempo de actividad. Contaminación de agua Todas las partidas involucran el uso de agua, esto se da con más incidencia en las actividades del proceso constructivo de los elementos de concreto armado. Su impacto será moderado ya que es un factor presente durante toda la ejecución de la obra. Moderado Establecer un control del consumo de agua, ya que para la construcción de esta vivienda se empleará agua potable, es muy importante cuantificar el consumo de agua en la obra a través de la instalación de medidores.
14. CONCLUSIONES DE LA SOLUCIÓN PROPUESTAS ➢ El alcance y la calidad son las exigencias más importantes del cliente y esto se ve reflejado en las especificaciones de la Arquitectura. ➢ La identificación de peligros y evaluación de riesgos, en base a la Norma ISO 45001 (2018) y la Norma Peruana G.050, permitirán optimizar los gastos por reservas de gestión u eventos no previstos. ➢ Se concluye que el diseño y análisis de una edificación es único, considerando que el presente proyecto estuvo basado en un proyecto base brindado por el asesor del presente trabajo, ya que presenta distintas características ya sean de campo como el tipo de suelo sonde se realizará la cimentación de la edificación o los distintos materiales a utilizarse, hacen que el diseño, análisis, programación y el presupuesto varíe de acuerdo a las características únicas de cada proyecto. ➢ En conclusión, se logró adaptar el proyecto base a las necesidades del cliente y las condiciones del área de terreno a construir, cumpliendo los requerimientos mínimos de las normas que rigen el diseño y la construcción de edificaciones. 15. RECOMENDACIONES DE SOLUCIÓN PROPUESTA ➢ La arquitectura propuesta cumple con los requisitos de predimensionamiento, tal como lo indica el modelamiento y el informe sísmico. ➢ Se recomienda seguir las especificaciones técnicas de los planos de estructuras en el período de construcción. ➢ Se recomienda seguir las medidas preventivas y/o correctivas frente a los incidentes potenciales en la construcción, priorizando los niveles de riesgo alto.
139 16. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ACI Committe 211, “Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-98)”, American Concrete Institute, 1998. Recuperado de https://es.scribd.com/doc/62275484/2-Norma-ACI-211-1 Ahmar Bseirini, E. (2007). Elaboración del plan maestro para proyectos de viviendas multifamiliares típicas desde el punto de vista de la empresa promotora (Tesis de pregrado). Universidad Católica Andres Bello. Venezuela, Caracas. Recuperado de http://biblioteca2.ucab.edu.ve/anexos/biblioteca/marc/texto/AAQ9492.pdf Fox, E.N. (1948), “The mathematical solution for the early stages of consolidation” Proc. 2nd Int. Conf. Soil Mech. Found. Engng., Rotterdam, vol. 1, pp. 41-42. Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969), “Soil Mechanics”, John Wiley, New York. Ley N° 29090 de Regulación de Habilitaciones Urbanas y de Edificaciones. Diario oficial el peruano, Lima, Perú, 16 de setiembre de 2018. Norma Técnica peruana E.020. Cargas. Lima, Perú, 23 de mayo de 2006. Recuperado de http://ww3.vivienda.gob.pe/DGPRVU/docs/RNE/T%C3%ADtulo%20III%20Edificaci ones/50%20E.020%20CARGAS.pdf Norma Técnica Peruana E.030. Diseño sismoresistente. Lima, Perú, 22 de octubre de 2018. Recuperado de https://www.sencico.gob.pe/publicaciones.php?id=230 Norma Técnica Peruana E.050. Suelos y cimentaciones. Lima, Perú, 3 de diciembre de 2018. Recuperado de https://www.sencico.gob.pe/publicaciones.php?id=230 Norma Técnica Peruana E.060. Concreto armado. Lima, Perú, 8 de mayo de 2009. Norma Técnica Peruana NTP 339.035. Hormigón (concreto). Método de ensayo para la medición del asentamiento del concreto de cemento Portland. Lima, Perú, 23 de diciembre de 2009. Norma Técnica Peruana NTP 400.037. Agregados. Especificaciones normalizadas para agregados en concreto. Lima, Perú, 30 de diciembre de 2014. Taylor, D.W. (1948), “Fundamentals of Soil Mechanics”, John Wiley & Sons, New York, 700p. Vilchez, A. (2009). Expediente técnico de una vivienda multifamiliar. Universidad Cesar Vallejo, Chiclayo. Recuperado de https://www.cuevadelcivil.com/2013/06/expediente- tecnico-de-una-vivienda.html

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  • 1.
    FACULTAD DE INGENIERÍA Carrerade Ingeniería Civil EXPEDIENTE TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR UBICADO EN MANCHAY, DISTRITO DE PACHACAMAC Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico de Bachiller en Ingeniería Civil VLADIMIR HEISSEMBER LEIVA JARA ELMER LUISIN MEDINA DIAZ KELLY YESICA PUCHURTINTA IRCO JEREMIAS SULCA TAIPE Lima – Perú 2019
  • 2.
    2 ÍNDICE 1. CARTA DEPRESENTACIÓN DEL DISEÑO FINAL ................................................ 7 2. RESUMEN......................................................................................................................... 9 2.1 ABSTRACT............................................................................................................ 10 3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DEL PROYECTO O SOLUCIÓN POR CREAR 11 3.1 Descripción de la Realidad Problemática................................................................ 11 3.2 Delimitación de la Investigación ............................................................................. 11 Cobertura o delimitación geográfica.............................................................. 11 Delimitación temporal.................................................................................... 11 Delimitación del conocimiento ...................................................................... 11 3.3 Formulación del Problema de la Investigación ....................................................... 11 Problema Principal ......................................................................................... 11 Problemas Secundarios .................................................................................. 11 3.4 Objetivos de la Investigación................................................................................... 12 Objetivo general ............................................................................................. 12 Objetivo especifico......................................................................................... 12 3.5 Justificación e importancia ...................................................................................... 12 Justificación práctica...................................................................................... 12 Justificación metodológica............................................................................. 12 4. PLAN DE METODOLOGÍA DE TRABAJO.............................................................. 13 4.1 Búsqueda de información ........................................................................................ 13 4.2 Visita a campo ......................................................................................................... 13 4.3 Ensayos en el laboratorio......................................................................................... 13 4.4 Procesamiento de información ................................................................................ 13 4.5 Análisis y resultados................................................................................................ 13 5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS.............................................................................. 14 6. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON LAS RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO................................................................................... 22 7. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON ESTÁNDARES DE DISEÑOS NACIONALES E INTERNACIONALES (NORMATIVIDAD)....................................... 23
  • 3.
    3 7.1 Metrado decargas Norma E.020 ............................................................................. 23 Carga muerta: ................................................................................................. 23 Carga viva: ..................................................................................................... 23 7.2 Diseño sismorresistente Norma E.030..................................................................... 24 Peligro sísmico:.............................................................................................. 24 7.3 Concreto Armado Norma E.060.............................................................................. 24 7.4 Suelos y cimentaciones Norma E.050 ..................................................................... 25 8. JUEGO DE PLANOS CONSTRUCTIVOS. ................................................................ 26 8.1 Plano de ubicación y localización............................................................................ 26 8.2 Plano de arquitectura ............................................................................................... 27 8.3 Planos de cimentaciones.......................................................................................... 35 8.4 Planos estructurales ................................................................................................. 37 8.5 Planos eléctricas y sanitarias ................................................................................... 41 8.6 Memoria de cálculos................................................................................................ 44 Proyecto CapStone ......................................................................................... 45 Alcance........................................................................................................... 45 Análisis Comparativo entre el Proyecto CapStone y el Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante”............................................................................................ 46 8.7 Memoria de cálculos diseño estructural................................................................... 59 Generalidades................................................................................................. 60 Cargas de Diseño Conservador ...................................................................... 60 Diseño de la Zapata Aislada........................................................................... 60 Resumen del Diseño de la Zapata Aislada:.................................................... 64 8.8 Memoria de cálculos diseño geotécnico y /o hidráulico.......................................... 65 Generalidades................................................................................................. 66 Objetivos del Estudio ..................................................................................... 66 Ubicación y Descripción del Área de Estudio ............................................... 66 Aspectos de Sismicidad.................................................................................. 67 Descripción de los Ensayos Realizados ......................................................... 68 Densidad In Situ............................................................................................. 68 Humedad Natural ........................................................................................... 68 Granulometría................................................................................................. 69 Corte Directo.................................................................................................. 69
  • 4.
    4 Clasificación de Suelos.................................................................................. 70 Perfil Estratigráfico del Suelo ........................................................................ 70 Capacidad Portante Admisible....................................................................... 71 8.9 Tipo de cimentación ................................................................................................ 72 Cálculo de Asentamientos.............................................................................. 73 Nivel Freático................................................................................................. 73 Conclusiones y Recomendaciones ................................................................. 74 8.10 Memoria de cálculos diseño de infraestructuras y servicios (en el caso lo contempla el proyecto)........................................................................................................................ 81 Descripción estructural................................................................................... 82 Software de apoyo.......................................................................................... 85 Características de los materiales estructurales ............................................... 86 Normatividad:................................................................................................. 87 Cargas de diseño............................................................................................. 87 Diseño de elementos estructurales críticos..................................................... 88 Columna de concreto...................................................................................... 88 Pre-dimensionamiento.................................................................................... 88 Metrado de cargas .......................................................................................... 88 Fuerzas internas de diseño.......................................................................... 89 Diseño o verificación.................................................................................. 89 Columna de acero....................................................................................... 91 Pre-dimensionamiento................................................................................ 91 Metrado de Cargas...................................................................................... 91 Fuerzas internas de diseño.......................................................................... 91 Diseño o verificación.................................................................................. 92 Viga peraltada crítica.................................................................................. 93 Pre-dimensionamiento................................................................................ 93 Metrado de Cargas...................................................................................... 94 1.1.1. Fuerzas internas de diseño ............................................................................... 95 Diseño o verificación.................................................................................. 96 Muro de corte o placa................................................................................. 97 Pre-dimensionamiento................................................................................ 97
  • 5.
    5 Metrado de Cargas......................................................................................97 Losas macizas............................................................................................. 97 1.1.2. Pre-dimensionamiento ..................................................................................... 97 Muro de albañilería, vigas y columnas de confinamiento.......................... 97 Diseño de elementos de confinamiento.................................................... 100 Cortante basal en el muro......................................................................... 101 Diseño de viga solera ............................................................................... 104 8.11 Descripción............................................................................................................ 105 8.12 Programas de Computo usados para el calculo ..................................................... 105 8.13 Propiedades mecánicas de los materiales .............................................................. 105 8.14 ACERO ESTRUCTURAL .................................................................................... 106 8.15 CONCRETO.......................................................................................................... 106 8.16 Normatividad:........................................................................................................ 106 8.17 Análisis sísmico..................................................................................................... 106 8.18 Resultados.............................................................................................................. 108 Periodos y Modos de Vibración................................................................... 108 Desplazamientos y distorsiones de entrepiso............................................... 109 DERIVAS POR SISMO DINAMICO EN X............................................... 109 DERIVAS POR SISMO DINAMICO EN Y............................................... 110 Reacciones en la Base de la estructura......................................................... 111 9. MEMORIA DE CALIDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES 112 9.1 Materiales .............................................................................................................. 112 Cemento ....................................................................................................... 112 Agua ............................................................................................................. 112 Agregados..................................................................................................... 112 10. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN ........................................................................... 116 11. PRESUPUESTO Y ANÁLISIS DE COSTOS............................................................ 120 11.1 LISTADO DE MATERIALES.............................................................................. 120 11.2 Análisis de precios unitarios.................................................................................. 121 11.3 Presupuesto por especialidad................................................................................. 125 12. PLAN DE CONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD EN OBRA........................ 129
  • 6.
    6 13. PLAN DEGESTIÓN AMBIENTAL .......................................................................... 134 14. CONCLUSIONES DE LA SOLUCIÓN PROPUESTAS.......................................... 138 15. RECOMENDACIONES DE SOLUCIÓN PROPUESTA......................................... 138 16. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 139 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Carga mínima viva repartida...................................................................................... 23 Tabla 2: Cargas de diseño ........................................................................................................ 60 Tabla 3: Parámetros.................................................................................................................. 60 Tabla 4: Resultados de diseño de zapata aislada...................................................................... 64 Tabla 5. Análisis Granulométrico de la fracción gruesa y fina en estado seco........................ 69 Tabla 6. Ángulos de fricción estándar para arenas en condición drenada ............................... 69 Tabla 7. Resumen de porcentajes por tamizado....................................................................... 70 Tabla 8. Factores para el cálculo de 𝐪𝐮 por falla general (∅ = 𝟑𝟎°, 𝐂 = 𝟎. 𝟎𝟎 𝐤𝐏𝐚) ............ 72 Tabla 9: Granulometría del agregado fino ............................................................................. 113 Tabla 10: Asentamientos recomendados para diversos tipos de obras .................................. 115 Tabla 11. Identificación de Peligros en Seguridad y los Riesgos Asociados......................... 130 Tabla 12. Identificación de Peligros en Salud y los Riesgos Asociados................................ 133 Tabla 13. Medidas Preventivas y/o Correctivas..................................................................... 134 Tabla 14: Matriz de prevención del impacto ambiental en una construcción........................ 136
  • 7.
    7 1. CARTA DEPRESENTACIÓN DEL DISEÑO FINAL “AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCION E IMPUNIDAD” CARTA N° 01 A : Torres Arango Sandra Janeth Asunto : Presentación análisis y diseño de edificación unifamiliar de dos pisos Fecha : 02 de Julio del 2019 Mediante la presente nos dirigimos ante usted para saludarla y a la vez hacer presente que nosotros Leiva Jara Vladimir Heissember, Medina Diaz Elmer Luisin, Puchurtintta Irco Kelly Yesica y Sulca Taipe Jeremias, estudiantes de Ingeniería Civil de la universidad San Ignacio de Loyola, nos encargaremos del análisis y diseño estructural de su vivienda de dos pisos ubicada en Mz. K Lt. 13 sector K los Jardines, Los Huertos, Manchay-Pachacamac. Este análisis y diseño de la edificación unifamiliar comprenderá lo siguiente: − Estudio de suelos − Diseño arquitectónico y estructural − Presupuesto y planificación de la obra A sus servicios y por la generación del empleo Atentamente: …………………………………… …………………………………… Leiva Jara, Heissember V. Ing. Acero Martínez, José Alberto Asesor
  • 8.
    8 CARTA DE ACEPTACIÓNDE ASESORAMIENTO DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE BACHILLER Señores de comité de evaluación del trabajo de investigación para obtener el grado de bachiller. Yo: Magister. Ing. José Alberto Acero Martínez. En mi calidad de docente de la Universidad San Ignacio de Loyola perteneciente a la FACULTAD de INGENIERÍA, de la carrera de INGENIERÍA CIVIL con DNI: 29662895 tengo el agrado de dirigirme a ustedes para manifestar que estoy asesorando el proyecto para obtener el grado académico de bachiller “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY”, que está siendo elaborado por los siguientes estudiantes: a. LEIVA JARA, VLADIMIR HEISSEMBER b. MEDINA DIAZ, ELMER LUISIN c. PUCHURTINTA IRCO, KELLY YESICA d. SULCA TAIPE, JEREMIAS Considero importante señalar que además del apoyo en asesoramiento a los alumnos, les he facilitado los planos de Arquitectura y Estructuras de un Proyecto similar en Piura “CASA RUIZ BUSTAMANTE” el cual fue diseñado por mi persona y que ellos plantean modificar y/o adaptar rediseñando todo como las cimentaciones, pues el terreno resulta ser muy diferente. Atentamente, Nombres y Apellidos DNI N° 29662895
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    9 2. RESUMEN El presentetrabajo de consiste en la elaboración de un expediente técnico de una edificación unifamiliar ubicado en el distrito de Manchay provincia de lima, 2019. La estructura propuesta, es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta y altura, está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y perfiles metálicos como columna. La dimensión de las vigas, columnas y losa se observa en los planos adjuntos al presente proyecto. En las especificaciones técnicas se especifica el modo de ejecución de cada una de las partidas las cuales deben cumplir para una buena ejecución del proyecto. Por otro lado, se estableció un plan de control de calidad y seguridad en obra, para su respectiva identificación de peligros y evaluación de riesgos, en base a la Norma ISO 45001 (2018) y la Norma Peruana G.050, esto permitirán optimizar los gastos por reservas de gestión u eventos no previstos. En el estudio de suelo realizado se identificaron las propiedades y características del suelo obteniendo un tipo de suelo SM con un porcentaje significativo de gravas angulares (39.03%) y capacidad portante admisible de 2.71 Kgf/cm2. Esto estudio recomendó la correspondiente ubicación de los elementos estructurales de cimentación en concreto armado y otros. En el análisis sísmico de la edificación se pudo determinar que las distorsiones de la estructura en estudio son mucho menores a 0.007 que es lo máximo permitido por la NTE E-030, por lo que se afirma que la estructura tiene suficiente rigidez en la dirección X e Y como para resistir las cargas sísmicas. Para los elementos estructurales que están expuesto al contacto con el salitre, se debe usar un cemento portland tipo V para mejorar la resistencia ante el efecto mencionado El presupuesto final obtenido para el proyecto fue 837,015.39 soles, esto incluye una utilidad y gastos generales de 10% del costo directo cada uno. El presupuesto mencionado lo conforma la parte estructural, arquitectura, instalaciones eléctricas y sanitarias, lo cual se detalla en el siguiente trabajo.
  • 10.
    10 2.1 ABSTRACT The presentwork consists of the elaboration of a technical file of a single-family building located in the district of Manchay province of Lima, 2019. The proposed structure, is a 2-story house, of regular structural configuration in plan and height, is intended for the use of housing. It consists of a structural system of concrete slabs, confined masonry and metal profiles as a column. The dimensions of the beams, columns and slab can be seen in the plans attached to this project. The technical specifications specify the mode of execution of each of the items which must be met for a good execution of the project. On the other hand, a quality control and safety at work plan was established for their respective hazard identification and risk assessment, based on ISO 45001 (2018) and Peruvian Standard G.050, this will allow optimization of expenses for management reservations or unforeseen events. In the soil study carried out, the properties and characteristics of the soil were identified, obtaining a type of SM soil with a significant percentage of angular gravels (39.03%) and an acceptable bearing capacity of 2.71 Kgf / cm2. This study recommended the corresponding location of the structural elements of foundation in reinforced concrete and others. In the seismic analysis of the building it was determined that the distortions of the structure under study are much less than 0.007, which is the maximum allowed by the NTE E-030, so it is stated that the structure has sufficient stiffness in the X direction e And as to resist seismic loads. For structural elements that are exposed to contact with the saltpeter, a portland cement type V should be used to improve the resistance to the aforementioned effect The final budget obtained for the project was 837,015.39 soles, this includes a profit and general expenses of 10% of the direct cost each. The budget mentioned is made up of the structural part, architecture, electrical and sanitary installations, which is detailed in the following work.
  • 11.
    11 3. DESCRIPCIÓN DELPROBLEMA DEL PROYECTO O SOLUCIÓN POR CREAR 3.1 Descripción de la Realidad Problemática Actualmente, el cliente tiene un terreno de 300 m2 donde quiere construir una edificación unifamiliar, lo cual es una limitación porque en el plano de arquitectura original propuesta es para un área de 500 m2. La petición del cliente es el modelo, diseño, presupuesto total y el cronograma de la ejecución de dicho proyecto. Lo cual se optó realizar un expediente técnico de la edificación unifamiliar en Manchay, de tal manera que, el área de construcción fue reducida y adecuada al área del terreno de 300 m2. Así mismo, se realizó calicatas, para saber las propiedades físico-mecánicas del suelo, ya que sin esos datos no es recomendable realizar el diseño de las cimentaciones y así los posteriores diseños de las columnas y las vigas. Las características físico-mecánicas del suelo son muy diferentes al proyecto original por lo cual, el diseño estructural es totalmente distinto y también el plano estructural. Por ello, el plano preexistente se modificó. 3.2 Delimitación de la Investigación Cobertura o delimitación geográfica El proyecto de investigación está ubicado en Mz. K- 17, sector K los jardines C los Huertos, Manchay, Pachacamac - Lima. El clima es templado en épocas de invierno y está a una altitud de 83 m.s.n.m. donde gran parte del distrito es desértica. Delimitación temporal El estudio se refiere a la construcción de una vivienda unifamiliar entre enero y octubre del año 2020. Delimitación del conocimiento En el presente proyecto se enfocará principalmente a tres ramas de la ingeniería civil, las cuales son: Geotecnia, Estructuras y Gestión de proyectos. En la parte geotecnia se realizó una calicata para determinar el estudio de mecánica de suelos. Luego, teniendo los resultados del EMS se realizó el diseño arquitectónico y estructural de la vivienda unifamiliar. Finalmente, con la gestión de proyecto se determina el presupuesto para luego realizar la planificación de la obra. 3.3 Formulación del Problema de la Investigación Problema Principal • El problema principal es la necesidad del cliente de construir una edificación unifamiliar en Manchay, distrito de Pachacamac. Problemas Secundarios • La limitación del terreno de 300 m^2 porque el plano de arquitectura está diseñado en un área de 500 m2. • El modelo y diseño de la edificación en Manchay.
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    12 • La planificaciónde la construcción de la vivienda influye en la estimación del tiempo de construcción del proyecto. • El cronograma de la ejecución del proyecto. 3.4 Objetivos de la Investigación Objetivo general • Determinar el presupuesto de la construcción de una edificación unifamiliar en base a la arquitectura propuesta, cumpliendo con las especificaciones técnicas mínimas que se requieren a fin de satisfacer la necesidad del cliente en el centro poblado de Manchay- Pachacamac, año 2019. Objetivo especifico • Realizar el estudio de mecánica de suelos a fin de conocer las propiedades y parámetros de resistencia del suelo. • Elaborar un modelo de la vivienda unifamiliar en el programa ETABS a fin de realizar un análisis sísmico. • Elaborar los planos a fin de construir la vivienda unifamiliar en Manchay. • Diseñar los elementos estructurales vigas y columnas a fin de estimar los materiales de la vivienda unifamiliar. • Elaborar la planificación de la construcción de la vivienda a fin de estimar el tiempo de construcción del proyecto. 3.5 Justificación e importancia Justificación práctica Esta investigación es muy importante porque aportará a la comunidad de Manchay la construcción de más viviendas seguras y sismorresistentes de concreto armado. lo cual servirá para que se evite las fallas parciales o totales de las columnas y vigas de la vivienda ante un evento sísmico. De esta manera se beneficiará las personas que viven dentro de la vivienda unifamiliar y también los vecinos que tienen viviendas o terrenos. Y en un futuro, dicho proyecto de vivienda será uno de los modelos de construcción. Además, este estudio ayudará a las personas a construir más viviendas ya sean similares o diferentes que sean mucho más sostenible y seguro. Justificación metodológica Esta sección es muy importante porque va a ofrecer un proyecto de una vivienda unifamiliar con su respectivo estudio de suelos y diseño de sus planos, lo cual se constituye como un aporte pionero a la ingeniería peruana, ya que en el país recientemente se ha iniciado la elaboración de proyectos para la obtención del grado de bachiller. Por lo tanto, este estudio va a servir como referente para futuras investigaciones.
  • 13.
    13 4. PLAN DEMETODOLOGÍA DE TRABAJO La metodología que se utilizó para realizar el presente proyecto de tesina fue de la siguiente manera. 4.1 Búsqueda de información Se realizó una búsqueda exhaustiva de las bases teóricas de las diferentes ramas de la ingeniería civil, tales como: Estructuras, Geotecnia, Gestión de proyectos y entre otros. 4.2 Visita a campo Ya teniendo la información necesaria, se realizó la visita a campo (área de estudio) para realizar calicatas y extraer muestras de suelo con la finalidad de realizar un estudio de mecánica de suelos. 4.3 Ensayos en el laboratorio Con la muestra de suelo extraída, se realizaron ensayos en el laboratorio de la USIL, tales como: El ensayo del peso volumétrico, el análisis granulométrico, clasificación de los suelos, determinación de cantidad de humedad y entre otros. 4.4 Procesamiento de información Después de ensayar en el laboratorio, se llenan los formatos de los diferentes ensayos y se realizó los trabajos de gabinete con los datos obtenidos. 4.5 Análisis y resultados Con los datos se realizaron los cálculos respectivos y se analizaron cada uno de los resultados a fin de verificar según la norma correspondiente y luego validar los cálculos. Luego de tener los resultados, se realizó el modelo y el diseño respectivo de la edificación unifamiliar. Finalmente, se costeó con los metrados para determinar el presupuesto del proyecto y se realizó el cronograma de ejecución.
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    14 5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS OE.1Obras provisionales, trabajos preliminares, seguridad y salud OE.1.1 Obras provisionales y trabajos preliminares OE.1.1.1 Construcciones provisionales OE.1.1.1.1 Almacenes (m2) Con el fin de acopiar los materiales y equipos requeridos en la ejecución de la obra. Es un ambiente de 20 m2 con la siguiente estructura: muros de madera machihembrada con puertas y ventanas, techo de calamina ondulada y losa de concreto simple. OE.1.1.1.2 Servicios higiénicos (m2) De acuerdo con la Norma Técnica de metrados para edificaciones, esta partida incluye los aparatos e instalaciones necesarios para el aseo e higiene del personal, por lo cual se cuenta con dos contenedores que serán ubicados en un espacio de 6m2 . OE.1.1.2 Instalaciones provisionales OE.1.1.2.1 Energía eléctrica para la construcción (Glb) Esta partida comprende la conexión e instalación provisional de energía eléctrica en la obra, para ello se requiere un tablero y líneas de distribución. También considera el consumo y mantenimiento de esta instalación. OE.1.1.2.2 Agua para la construcción (Glb) Esta partida tiene en cuenta la instalación y conexión de agua para la construcción, considera también las diversas construcciones, instalaciones, equipos y el personal necesario que requiera la obra. OE.1.1.3 Trazos niveles y replanteo OE.1.1.3.1 Trazo y replanteo preliminar (m2) Esta partida consiste en la realización de los trabajos topográficos necesarios para la nivelación del terreno, donde se utilizará el equipo de nivel de ingeniero. Los niveles y cotas de referencia indicados en los planos se fijarán de acuerdo con estos, los puntos de referencia deben ser fácilmente localizables para cualquier replanteo durante y posterior a la obra. OE.1.1.3.2 Trazo y replanteo durante el proceso (m2) En esta partida se deben realizar los trabajos de control topográfico durante el proceso de ejecución de la obra. Se debe mantener los puntos de referencia como las estacas para realizar el control de altimetría y planimetría de los módulos a construir. Los puntos de referencia deben ser fácilmente localizables para verificar los niveles y ejes durante el proceso de construcción. OE.1.2 Seguridad y salud
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    15 OE.1.2.1 Elaboración, implementacióny administración del plan de seguridad y salud en el trabajo (Glb) De acuerdo con la Norma técnica de Metrados para edificaciones, esta partida comprende todas las actividades y recursos que correspondan al desarrollo, implementación y administración del plan de seguridad y salud en el trabajo, es decir también se tiene se considera a los profesionales encargados de elaborar dicho plan. OE.1.2.1.1 Equipos de protección individual (Glb) Esta partida comprende los equipos de protección individual que debe utilizar el personal en obra, por lo tanto, se considera los siguientes equipos: casco de seguridad, gafa de acuerdo con la actividad, guantes de acuerdo a la actividad, botas con punta de acero, protectores de oído, respiradores, arnés de cuerpo entero y línea de enganche. OE.1.2.1.2 Equipos de protección colectiva (Glb) Esta partida comprende todos los elementos y equipos que deben ser instalados en obra para la protección colectiva de los trabajadores y el público en general de los peligros existentes en las áreas de trabajo. Esta partida considera los siguientes elementos: acordonamiento para limitación de áreas de riesgo, tapas para aberturas en losas de piso, sistemas de líneas de vida horizontales y verticales y puntos de anclaje. OE.1.2.1.3 Señalización temporal de seguridad (Glb) En esta partida se considera todas las señales de advertencia, prohibición, información, de obligación y todos aquellos carteles utilizados en las áreas de trabajo, con la finalidad de informar tanto al personal de obra como al público en general sobre los riesgos, indicados en los carteles, en las áreas de trabajo. Se realiza la instalación de estos carteles al interior y en áreas perimetrales de la obra. También, se considera los siguientes elementos: Cintas de señalización, luces estroboscópicas y los carteles de promoción de la seguridad. OE.1.2.1.4 Capacitación en seguridad y salud (Glb) Esta partida cumple con los objetivos planteados en el plan de seguridad en el trabajo, por lo que comprende todas las charlas y actividades de sensibilización dirigidas al personal de obra, así como: charlas de inducción para el personal nuevo, charlas de sensibilización y charlas de instrucción. OE.1.2.2 Recursos para respuestas ante emergencias en seguridad y salud durante el trabajo (Glb) La presente partida tiene la finalidad de atender accidentes en la obra con daños personales y/o materiales, para lo cual cuenta con el siguiente equipamiento: botiquines y extintores.
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    16 OE.2 Estructuras OE.2.1 Movimientode tierras OE. 2.1.1 Excavaciones OE.2.1.1.1 Excavación de zanjas para cimientos (m3) OE.2.1.1.2 Excavación de zanjas para zapatas (m3) El fin de esta partida consiste en la remoción de todo material, de cualquier naturaleza, necesaria para preparar los espacios para la ejecución del vaciado de concreto en cimientos corridos y vigas de cimentación. Esta se hará respetando las dimensiones indicadas en los planos y hasta el nivel indicado en los mismos. Los materiales para utilizar en las excavaciones serán las herramientas manuales como las barretas, picos, palas, los cuales deberán estar en perfectas condiciones de uso. Modo de ejecución de la partida • Se debe tener en cuenta la profundidad de la red pública de desagües, vías, veredas y otros para determinar el nivel base. Además, para que la construcción quede por encima de esos niveles. • La excavación de las zanjas se realiza de acuerdo con el trazo, respetando los anchos y profundidades indicados en los planos. • Las paredes de las zanjas, en todas las excavaciones, deben ser verticales y el fondo de la zanja debe quedar limpio y nivelado. • Si las paredes laterales de la zanja no fuesen verticales o presentaran inclinaciones pronunciadas debido a problemas de desmoronamiento, se debe utilizar encofrados laterales que evitarán el consumo en exceso del concreto. • El fondo de la zanja es el que soporta todo el peso de la edificación, por lo tanto, hay que procurar que quede plano y compacto. Para esto, el fondo de la zanja debe ser humedecido y después compactado con la ayuda de un pisón. Si existiera demasiado desnivel, se podrá nivelar con mezcla pobre. • El material excavado se ubicará a una distancia mínima de 60 cm del borde de la zanja. De esta manera, no causamos presiones sobre las paredes, las cuales podrían causar derrumbamientos. • Finalmente, después de haber seleccionado el material útil para rellenos u otros usos dentro de la obra, se realizará la eliminación. Ésta se hará solo en lugares autorizados.
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    17 OE. 2.1.2 Rellenos OE.2.1.2.1Relleno compactado con equipo material propio (m3) Para la ejecución de esta partida el material del relleno estará libre de material orgánico y de cualquier otro material comprimible. Podrá emplearse el material excedente de las excavaciones siempre que cumpla con los requisitos indicados en el estudio de mecánica de suelos. OE. 2.1.3 Eliminación de material excedente OE.2.1.3.1 Eliminación de material excedente (m3) En esta partida todo el material precedente de las excavaciones que no sea adecuado o que no se requiera para los rellenos o nivelación, será removido del terreno por construir. Para medir el volumen de material excedente de excavaciones, será igual a la diferencia entre el volumen excavado, menos el volumen de material utilizado en el relleno. Esta diferencia se tendrá que afectar por el factor de esponjamiento de acuerdo con el tipo de suelo. En el proyecto se consideró un factor de esponjamiento E= 1.25 debido a las características del suelo. OE. 2.1.4 Nivelación interior y apisonado OE.2.1.4.1 Nivelación con plancha compactadora (m2) El fin de esta partida consiste en dar un acabado final de la superficie, una vez que las actividades de corte y relleno estén sustancialmente concluidas en el área respectiva. Todo material blando e inestable de la superficie rasante que no sea posible compactar o que no sirva, será removido. Asimismo, si durante la ejecución se presentasen imperfecciones, depresiones, etc. serán repuestas con material adecuado, y se perfilará adecuadamente de acuerdo con los alineamientos del eje y de la sección transversal correspondientes. El riego de agua será hasta lograr la humedad óptima requerida para su correcta compactación. OE.2.2 Obras de concreto simple OE.2.2.1 Cimientos corridos C:H = 1:10 + 35%P.G. (m3) Esta partida re refiere al vaciado de concreto ciclópeo C.H. 1:10 (cemento – hormigón), con 30% de piedra grande (T. máx. 6”), dosificación que deberá respetarse según las especificaciones mostradas en los planos de estructuras. Únicamente se procederá al vaciado cuando se haya verificado la exactitud de la excavación, como producto de un correcto replanteo. No se requiere encofrado siempre y cuando el terreno lo permita, es decir que no produzca derrumbes. La calidad y las especificaciones técnicas de los materiales se encuentran detalladas en especificaciones de los materiales. Una consideración constructiva es dejar listas las instalaciones sanitarias de la vivienda a construir, antes de vaciar los cimientos.
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    18 OE.2.2.2 Falsa zapata OE.2.2.2.1Falsa zapata concreto C:H = 1:12+ 30%P.G. (M3) Esta partida re refiere al vaciado de concreto ciclópeo C.H. 1:10 (cemento – hormigón), con 30% de piedra grande (T. máx. 6”), dosificación que deberá respetarse según las especificaciones mostradas en los planos de estructuras. Únicamente se procederá al vaciado cuando se haya verificado la exactitud de la excavación, como producto de un correcto replanteo. No se requiere encofrado siempre y cuando el terreno lo permita, es decir que no produzca derrumbes. La calidad y las especificaciones técnicas de los materiales se encuentran detalladas en especificaciones de los materiales. OE.2.2.3 Falso piso mezcla C:H 1:8 E= 4” (M2) Todos los ambientes llevarán falso piso con los espesores indicados en los planos de arquitectura. La dosificación será de C:H 1:8 (cemento-hormigón) con 25% de piedra mediana o según indicación en los gráficos respectivos. La subrasante deberá prepararse limpiándola y nivelándola de acuerdo a las recomendaciones del estudio de suelos. Para el vaciado deberá tenerse en cuenta las especificaciones de colocación del concreto, la superficie del falso piso deber ser plana y compactada, capaz de poder recibir los acabados de piso que indiquen los planos. Una vez vaciada la mezcla sobre el área de trabajo, se nivelará y apisonará la superficie con regla de madera en bruto para lograr una superficie plana, rugosa y compacta. El falso piso deberá vaciarse después de los sobrecimientos. OE.2.3 Obras de concreto armado OE.2.3.1.1 Zapatas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.2.1 Sobrecimiento reforzado concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.3.1 Placas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.4.1 Columnas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.5.1 Vigas de concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.6.1 Losas macizas concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.7.1 Losas aligeradas concreto f’c = 210 kg/cm2 (M3) OE.2.3.8.1 Cisterna subterránea f’c= 280 kg/cm2 (M3) Esta especificación se refiere al concreto usado como material estructural y norma su producción y colocación, las especificaciones de los materiales y pruebas de resistencia para su aceptación se detallarán más adelante en la memoria de calidades y especificaciones de los materiales. Materiales Los materiales que concreto son: • Concreto Portland tipo I
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    19 • Concreto Portlandtipo V (Cisterna Subterránea) • Agregado fino • Agregado grueso • Agua • Agregado para concreto ciclópeo Producción y colocación del concreto El concreto será mezcla de agua, cemento, arena y piedra; preparada en una máquina mezcladora mecánica, dosificándose estos materiales en proporciones necesarias capaz de ser colocada sin agregaciones, a fin de lograr las resistencias especificas una vez mezclados. Los diseños de mezcla están respaldados por ensayos efectuados en laboratorios competentes, estos deben indicar las proporciones, tipo de granulometría de los agregados, calidad en tipo y cantidad de cemento a usarse, dicha dosificación debe ser en peso; así como también la relación agua cemento. Este diseño se debe trabajar en base a los resultados obtenidos en el laboratorio siempre y cuando cumplan las normas establecidas. La colocación de concreto se realizará a una velocidad y sincronización adecuada que permita un vaciado uniforme, con esto se garantiza la integración entre el concreto colocado y el que se está colocando, especialmente en las zonas que están entre barras de acero de refuerzo; el concreto que este parcialmente endurecido o contaminado no se colocará. Deberá evitarse la segregación debida al manipuleo excesivo, las proporciones superiores de muro y columnas deberán ser llenados con concreto de asentamiento igual al mínimo permisible. Encofrado y desencofrado OE.2.3.2.2 Sobrecimiento reforzado encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.3.2 Placas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.4.2 Columnas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.5.2 Vigas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.6.1 Losas macizas encofrado y desencofrado (M2) OE.2.3.7.1 Losas aligeradas concreto encofrado y desencofrado (M2)
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    20 OE.2.3.8.1 Cisterna subterráneaencofrado y desencofrado (M2) En esta partida los encofrados se refieren a la construcción de formas temporales para contener el concreto de modo que éste al endurecer, tome la forma que se estipule en los planos respectivos, tanto en dimensiones como en su ubicación en la estructura. El encofrado a usarse deberá estar en óptimas condiciones garantizándose con éstos, alineamiento, idénticas secciones, economía, etc. El encofrado podrá sacarse a los 4 días de haberse llenado el elemento. Luego del fraguado inicial, se curará éste por medio de constantes baños de agua tres días como mínimo. Los encofrados deberán ser construidos de acuerdo a las líneas de la estructura y apuntados sólidamente para que conserven su rigidez. Antes de depositar el concreto, los encofrados deberán ser convenientemente humedecidos y sus superficies interiores recubiertas adecuadamente con aceite, grasa o jabón para evitar la adherencia del mortero. Antes de depositar el concreto, los encofrados deberán ser convenientemente humedecidos y sus superficies interiores recubiertas adecuadamente con aceite, grasa o jabón para evitar la adherencia del mortero. El desencofrado deberá hacerse gradualmente, estando prohibido las acciones de golpes, forzar o causar trepidación. Los encofrados puntuales deben permanecer hasta que el concreto adquiera la resistencia suficiente para soportar con seguridad las cargas y evitar la ocurrencia de deflexiones permanentes no previstas, así como para resistir daños mecánicos tales como resquebrajaduras, fracturas, hendiduras o grietas. En caso de concreto normal consideren los siguientes tiempos mínimos para desencofrar: A. Columnas, muros. Costado de vigas y zapatas 2 días. B. Fondo de losas de luces cortas 10 días C. Fondo de vigas de gran luz y losas sin vigas 21 días D. Fondo de vigas de luces cortas 16 días E. Ménsulas o voladizos pequeños 21 días
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    21 Acero OE.2.3.1.2 Zapatas -acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.2.3 Sobrecimiento reforzado - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.3.3 Placas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.4.3 Columnas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.5.3 Viga - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.6.3 Losas macizas - acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.7.3 Losas aligeradas acero fy = 4200 kg/cm2 (KG) OE.2.3.8.3 Cisterna subterránea fy = 4200 kg/cm2 (KG) El acero de refuerzo está especificado en los planos por su esfuerzo de fluencia (fy) y deberá ceñirse además a las normas indicadas, el Acero deberá cumplir con la norma ASTM-615. Se deberán respetar los diámetros de todos los aceros estructurales especificados en los planos, cuyo peso y diámetro deberá ser de acuerdo a las Normas. Gancho Estándar a. En barras longitudinales: − Doblez de 180º más una extensión mínima de 4 db, pero no menor de 6.5 cm. al extremo libre de la barra. − Doblez de 90º más una extensión mínima de 12 db al extremo libre de la barra. b. En Estribos: − Doblez de 135º más una extensión mínima de 10 db al extremo libre de la barra. En elementos que no resisten acciones sísmicas, cuando los estribos no se requieran por confinamiento, el doblez podrá ser de 90º o 135º más una extensión de 6 db. Colocación del refuerzo El refuerzo se colocará respetando los recubrimientos especificados en los planos. El refuerzo deberá asegurarse de manera que durante el vaciado no se produzcan desplazamientos que sobrepasen las tolerancias permisibles. La posición de las varillas de refuerzo, tanto longitudinal como transversal no deberá diferir en más de 1 cm respecto a lo indicado en planos. En los planos estructurales se encuentran detallados los límites de espaciamiento de acuerdo a los diámetros de acero, también, para el metrado de acero longitudinal y transversal es importante tomar en cuenta los recubrimientos especificados en los planos de estructuras
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    22 Otros OE.2.3.7.4 Losa aligerada– Ladrillo hueco 20X30X30 (UND) Esta partida corresponde a la habilitación y colocación de ladrillos huecos para lo cual se emplearán ladrillos de las siguientes dimensiones 20X20X30, con el fin de formar las viguetas en las losas aligeradas. OE.2.4 Estructuras metálicas OE.2.4.1 Columna OE.2.4.1.1 Montaje (UND) El fin de esta partida es realizar el montaje de las columnas metálicas según los alineamientos y niveles indicados en los planos. Los tipos de perfiles y clases de aceros serán los indicados en los planos de detalles. Los aceros empleados no deben haber sufrido dobladuras ni calentamientos. Ningún elemento metálico deberá sufrir accidentes mecánicos o químicos antes, después o durante el montaje. OE.2.4.2 Escalera OE.2.4.2.1 Montaje (UND) El fin de esta partida es realizar el montaje de la escalera metálica según los alineamientos y niveles indicados en los planos. 6. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON LAS RESTRICCIONES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO El presente proyecto de diseño de una vivienda unifamiliar, cuenta con las exigencias mínimas que tienen que cumplirse de acuerdo a las normas técnicas nacionales, ya que, el diseño se elaboró en base al proyecto de una vivienda unifamiliar diseñada por el Ingeniero Estructural José Alberto Martínez, quien, nos brindó la información necesaria y asesoró para hacer las modificaciones requeridas a los planos estructurales de modo que cumplan con los requerimientos de la propietaria y sobre todo que la vivienda diseñada cumpla con las normas técnicas de nuestro país, por lo cual, así como se mostrará a partir del siguiente capítulo, se pre dimensiono y diseño los elementos estructurales de la vivienda de modo que se asegure que cumplan con las resistencias requeridas y también se hizo un análisis sísmico de la vivienda siguiendo las indicaciones de la Norma E.030. Las memorias de cálculo presentadas en los siguientes capítulos mostrarán cuales fueron y como se realizaron los cálculos que respaldan el diseño de la presente vivienda unifamiliar, dando conformidad a que si se cumple con los requerimientos que son exigidos tanto por la propietaria como por las Normas que regulan el diseño de edificaciones en nuestro país.
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    23 Cabe mencionar quela arquitectura del presente proyecto también se basó en el proyecto del Ingeniero José Alberto Martínez, la arquitectura del proyecto base fue elaborada por el Arquitecto Fernando Muro Baron. Sin embargo, tal como se muestran en los planos de este informe, la arquitectura sufrió varias modificaciones, principalmente por el área del terreno disponible para la construcción y los requerimientos de la propietaria. 7. RESUMEN DE CUMPLIMIENTO CON ESTÁNDARES DE DISEÑOS NACIONALES E INTERNACIONALES (NORMATIVIDAD) En todo el proceso de análisis y diseño de la edificación se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): 7.1 Metrado de cargas Norma E.020 Para el diseño y análisis de esta edificación, de acuerdo con el alcance de la norma, las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas cargas actuarán en las combinaciones dadas por esta norma y no deben causar esfuerzos ni deformaciones que excedan los señalados para cada material estructural en su norma de diseño específica. La determinación de las cargas actuantes se hará de acuerdo con lo indicado en esta normar. Siendo las siguientes: Carga muerta: Para cuantificar esta carga la Norma indica que se considerará el peso real de los materiales que conforman y de los que deberá soportar la edificación, esta carga se calcula en base a los pesos unitarios de los materiales. Carga viva: La Norma brinda una tabla con valores mínimos de carga viva repartida, de acuerdo al tipo de ocupación o uso. Para el diseño de esta edificación unifamiliar se consideró: Tabla 1: Carga mínima viva repartida Ocupación o uso Cargas repartidas kg/cm2 Viviendas 200 Corredores y escaleras 200
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    24 7.1.2.1 Distribución decargas a) Distribución de cargas verticales: La distribución de las cargas verticales a los elementos de soporte se realizó mediante el método de áreas tributarias. b) Distribución de cargas horizontales: De acuerdo con la Norma, las cargas horizontales sobre la estructura se distribuyen a las columnas, pórticos y muros por los sistemas de pisos y techo que actúan como diafragmas horizontales. 7.2 Diseño sismorresistente Norma E.030 Basándonos en la presente Norma se realizó el análisis del proyecto planteado, considerando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso. Peligro sísmico: Conforme a esta Norma, para el análisis de una edificación se tiene que considerar • Zonificación: La zonificación está basada en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y otros. La vivienda analizada de acuerdo con su ubicación se encuentra en la zona 4, por lo cual le corresponde: 𝑍 = 0.45 • Categoría de la edificación: La estructura de este proyecto es una vivienda unifamiliar, por lo cual pertenece a la categoría de edificaciones comunes C y le corresponde el factor de uso 𝑈 = 1.0 • Condiciones geotécnicas y parámetros de sitio: Los perfiles del suelo se clasificaron tomando en cuenta la velocidad promedio de propagación de las ondas de corte y otros factores. La vivienda se ubicará sobre un perfil tipo S2: Suelos intermedios, por lo cual le corresponde los siguientes factores: 𝑆 = 1.05 𝑇𝑠 = 0.6 𝑇𝐿 = 2.0 • Factor de amplificación sísmica: Su valor depende de las características del sitio 7.3 Concreto Armado Norma E.060 El análisis, diseño, los materiales, la construcción, el control de calidad de estructuras de concreto armado y simple se realizó considerando los requisitos y exigencias de la norma vigente NTP E.060.
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    25 Las especificaciones técnicasya brindadas se basaron en los capítulos 3,4, 5 y 6 de esta Norma. 7.4 Suelos y cimentaciones Norma E.050 De acuerdo con esta norma se realizó los estudios de mecánica de suelos, con el fin de obtener los datos necesarios para el diseño de la cimentación y calcular la profundidad de desplante de cimentación. La técnica de exploración aplicada en este proyecto fue la calicata, que consiste en realizar una excavación que permite la observación directa del terreno, toma de muestras y permite realizar ensayos in situ (Cono de arena para determinar la densidad natural del terreno).
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    26 8. JUEGO DEPLANOS CONSTRUCTIVOS. 8.1 Plano de ubicación y localización Fig. N° 1: Plano de ubicación del proyecto de edificación unifamiliar Fuente: Elaboración propia
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    27 8.2 Plano dearquitectura
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    44 8.6 Memoria decálculos MEMORIA DESCRIPTIVA PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 CLIENTA: TORRES ARANDO SANDRA JANET DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA SEPTIEMBRE 2019
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    45 Proyecto CapStone La edificaciónpropuesta (casa de 2 pisos) es configuración estructural regular en planta, y está destinada al uso de vivienda. Esta será construida en el Centro Poblado Rural “C.P.R Huertos De Manchay Sector K Mz. K-17 Lt. 13” sobre un suelo intermedio denso. Alcance El presente estudio pretende describir el Proyecto CapStone para una Edificación Unifamiliar que será construida en Manchay. Como se menciona en el inciso 3.2, Delimitación de la Investigación, tanto la Arquitectura como la Estructura fueron adaptadas a las dimensiones y condiciones de un lote sin construir en el Centro Poblado Rural “Huertos de Manchay”, para ello, se tomó como referencia los planos de Arquitectura y Estructuras del Proyecto "Casa Ruiz Bustamante” ubicado en Portobello – Piura, el cual fue diseñado y verificado por el Ingeniero Estructural José Alberto Acero Martínez (C.I.P. 80207). En la presente, se hace una comparación entre la disposición geométrica de la Arquitectura del Proyecto CapStone y el Proyecto Original “Casa Ruiz Bustamante” (tomado como una especie de “Guía”). Así mismo, el Diseño Estructural del Proyecto Preexistente fue adaptado, modificado y mejorado a las condiciones del Proyecto CapStone tomando en consideración el costo y tiempo de ejecución. Esta Edificación Unifamiliar en Manchay difiere en aspectos importantes como: La tipología del suelo de cimentación (capacidad portante), el Sistema Resistente a cargas laterales (perpendicular a la fachada) conformado por Muros de Albañilería Confinada en el perímetro, el área construida (300 m2), con ancho de 10 metros (incluyendo la junta sísmica), y una longitud de 30 metros (incluyendo la junta sísmica). Los cambios adicionales se podrán distinguir en las Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12.
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    46 Análisis Comparativo entreel Proyecto CapStone y el Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante” En cuanto a su Arquitectura, la edificación del presente Proyecto CapStone se representa en las Figuras 1, 2, 3 y 4, y de ellas se puede observar que la edificación es regular en planta con un ancho de 10 metros (incluyendo la junta sísmica). En el segundo piso no se observan agujeros entre los ejes A y B (ver Figuras 3 y 4). La edificación del presente proyecto cuenta con un área techada en planta de 300 m2, en el primer nivel. El segundo nivel se encuentra reducido por el frente y desde el eje 9. Como se observa en las Figuras 9 al 12, la edificación antecedente o Preexistente tiene un ancho de 16 metros, es decir, se extiende hasta el eje E, y su área techada en el primer nivel es de 400 m2, pero en condición totalmente irregular (ver Arquitectura adjunta). En cuanto a la Estructura, la edificación del Proyecto CapStone desarrolla muros de albañilería confinada en sus 2 extremos (ejes A al D), que se extienden hasta el techo del segundo nivel. El Proyecto Antecedente “Casa Ruiz Bustamante”, desarrollado por el Ing. Estructural José Acero Martínez, no tiene área techada en el área comprendida por los ejes A y B. El eje D es a “Cielo Abierto”, debido a que esta edificación cuenta con una Piscina y el Proyecto CapStone no. Debido a los cambios en las condiciones de cimentación, su rediseño y verificación para el Proyecto CapStone fue necesaria. Se tomó en consideración la nueva capacidad portante calculada en el Estudio de Mecánica de Suelos adjunto.
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    47 Figura 1. Vistade la Primera Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
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    48 Figura 2. Vistade la Primera Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
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    49 Figura 3. Vistade la Segunda Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
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    50 Figura 4. Vistade la Segunda Planta de Arquitectura del Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
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    51 Figura 5. ConfiguraciónEstructural del Primer Techo – Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
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    52 Figura 6. ConfiguraciónEstructural del Primer Techo – Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
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    53 Figura 7. ConfiguraciónEstructural del Segundo Techo – Proyecto CapStone (ejes 1 al 4)
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    54 Figura 8. ConfiguraciónEstructural del Segundo Techo – Proyecto CapStone (ejes 5 al 9)
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    55 Figura 9. ConfiguraciónEstructural del Primer Techo – Proyecto Antecedente (ejes 1 al 4)
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    56 Figura 10. ConfiguraciónEstructural del Primer Techo – Proyecto Antecedente (ejes 5 al 9)
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    57 Figura 11. ConfiguraciónEstructural del Segundo Techo – Proyecto Antecedente (ejes 1 al 4)
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    58 Figura 12. ConfiguraciónEstructural del Segundo Techo – Proyecto Antecedente (ejes 5 al 9)
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    59 8.7 Memoria decálculos diseño estructural MEMORIA DE CÁLCULO PARA CIMENTACIONES PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA MAYO 2019
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    60 Generalidades Como se recomiendaen el Estudio de Mecánica de Suelos, es posible hacer uso de zapatas aisladas, conectadas y cimentaciones corridas con una profundidad de desplante mínimo de 1.50 metros. Debido a que las zapatas aisladas tienden a ser más sensibles a las cargas y momentos, se presenta su diseño con las dimensiones mínimas requeridas. Cargas de Diseño Conservador Tabla 2: Cargas de diseño Cargas Verticales: Momentos en “X”: Momentos en “Y”: Pcm (Tonf): 22.20 Mcmx (Tonf-m): 2.16 Mcmy (Tonf-m): 0.06 Pcv (Tonf): 3.74 Mcvx (Tonf-m): 0.35 Mcvy (Tonf-m): 0.0027 Pcsx (Tonf): 0.0061 Mcsx (Tonf-m): 0.0135 Mcsy (Tonf-m): 0.0257 Pcsy (Tonf): 0.1135 Diseño de la Zapata Aislada Con las cargas indicadas anteriormente, se diseña una zapata aislada de concreto armado, considerando una columna centrada con dimensiones de 35x35 cm (pedestal). Como datos adicionales para el diseño de esta, se tienen: Tabla 3: Parámetros Parámetro: Valor: 𝛔𝐚𝐝𝐦. (Esfuerzo Admisible para Df = 1.5 mts.) 2.71 Kgf/cm2 f’cz (Resistencia a la Compresión del Concreto en la Zapata): 210 Kgf/cm2 fy (Esfuerzo de Fluencia del Acero de Refuerzo en la Zapata): 4200 Kgf/cm2 𝛒𝐦𝐢𝐧𝐭 (Cuantía Mínima del Acero de Refuerzo en Tracción): 0.18 % ∅𝐟𝐥𝐞𝐱𝐢ó𝐧 (Factor de Reducción para Diseño por Flexión): 0.9 ∅𝐜𝐨𝐫𝐭𝐞 (Factor de Reducción para Diseño por Cortante): 0.85 ∅𝐚𝐩𝐥𝐚𝐬𝐭𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 (Factor para Diseño por Aplastamiento): 0.7 8.7.3.1 Pre-Dimensionamiento de la Zapata Aislada La zapata aislada se pre-dimensiona con las cargas por servicio (Norma E.060), usándose la siguiente fórmula: Área de la Zapata ≈ 1.075(Pcm + Pcv) 0.9σadm. = 1.1433 m2
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    61 Entonces, tanto lalongitud como el ancho de la zapata serán: L = √Área de la Zapata ≈ 110 cms. B = L − h(peralte de la columna) + b(base de la columna) = 110 cms. 8.7.3.2 Verificación de las Excentricidades: Para B = 1.25 m y L = 1.25 m, Zapata Cuadrada, las excentricidades calculadas son: ex1 = ( Mcmx + Mcvx Pcm + Pcv ) = 9.68 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey1 = ( Mcmy + Mcvy Pcm + Pcv ) = 0.24 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ex2 = ( Mcmx + Mcvx + Mcsx Pcm + Pcv + Pcsx ) = 9.73 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey2 = ( Mcmy + Mcvy Pcm + Pcv + Pcsx ) = 0.24 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ex3 = ( Mcmx + Mcvx Pcm + Pcv + Pcsy ) = 9.63 cms < L 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) ey3 = ( Mcmy + Mcvy + Mcwy Pcm + Pcv + Pcsy ) = 0.34 cms < B 6 = 20.83 cm (OK, CUMPLE) 8.7.3.3 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo Por razones de equilibrio, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ1 deberá cumplir lo siguiente: σ1 = (1.075)(Pcm + Pcv) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy) B2. L σ1 = 25.75 Tonf m2 σ1 < σadm = 27.1 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.4 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo (Sismo en “X”) Por razones de equilibrio en Sismo, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de 1.3 por la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ2 deberá cumplir lo siguiente: σ2 =
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    62 (1.075)(Pcm + Pcv+ Pcsx) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx + Mcsx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy) B2. L σ2 = 25.80 Tonf/m2 σ2 < 1.3σadm. = 35.23 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.5 Verificación de los Esfuerzos en el Suelo (Sismo en “Y”) Por razones de equilibrio en Sismo, ningún punto de la zapata debe estar sometida a esfuerzos mayores al valor de 1.3 por la capacidad portante del suelo (resistencia máxima admisible para el terreno de fundación). Entonces, σ3 deberá cumplir lo siguiente: σ3 = (1.075)(Pcm + Pcv + Pcsy) B. L + 6. (Mcmx + Mcvx) B. L2 + 6. (Mcmy + Mcvy + Mcwy) B2. L σ3 = 25.91 Tonf/m2 σ3 < 1.3σadm. = 35.23 Tonf/m2. (OK, CUMPLE). 8.7.3.6 Esfuerzo Último de Diseño: El Esfuerzo Último de Diseño será el mayor valor entre: 1.55σ1 = 39.91 Tonf/m2 1.25σ2 = 32.24 Tonf/m2 1.25σ3 = 32.38 Tonf/m2 ∴ σult. = 39.91 Tonf/m2 (el mayor valor) 8.7.3.7 Diseño por Punzonamiento: La fuerza cortante total resistente, alrededor del perímetro crítico de la columna o pedestal, deberá ser mayor a la fuerza cortante última: Vu = σult(Azap. −(b + d). (h + d)) ≤ Mín ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟎. 𝟓𝟑)(𝟏 + 𝟐 𝛃 )√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟎. 𝟐𝟕)( 𝛂𝐬. 𝐝 𝐛𝐨 + 𝟐)√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 ∅𝐕𝐜 = ∅(𝟏. 𝟎𝟔)√𝐟′𝐜(𝐛𝐨)𝐝 Donde: b = 35 cms. (pedestal de la columna metálica) h = 35 cms. (pedestal de la columna metálica) bo = 2b + 2h + 4d αs = 40 (Zapata Centrada)
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    63 Para que Vusea menor o igual a ∅Vc, se propone un peralte efectivo d = 40 cms. (El mínimo indicado por la Norma E.060). Entonces, se tiene los valores: Vu = σult(Azap. −(b + d). (h + d)) = 29.44 Tonf < ∅Vc = 156.68 Tonf (OK, CUMPLE) 8.7.3.8 Diseño por Flexión: Ya que se trata de una zapata aislada centrada, las separaciones entre las varillas del refuerzo longitudinal y transversal en tracción, para un mismo diámetro, serán las mismas. Entonces, se tiene: Flexión en “X” o “Y” a (altura en compresión de Whitney) = [d − √d2 − ( 2Mu ∅. 0.85. f′cz. B )] = 0.6339 cms. As = ( 0.85. f′ cz. B fy ) . [d − √d2 − ( 2Mu ∅. 0.85. f′cz. B )] ó [ 𝛒𝐦𝐢𝐧. (𝐁 ó 𝐋). 𝐝 (Cuantía Mínima)] Considerando la cuantía mínima del acero en tracción = 0.18%, 𝐀𝐬 = 𝟗. 𝟎 𝐜𝐦𝟐 (el mayor valor para el acero de refuerzo viene de la cuantía mínima) La Separación entre Varillas (en ambas direcciones) es = As(1 Varilla) As(Total) x[B ó L] ∴ Sep. (db = 5/8") = 25 cm
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    64 8.7.3.9 Verificación porAplastamiento: Para que no se produzca aplastamiento en el pedestal (soporte de la columna metálica), se deberá cumplir lo siguiente: Pu = 1.4Pcm + 1.7Pcv ≤ ∅Pn = (∅aplastamiento).0.85. f′ c. (Área del Pedestal) Pu = 37.44 Tonf ≤ (∅aplastamiento). Pn = 153.06 Tonf (¡OK, CUMPLE!) Resumen del Diseño de la Zapata Aislada: Tabla 4: Resultados de diseño de zapata aislada Resultado: Valor: Longitud Mínima Admisible (L): 125 cms. Ancho Mínimo Admisible (B): 125 cms. Peralte Total Mínimo (Hz): 50 cms. Diámetro del Refuerzo Longitudinal: 5/8” Diámetro del Refuerzo Transversal: 5/8” Separación de las Varillas de Refuerzo (al eje): 25 cms. Verificación del Aplastamiento en el Pedestal: No hay aplastamiento f´c (Resistencia del Concreto de la Zapata): 210 Kgf/cm2 Calidad del Cemento: Cemento Tipo I Profundidad de Desplante (Relleno): 1.50 mts. 8.7.4.1 Conclusiones ➢ La zapata de soporte para las columnas metálicas CM será una Aislada Centrada diseñada para resistir los efectos adversos de los sismos en ambas direcciones. Dentro de las consideraciones de diseño están: el diseño por punzonamiento, el diseño por flexión y la verificación por aplastamiento en la zapata. ➢ Se recomienda vaciar un solado de concreto pobre de 100 kg/cm2 . ➢ Usar Cemento Portland Tipo I.
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    65 8.8 Memoria decálculos diseño geotécnico y /o hidráulico ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS CON FINES DE CIMENTACIÓN PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA AGOSTO DEL 2019
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    66 Generalidades El presente InformeTécnico desarrolla el estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación, para el Proyecto CapStone “ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR DE DOS PISOS”. Básicamente se trata del estudio de suelos en las zonas donde se emplazarán las estructuras que soporten las cargas del proyecto en mención, ya sean zapatas aisladas, zapatas conectadas y vigas de cimentación, cimientos corridos, etc., identificando los parámetros resistentes para los cálculos correspondientes. Objetivos del Estudio El presente estudio determinará las condiciones de Cimentación que representa el terreno de fundación destinados para el proyecto de construcción de la Obra. Se identificarán las propiedades y características del suelo sobre el cual se realizarán trabajos de excavación y la correspondiente ubicación de los elementos estructurales de cimentación en concreto armado. Para ello se realizará lo siguiente: ❖ Ejecución de 01 calicata hasta la profundidad de 1.50 m ❖ Extracción de 2 muestras alteradas y representativas de la estratigrafía ❖ Ejecución de ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos de las muestras alteradas ❖ Ensayo de Densidad en Campo del último estrato o el de mayor profundidad ❖ Evaluación del Perfil Estratigráfico ❖ Análisis de las Condiciones de Cimentación ❖ Conclusiones y Recomendaciones Ubicación y Descripción del Área de Estudio El terreno destinado al Proyecto se encuentra ubicado en el Centro Poblado Rural “Huertos de Manchay” Sector K Mz. K17 Lte. 13, Pachacámac, Lima.
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    67 Aspectos de Sismicidad Conformea lo mencionado en la Norma de Diseño Sismo-Resistente E.030, el país se encuentra dividido en las 4 zonas sísmicas siguientes: Figura 1. Mapa de Zonificación Sísmica del Perú Zona 4: Es la zona de más alta sismicidad. Comprende toda la costa peruana, de Tumbes a Tacna. Es la zona más afectada por los fenómenos telúricos. De acuerdo al mapa de Zonificación Sísmica del Perú, el área de estudio (ubicado en Pachacámac-Lima) pertenece a la Zona 4, correspondiéndole una Sismicidad Alta con intensidad mayor a VII en la escala modificada de Mercalli. Los registros históricos nos dan una aceleración de la gravedad en el suelo de hasta 0.45g (Factor de Zona).
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    68 Descripción de losEnsayos Realizados El estudio, tanto en campo como en laboratorio, se desarrolló de la siguiente manera: ❖ Ejecución de 01 calicata hasta la profundidad de 1.50 m. Excavación rectangular de 1.00 m x 1.50 m. ❖ Extracción de 2 muestras alteradas y representativas de la estratigrafía ❖ Ejecución de ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos de las muestras alteradas o Ensayo de Densidad en Campo del último estrato o el de mayor profundidad (Método del Cono de Arena – NTP 339.143) o Ensayo para la obtención de la Humedad Natural en laboratorio (NTP 339.127) o Ensayo de Granulometría por Tamizado (para clasificación SUCS) según la Norma NTP 339.128 o Ensayo de Corte Directo (aún en proceso) según la Norma NTP 339.171 ❖ Evaluación del Perfil Estratigráfico en campo Densidad In Situ Acorde al Método del Cono de Arena (NTP 339.143) la densidad natural obtenida es de 1.91 g/cm3 a 1.50 metros desde el terreno natural, obteniéndose que el material se encuentra semidenso, con mayor grado de compactación conforme se profundiza la excavación. Ver Anexo 4. Humedad Natural Se realizó el ensayo de humedad natural en laboratorio (NTP 339.127) de una muestra alterada extraída a 1.50 m. de profundidad, presentando un valor de 3.13%. Ver Anexo 5.
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    69 Granulometría El análisis granulométricopor tamizado se realizó en laboratorio presentándose los resultados en la Tabla 1. La muestra alterada fue de unos 8000 gramos en condición húmeda. Se desprecia la humedad de la fracción gruesa, considerándose un 3.13% de humedad para la fracción fina (pasante tamiz N°4). Ver Anexo 6. Tabla 5. Análisis Granulométrico de la fracción gruesa y fina en estado seco Tamiz: Malla (mm) Peso Retenido (g): % Retenido: % Retenido Acumulado % Pasa 1 1/2" 38.1 0.00 0.00 0.00 100.00 1" 25.4 406.00 5.17 5.17 94.83 3/4" 19 313.00 3.99 9.16 90.84 1/2" 12.7 710.00 9.04 18.20 81.80 3/8" 9.5 411.00 5.24 23.44 76.56 #4 4.76 1224.00 15.59 39.03 60.97 #10 2 1339.05 17.06 56.09 43.91 #20 0.84 941.56 11.99 68.08 31.92 #40 0.425 570.15 7.26 75.35 24.65 #60 0.25 328.42 4.18 79.53 20.47 #100 0.106 284.13 3.62 83.15 16.85 #200 0.075 339.05 4.32 87.47 12.53 FONDO 983.83 12.53 100.00 0.00 TOTAL: 7850.19 100.00 Corte Directo Debido a que el ensayo de Corte Directo está en proceso y el suelo en análisis no presenta cohesión o plasticidad, se considera un ángulo de fricción ∅ = 30° solamente. Este valor es propio de arenas limosas tipo SM. Ver Tabla 2. Tabla 6. Ángulos de fricción estándar para arenas en condición drenada Tipo de Arena Ángulo de Fricción en Condición Drenada "∅" en Estado Suelto "∅" en Estado Denso Arena uniforme con partículas redondeadas 27° 35°
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    70 Arena bien gradadacon partículas angulares 33° 45° Grava con Arena 35° 50° Arena Limosa (SM) 27° - 30° 30° - 34° Clasificación de Suelos Según la clasificación SUCS, el suelo en estudio es de tipo SM (Arena Limosa) debido a que la fracción fina (pasante la malla N°4) representa el 60.97% del total y el porcentaje de partículas más finas que la malla N°200 representa el 12.53%, ver Tabla 3. Tabla 7. Resumen de porcentajes por tamizado %Pasa N°200: 12.53 % Co (>=N°200): 87.47 % 50%Co: 43.73 % %Grava: 39.03 % SUELO: SM Perfil Estratigráfico del Suelo Según se pudo verificar en la excavación de la calicata, el terreno de fundación estaría compuesto por un único estrato de suelo tipo SM con un porcentaje significativo de gravas angulares (39.03%). Ver Figura 2.
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    71 Figura 2. ArenaLimosa (SM) con 39.03% de gravas angulosas Capacidad Portante Admisible De acuerdo a las características del subsuelo descritas anteriormente, se recomienda cimentar sobre el estrado de suelo semi denso (SM) a una profundidad mínima de 1.50 m. (Df = 1.50 m.) medido con respecto al nivel del terreno natural. La fórmula completa para falla general comprobada por Vesic (1980) para suelos densos está dada por la ecuación: 𝐪𝐮 = 𝐂. 𝐍𝐜. 𝐒𝐜. 𝐝𝐜. 𝐢𝐜 + 𝐪. 𝐍𝐪. 𝐒𝐪. 𝐝𝐪. 𝐢𝐪 + 𝟏 𝟐 𝛄. 𝐁. 𝐍𝛄. 𝐒𝛄. 𝐝𝛄. 𝐢𝛄 Donde: C: Coeficiente de Cohesión del Suelo (se considera nulo por la baja plasticidad que presenta) q: Esfuerzo en el fondo de la zapata 𝜸: Peso específico natural del suelo B: Ancho de la cimentación (se considerará un valor mínimo de 60 cm) Nc, Nq, Nγ : Factores de capacidad de carga Sc, Sq, Sγ : Factores de forma de la cimentación dc, dq, dγ : Factores de profundidad de la cimentación
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    72 ic, iq, iγ: Factores de inclinación de la carga Tabla 8. Factores para el cálculo de 𝐪𝐮 por falla general (∅ = 𝟑𝟎°, 𝐂 = 𝟎. 𝟎𝟎 𝐤𝐏𝐚) q = γ. Df = 2.865 Tonf/m2, γ = 1.91 Tonf/m3 Factores Cimentación Corrida (B = 40 cm) Cimentación Cuadrada (B = 150 cm) Nc 30.14 30.14 Nq 18.40 18.40 Nγ 22.40 22.40 Sc 1.00 1.61 Sq 1.00 1.58 Sγ 1.00 0.60 dc 1.31 1.40 dq 1.38 1.29 dγ 1.00 1.00 ic 1.00 1.00 iq 1.00 1.00 iγ 1.00 1.00 Luego, los valores de capacidad portante últimos 𝐪𝐮, son: 𝐪𝐮𝐥𝐭 = 𝟖𝟏. 𝟑𝟎 Tonf/m2 (Cimentación Corrida) 𝐪𝐮𝐥𝐭 = 𝟏𝟐𝟔. 𝟕𝟎 Tonf/m2 (Cimentación Cuadrada) Aplicando un Factor de Seguridad de F.S = 3 (Norma E.050), se tiene: 𝐪𝐚𝐝𝐦 = 𝐪𝐮𝐥𝐭 𝐅. 𝐒 ⁄ = 𝟐𝟕. 𝟏𝟎 Tongf/m2 = 𝟐. 𝟕𝟏 Kgf/m2 (Cimentación Corrida) 𝐪𝐚𝐝𝐦 = 𝐪𝐮𝐥𝐭 𝐅. 𝐒 ⁄ = 𝟒𝟐. 𝟐𝟑 Tonf/m2 = 𝟒. 𝟐𝟐 Kgf/m2 (Cimentación Cuadrada) Finalmente, la capacidad portante admisible es: 2.71 Kgf/cm2 (Menor Valor) 8.9 Tipo de cimentación El suelo está compuesto en su mayoría por Arenas Limosas (SM) con porcentaje considerable de partículas gruesas angulosas, por lo que presenta estabilidad cuando se encuentra en confinamiento. Por lo cual, se recomienda el uso de zapatas aisladas o zapatas conectadas.
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    73 Cálculo de Asentamientos Losasentamientos que se presentarán en el terreno de fundación son instantáneos, los cuales se producen durante la construcción, y no existirán asentamientos adicionales a largo plazo por consolidación. El asentamiento instantáneo se calcula por la siguiente ecuación: ∆= 𝐏. 𝐁. (𝟏 − 𝛍𝟐). 𝐈𝐏 𝐄 Donde: ∆: Asentamiento instantáneo 𝐏 = 𝟐𝟕. 𝟏 𝐓𝐨𝐧𝐟/𝐦𝟐 : Presión Uniforme de contacto en el fondo de cimentación (capacidad portante) 𝐁 = 𝟒𝟎𝟎 𝐦𝐦 : Ancho de la cimentación (en este caso se considera de la cimentación corrida) 𝛍 = 𝟎. 𝟑𝟎 : Coeficiente de Poisson para Arena Limosa (SM) 𝐈𝐏 = 𝟐. 𝟑𝟐: Factor de Forma (considerando una cimentación rígida) 𝐄 = 𝟏𝟒𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐧𝐟/𝐦𝟐: Módulo de Elasticidad promedio del suelo (SM) Entonces: ∆= 𝐏. 𝐁. (𝟏 − 𝛍𝟐). 𝐈𝐏 𝐄 = 𝟐𝟕. 𝟏 × 𝟒𝟎𝟎. (𝟏 − 𝟎. 𝟑𝟎𝟐). 𝟐. 𝟑𝟐 𝟏𝟒𝟎𝟎 ∆= 𝟏𝟔. 𝟑𝟓 𝐦𝐦 Finalmente, se calcula la distorsión considerando una distancia entre ejes de cimentación L = 9.75 metros: 𝛂 = ∆ 𝐋 = 16.35 mm 9750 mm = 1.677 × 10−3 < 𝟏 𝟓𝟎𝟎 (Límite de la Norma E. 050) Nivel Freático El Nivel Freático no fue alcanzado con la profundidad de la calicata ejecutada (Df = 1.50 m). Con ello podemos garantizar que el suelo no sufrirá problemas de asentamiento por saturación o problemas de licuación ante la presencia de un eventual sismo.
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    74 Conclusiones y Recomendaciones ❖El terreno de fundación está constituido por un suelo de tipo Arena Limosa (SM), presentándose un único estrato sin el alcance del nivel freático. ❖ La capacidad portante admisible del suelo de fundación es de 2.71 Kgf/cm2 ❖ Se recomienda cimentar la estructura a una profundidad de 1.50 metros o más. ❖ El tipo de cimentación recomendada por su economía es a base de zapatas aisladas y/o conectadas, pudiéndose utilizar cualquier otro tipo de cimentación según lo recomiende el Ing. Proyectista en estructuras, pero sin superar la capacidad portante admisible.
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    76 ANEXO N° 2 TOMADE MEDIDAS DE PROFUNDIDAD
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    77 ANEXO N° 3 CALICATAEXCAVADA HASTA LOS 1.50 METROS
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    8.10 Memoria decálculos diseño de infraestructuras y servicios (en el caso lo contempla el proyecto) MEMORIA DE DISEÑO ESTRUCTURAL PROYECTO CAPSTONE: “EXPEDIENTÉ TÉCNICO DE UNA EDIFICACIÓN UNIFAMILIAR EN MANCHAY” UBICACIÓN: C.P.R HUERTOS DE MANCHAY SECTOR K MZ. K-17 LT. 13 DISTRITO DE PACHACÁMAC PROVINCIA DE LIMA AGOSTO 2019
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    82 Descripción estructural La estructurapropuesta es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta, y está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y columnas de concreto y perfil metálico. Las dimensiones de las vigas, columnas y losas se observan en los planos adjuntos al presente proyecto. El Sistema Estructural y sus componentes en planta se muestran en las Figuras 1, 2, 3 y 4. La edificación será construida en el Centro Poblado Rural C.P.R Huertos De Manchay Sector K Mz. K-17 Lt. 13, y según la condición del suelo en la zona donde se proyectará la construcción, esta posee un suelo intermedio denso tipo S2 (Norma E.030). Figura 13. Configuración estructural del Primer Techo (Ejes 1 al 4)
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    83 Figura 14. Configuraciónestructural del Primer Techo (Ejes 5 al 9)
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    84 Figura 15. Configuraciónestructural del Segundo Techo (Ejes 1 al 4)
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    85 Figura 16. Configuraciónestructural del Segundo Techo (Ejes 5 al 9) Software de apoyo Las fuerzas y esfuerzos internos en los elementos estructurales (verticales u horizontales) generados por los movimientos sísmicos y las cargas verticales (entre otras) se estiman a través de un análisis estático matricial elástico desarrollado por Programas de Cómputo Avanzado como el Software Etabs o SAP2000. Se asume un sistema de cargas aplicado a la estructura en combinaciones para luego determinar los efectos más importantes sobre el Sistema Resistente.
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    86 Debido a lacomplejidad del Análisis Estructural mencionado, se hizo uso del Software Etabs 2016 Ultimate 16.2.1 lo que nos permitió conocer las fuerzas y esfuerzos en el Modelamiento Estructural (facilitado también por el Software). El diseño deberá ser manual por la variabilidad en cuanto a la Normativa y las limitaciones del Software. Para el cálculo de la cimentación se hizo uso de hojas de cálculo preparadas con el Software MathCad Prime V.4, en las cuales se introdujo las cargas resultantes del Análisis Estructural ejecutado por el Software Etabs. Características de los materiales estructurales ➢ Concreto Armado: Es el concreto que tiene acero de refuerzo distribuido en el elemento para que pueda resistir los esfuerzos a los que se encuentre sometido. Sus propiedades varían de acuerdo con el tipo de concreto y acero utilizado, para esta edificación se utilizó: Resistencia a la compresión: f'c = 210 kg/cm2 (valor mínimo estructural, Norma E.060) Módulo de Elasticidad: Ec =15,000 √f'c kg/cm2 =217,371 kgf/cm2 (Norma E.060) Módulo de Poisson: ν = 0.15; según Ottazzi (2015). ➢ Acero de Refuerzo: Debido a que el concreto tiene poca resistencia a la tracción se coloca acero en el concreto para que soporte estas tracciones, además contribuye a resistir la compresión y corte. El acero que se usa está conformado barras de acero corrugado de Grado 60. Las principales propiedades de estas barras son las siguientes: Límite de Fluencia: Fy = 4,200 kg/cm2 (ASTM A615) Módulo de Elasticidad: Es = 2'000,000 kg/cm2 (Norma E.060) ➢ Albañilería Estructural: Es la Albañilería reforzada con elementos de concreto armado en todo su perímetro, vaciado posteriormente a la construcción de la albañilería. La cimentación de concreto se considerará como confinamiento horizontal para los muros del primer nivel. Las propiedades a utilizar son: Resistencia a la compresión: f'm = 65 kgf/cm2 (ladrillos King Kong 18 huecos) Módulo de Elasticidad: Em = [ 500*f'm ] kgf/cm2 =32500 kgf/cm2 ➢ Suelo de cimentación: El suelo de la cimentación ha sido ensayado para una capacidad portante de 2.71 kgf/cm2 , Suelo Intermedio S2 según la Norma E.030.
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    87 Normatividad: En todo elproceso de análisis y diseño se utilizaron las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): ➢ Norma Técnica de Edificación E.020 “CARGAS”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.030 “DISEÑO SISMORRESISTENTE”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.050 “SUELOS Y CIMENTACIONES”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.060 “CONCRETO ARMADO”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.070 “ALBAÑILERIA”. ➢ Norma Técnica de Edificación E.090 “ESTRUCTURAS METÁLICAS”. Cargas de diseño Las cargas para el diseño cumplen con lo señalado en las normas E.020 y E.030 del RNE. Cargas Muertas: Incluye el peso de pórticos, placas, muros, techos y todas las cargas permanentes de equipos y materiales. ✓ Losas de Techo 300 kg/m2 ✓ Concreto (Peso Unitario) 2400 kg/m3 ✓ Albañilería 1800 kg/m3 ✓ Piso acabado 100 kg/m2 Cargas Vivas: Incluye las cargas mínimas repartidas indicadas por la Norma E.020 para el uso de vivienda, estas se consideran vivas porque no son permanentes o inmóviles en el tiempo. ✓ Sobrecarga Repartida (Losas Aligeradas) 200 kg/m2 (Dormitorios, Terraza, etc.) ✓ Sobrecarga Repartida (Losas Macizas) 250 kg/m2 (Baños, Salas de Reunión, etc.)
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    88 Diseño de elementosestructurales críticos Columna de concreto Pre-dimensionamiento Para el pre-dimensionamiento de la columna crítica de concreto, se tomarán en cuenta: El área mínima de concreto para la sección bruta (en este caso rectangular) y la cuantía de acero a colocar, que está en el mínimo de 1% y un máximo de 6% según la Norma E.060. Para este caso (considerando un valor promedio y la estandarización) se le asignará a la columna crítica una cuantía de ρ =1.5%. El área mínima de concreto para la sección bruta 𝐀𝐠está dada por la siguiente ecuación: Ag ≥ 1.1PS 0.45(f′c + ρ × fy) Donde: 𝐏𝐒: Carga de servicio por cargas muertas y vivas al 100% 𝛒: Cuantía del acero en la columna 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del refuerzo longitudinal (igual a 4200 Kgf/cm2) La carga de servicio 𝐏𝐒 fue obtenida del Modelo Estructural de la Edificación en Etabs y su valor es de 2,578.9 kgf. La Norma Peruana E.060 recomienda una dimensión mínima de 25 cm para columnas rectangulares, permitiéndose una dimensión de hasta 15 cm. Entonces: Ag(Mínimo) = 1.1PS 0.45(f′c + ρ × fy) = 23.09 cm2 Metrado de cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la columna crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5.
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    89 Fuerzas internas dediseño Las fuerzas internas del elemento (retornadas por el Software Etabs) para el diseño por Flexión y Cortante de la columna se muestran a continuación: Figura 17. Diagramas de Momentos Flectores y Fuerza Cortante en la columna C-3 Diseño o verificación Para diseñar o verificar la columna pre-dimensionada, se deberá comprobar que el punto de combinación actuante (carga axial; momento correspondiente) se encuentre dentro del Diagrama de Interacción. La construcción de este diagrama requiere un proceso laborioso dependiendo de la cantidad de capas de refuerzo longitudinal y de la complejidad de la sección bruta del concreto. Ottazzi (2015) hace muestra del proceso manual necesario para obtener los puntos principales del diagrama de resistencia y diagrama de diseño (reducido por los factores de resistencia a la flexión indicados por la Norma E.060). En la Figura 6 se muestra la geometría de la sección propuesta para la columna con el detalle de su refuerzo. La Figura 5 muestra las cargas actuantes últimas que nos proporciona el Modelo en Etabs. La Figura 7 muestra el punto de combinación actuante (carga axial; momento correspondiente) dentro del Diagrama de Interacción proporcionado por el Software Libre GaLa Reinforcement 4.1e.
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    90 Figura 18. Detallede la columna crítica C-3 Figura 19. Diagrama de interacción de la columna C-3 (Software GaLa Reinforcement)
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    91 Columna de acero Pre-dimensionamiento LaNorma ANSI/AISC 360-10 recomienda calcular el área de la sección 𝐀𝐠 del perfil metálico con la siguiente ecuación (caso de solicitación por compresión): Ag ≥ Pu 0.5(fy) Donde: 𝐏𝐮: Carga axial última sobre el elemento (combinación de cargas por Norma E.090) 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del perfil metálico, igual a 36 ksi por ser más comercial. También se debe tomar en cuenta que la mayor relación de esbeltez tiene que ser menor al valor especificado por la Norma E.090 para columnas de importancia media. Entonces: K × L r (mínimo) ≤ 120 (E. 090) Luego, se verifica que la sección propuesta (W10x30) cumpla con ambos requerimientos: Figura 20. Perfil W10x30 para columna metálica CM-1 Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la columna metálica crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Fuerzas internas de diseño La fuerza axial interna del elemento (retornada por el Software Etabs) para el diseño por Compresión se muestra a continuación:
  • 92.
    92 Figura 21. Fuerzade compresión axial última sobre la columna CM-1 Diseño o verificación Para diseñar o verificar la columna metálica pre-dimensionada, se deberá comprobar que la resistencia a la compresión (considerando la esbeltez del elemento) sea mayor o igual a la carga axial última actuante. En la Figura 8 se muestra la geometría de la sección propuesta para la columna metálica CM-1. La Figura 9 muestra la carga axial última que proporciona el Modelo en Etabs. La resistencia a la compresión de un perfil W está dada por las siguientes disposiciones: De acuerdo con el ANSI/AISC 360-10 Condición 1: Pandeo inelástico a) Si K × L r ≤ 4.71 × √ E Fy Entonces: fcr = [0.658 fy fe] × fy Condición 2: Pandeo elástico b) Si K × L r > 4.71 × √ E fy fcr = 0.877fe Donde: fe = π2 × E ( kL r ) 2 Resistencia última:
  • 93.
    93 ∅Pn = ∅× fcr × Ag ≥ Pu (Axial último Actuante) Donde: 𝐏𝐮: Carga axial última sobre el elemento (combinación de cargas por Norma E.090) 𝐀𝐠: Área de la sección transversal del perfil metálico (in2). 𝐊: Factor de longitud efectiva 𝐋: Longitud del elemento (cm). 𝐫: Menor radio de giro de la sección (cm). 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia del perfil metálico, igual a 36 ksi por ser más comercial (A-36) 𝐄: Módulo de elasticidad del acero estructural (igual a 29,000 ksi). Luego, para el Perfil W10x30, la relación de esbeltez es de: kL r = (1.00) × (315 cm) (1.37 × 2.54 cm) = 90.52 ≤ 120 (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) También: KL r < 4.71 × √ E Fy = 133.68 Entonces, la resistencia a la compresión será de: ∅Pn = ∅ × fcr × Ag = ∅ × [0.658 fy fe] × fy × Ag = 79.67 Tonf > Pu (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) Viga peraltada crítica Pre-dimensionamiento La Norma E.060 recomienda un ancho de viga de 25 cm como mínimo, pera esta permite una dimensión no menor de 20 cm. El peralte total puede ser calculado a partir del peralte efectivo a través de la ecuación para el diseño por flexión (Ottazzi, 2015). También es necesario hacer un equilibrio de fuerzas para despejar dicha variable. Entonces, se tiene: 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 𝐋𝐨𝐧𝐠𝐢𝐭𝐮𝐝𝐢𝐧𝐚𝐥 𝐌í𝐧𝐢𝐦𝐨 = 0.70 × √f′c × b × d fy (Norma E. 060) 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 𝐋𝐨𝐧𝐠𝐢𝐭𝐮𝐝𝐢𝐧𝐚𝐥 𝐌á𝐱𝐢𝐦𝐨 = 0.75 × 0.50 × β1 × f′c × b × d fy (Ottazi, 2015) De ambas ecuaciones anteriores obtendrá el acero de refuerzo que dependerá del peralte efectivo. Entonces: Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 = [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′c 2 ] × ( b × d fy )
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    94 Donde: 𝛃𝟏: Factor desimplificación por rectángulo de Whitney, Ottazzi (2015). 𝐝: Peralte efectivo de la sección (igual al peralte total menos el recubrimiento del acero) 𝐟𝐲: Esfuerzo de fluencia (igual a 4,200 kgf/cm2) 𝐟′𝐜: Resistencia a la compresión especificada del concreto (igual a 210 kgf/cm2) De la ecuación anterior, considerando un ancho de viga b de 30 cm, se tiene: Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐀𝐜𝐞𝐫𝐨 (𝐀𝐬) = [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′ c 2 ] × ( b × d fy ) = 0.2753 × 𝐝 Del área del acero longitudinal, se obtiene la altura equivalente en compresión de Whitney “a”: a = As × fy 0.85 × f′c x b De la ecuación del diseño por flexión, a partir de un momento último Mu, también se tiene: a = d − √d2 − 2 × |Mu| ∅ × 0.85 × f′c × b ; ∅ (Factor de Reducción) = 0.9 (Norma E. 060) Igualando las 2 últimas ecuaciones, se tiene: [ 0.70 × √f′c + 0.75 × 0.50 × β1 × f′ c 2 ] × ( d 0.85 × f′c ) = d − √d2 − 2 × |Mu| ∅ × 0.85 × f′c × b Despejando, d es igual a 38.14 cm. Por lo tanto, el peralte mínimo total sería de 45 cm. Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para la viga peraltada crítica, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Las Figuras 10 y 11, muestran las cargas distribuidas (muertas y vivas) asignadas a la viga luego de la introducción de las sobrecargas globales mínimas solicitadas por la Norma E.020; el Software Etabs incluye el peso propio del elemento.
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    95 Figura 22. Cargamuerta equivalente distribuida sobre la viga Figura 23. Carga viva equivalente distribuida sobre la viga 1.1.1. Fuerzas internas de diseño Las fuerzas internas del elemento (retornadas por el Software Etabs) para el diseño por Flexión y Cortante se muestran a continuación:
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    96 Figura 24. Fuerzasinternas de cortante y momentos flectores en la Viga V-03 (30x60) Diseño o verificación Para un área de acero en tracción As = 25.65 cm2 y un peralte de 60 cm (d = 54 cm), la resistencia a la flexión sería la siguiente: ∅Mn (E. 060) = ∅ × As × fy × (d − As × fy 2 × 0.85 × f′c × b ) = 𝟒𝟐. 𝟔𝟎 𝐓𝐨𝐧𝐟 − 𝐦 > Mu (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!) La resistencia por cortante del concreto está dada por la ecuación: ∅Vc (E. 060) = ∅ × 0.53 × √f′c × b × d × 1.2 = 12.69 Tonf > Vu = 12.68 (𝐎𝐤, 𝐂𝐮𝐦𝐩𝐥𝐞!)
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    97 Muro de corteo placa Pre-dimensionamiento El espesor del muro de corte crítico o placa no podrá ser calculado debido a que su valor máximo está limitado por el espesor del mismo definido en la arquitectura adjunta. Sin embargo, se deberá verificar su longitud mínima requerida o el área de su sección en planta (concreto armado). La siguiente ecuación de resistencia al cortante en placas permite determinar el área mínima de la sección (solo aplicable a secciones de placa rectangulares sin aberturas o alma continua). Areq. ≥ Vu ∅ × 0.53 × 0.8 × √f′c (Ottazzi, 2015) Longitud Mínima ≥ Vu ∅ × 0.53 × 0.8 × √f′c × e Donde: 𝐀𝐫𝐞𝐪.: Área de la sección bruta requerida. 𝐕𝐮: Cortante último sobre el plano horizontal del muro (del Software Etabs) 𝐞: Espesor del muro definido por la arquitectura. ∅: Factor de reducción de resistencia por cortante. Metrado de Cargas El metrado de cargas no se realizó directamente para el muro de corte en análisis, ya que el Software Etabs estimó las fuerzas internas del elemento a través de un Análisis Estructural global, retornando los valores a partir de las cargas asignadas al modelo. Ver numeral 5. Losas macizas 1.1.2. Pre-dimensionamiento El peralte de las losas está definido por la arquitectura (ver espesores de techo). Sin embargo, existe la siguiente ecuación para estimar este valor en caso no se cuente con una arquitectura predefinida: hLosa = Perímetro del Paño (m) 180 ≥ 15 cm (Ottazzi, 2015) Muro de albañilería, vigas y columnas de confinamiento 8.10.25.1 Espesor del muro t ≥ h 20 = 3.15 20 = 0.15m
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    98 8.10.25.2 Densificación delmuro Area de planta … … . Ap = 30m ∗ 10m = 300m2 Area Requerida … … Areq = ZUSN ∗ Ap 56 = 0.45 ∗ 1 ∗ 1.05 ∗ 300 ∗ 2 56 = 5.06m2 • Para t = 0.15m L ∗ t = L ∗ 0.15 = 5.06m2 Para eje Y L = 33.73 m Se tiene L = 60 m en eje Y OKEY Para eje X L = 7.60m muros de albañilería L = 15.70m muros de concreto armado de e=15 cm L = 10.450m muros de concreto armado de e=25 cm No es necesario hacer el cambio de muro por relación modular ya que sin necesidad de hacerlo cumplen el mínimo de densidad de muros Cálculo del agrietamiento del muro Vm = 0.5 ∗ V′ m ∗ α ∗ L ∗ t + 0.23 ∗ Pg Para muro de L = 2.98 en el eje X: Pg = PCM + 25% ∗ PCV 𝐏𝐠 = 𝟗. 𝟑𝟖 𝐓𝐧 Evaluamos si el agrietamiento del muro: α = L 0.8 ∗ H α = 2.98 0.8 ∗ 3.15 = 1.18 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 Ahora reemplazamos la fórmula: 𝐕𝐦 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝐕′ 𝐦 ∗ 𝛂 ∗ 𝐋 ∗ 𝐭 + 𝟎. 𝟐𝟑 ∗ 𝐏𝐠 Vm = 0.5 ∗ 81 ∗ 1 ∗ 2.98 ∗ 0.25 + 0.23 ∗ 9.38 Vm = 32.33 Tn
  • 99.
    99 Calculamos Ve: Ve =3.48Tn Por torsión teórica y accidental: Ve = 3.48 ∗ 1.20 = 4.18 Tn Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 32.33 ≥ 4.18 17.78 ≥ 4.18 No se agrieta Se hace la verificación por agrietamiento para el muro de diseño L=30 m Vm = 0.5 ∗ V′ m ∗ α ∗ L ∗ t + 0.23 ∗ Pg Para muro de 𝐋 = 𝟑𝟎𝐦 en el eje y: Pg = PCM + 25% ∗ PCV 𝐏𝐠 = 𝟒𝟐. 𝟑𝟓 𝐓𝐧 Evaluamos si el agrietamiento del muro: α = L 0.8 ∗ H α = 30 0.8 ∗ 3.15 ∗ 2 = 5.96 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 Ahora reemplazamos la fórmula: 𝐕𝐦 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝐕′ 𝐦 ∗ 𝛂 ∗ 𝐋 ∗ 𝐭 + 𝟎. 𝟐𝟑 ∗ 𝐏𝐠 Vm = 0.5 ∗ 81 ∗ 1 ∗ 30 ∗ 0.15 + 0.23 ∗ 42.35 Vm = 191.99 Tn Calculamos Ve: Ve = 43.13Tn Por torsión teórica y accidental: Ve = 43.13 ∗ 1.20 = 51.76 Tn Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 191.99 ≥ 51.76 105.6 ≥ 51.76 No se agrieta
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    100 Diseño de elementosde confinamiento Figura 3: Planta primer piso de edifico
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    101 Cortante basal enel muro Se evalúa con sismo moderado 𝐕𝐞 = 𝐙𝐔𝐂𝐒∗𝐏 𝐑 (𝐑 = 𝟔) Para el eje Y Ve = 43.13 tonf Comprobamos: 0.55Vm ≥ Ve 0.55 ∗ 191.99 ≥ 51.76 = 105.6 ≥ 51.76 Calculamos el factor de aplicación: Vm1 Ve1 = 191.99 43.13 Vm1 Ve1 = 4.45 rango 2 ≤ Vm1 Ve ≤ 3 Vu = Ve ∗ ( Vm1 Vei ) = 43.13 ∗ 3 = 129.57 tnf Mu = Me ∗ ( Vm1 Vei ) = 149.96 ∗ 3 = 449.88 tnf. m Se evaluará los refuerzos de los elementos de confinamiento por sismo severo: (En cada piso para ver si es posible colocar As mínimo) Se evalúa con sismo severo 𝐕𝐞 = 𝐙𝐔𝐂𝐒∗𝐏 𝐑 (𝐑 = 𝟑) Para el eje Y Ve = 277.62 tonf Se evalúa cual piso tiene acero mínimo si ∑ 𝐕𝐦 𝐕𝐞𝐢 > 𝟑 Primer Piso: ∑ Vm = 389.1 TN Vei = 111.4 Tn ∑ Vm Vei = 389.1 𝟐𝟕𝟕. 𝟔𝟐 = 1.4 Segundo Piso: α = L 0.8 ∗ H α = 25.70 0.8 ∗ 3.15 = 10.2 ojo no olvidar que 1 3 ≤ α ≤ 1 α = 1 ∑ Vm = 374.74 tnf
  • 102.
    102 Vei = 149.98Tn ∑ Vm Vei = 374.74 149.98 = 2.50 Hay que aclarar que cuando que en el análisis Y en ningún piso se puede poner acero mínimo según los cálculos anteriores. Diseño de las columnas de confinamiento para muros en la dirección “Y” Tabla 01: Fuerzas en columnas de confinamiento M = Mu1 -1/2 Vm1*h (“h” es la altura del primer entrepiso). F = M L= fuerza axial en las columnas extremas producidas por “M”. Nc= número de columnas de confinamiento (en muros de un paño Nc=2) Lm= longitud del paño mayor ó 0,5 L, lo que sea mayor (en muros de un paño Lm=L) Pc=es la sumatoria de las cargas gravitacionales siguientes: carga vertical directa sobre la columna de confinamiento; mitad de la carga axial sobre el paño de muro a cada lado de la columna; y, carga proveniente de los muros transversales de acuerdo a su longitud tributaria. Fuerza cortante en columnas usando la tabla anterior Vc. exter = 1.5 ∗ 191.99 ∗ 15 30 ∗ (12 + 1) = 7.381tnf
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    103 Tracción en columnasusando la tabla anterior Cálculo de tracción en columnas exteriores 𝐓𝐜. 𝐞𝐱𝐭𝐞𝐫𝐧𝐚 = 𝐅 − 𝐏𝐜 F = M L M = Mu1 − 1 2 Vm1 ∗ h M = 449.88 − 191.99 ∗ 3.15 2 = 147.49 tnf. m F = 147.49 30 = 4.92 tnf Cálculo del Pc para columna exterior Pc = Pg + Pt Donde Pt es: Figura 4: Diagrama de fuerzas en un muro de albañilería Área tributaria que interviene para cálculo de Pt At = 2.6 m2 Pg=Peso del muro = 3.47 tnf Pc = 3.47 2 + 2.86 Tc. exter = F − Pc Tc. exter = 4.92 − 4.59 tnf = 0.33 tnf
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    104 Compresión en columnasusando la tabla anterior Cc. exter = Pc + F Cc. exter = 4.92 + 4.59 = 9.51tnf Determinación del refuerzo vertical en columnas exteriores Columnas exteriores: Ast = T ∅ ∗ fy = 0.34 ∗ 1000 0.85 ∗ 4200 = 0.1 cm2 Asf = Vc ∅ ∗ u ∗ fy = 7.38 ∗ 1000 0.85 ∗ 0.8 ∗ 4200 = 2.58 cm2 As = .10 + 3.12 = 2.58 cm2 4∅1/2" Diseño de estribos de confinamiento Columnas exteriores: S1 = Av ∗ fy 0.3 ∗ tn ∗ f′c ∗ ( Ac An − 1) = 2 ∗ 0.71 ∗ 4200 0.3 ∗ 10 ∗ 210 ∗ ( 15∗30 10∗25 − 1) = 11.83cm S2 = Av ∗ fy 0.12 ∗ tn ∗ f′c = 2 ∗ 0.71 ∗ 4200 0.12 ∗ 10 ∗ 210 = 23.7m S3 = d 4 = 30 4 = 7.5 cm S4 = 10 cm Diseño de viga solera Ts = Vu ∗ Lm 2 ∗ L = 129.57 ∗ 15 2 ∗ 30 = 30.1 tnf As = Ts ∅ ∗ fy = 30.1 ∗ 1000 0.9 ∗ 4200 = 7.96 cm2 ≥ 0.1 ∗ f′ c ∗ Acs fy As = 7.96 cm2 ≥ 0.1 ∗ 210 ∗ 25 ∗ 20 4200 = 2.5cm2 As = 7.96 cm2 ≥ 2.08 cm2 Acero Longitudinal: 4∅ 5/8" Estribos:∅ 1/4" 1@0.05 4@0.010 Rto@0.25 Acero Longitudinal: 4∅ 1/2" Estribos:∅ 3/8” 1@0.05 6@0.1 Rto@0.25
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    105 ANÁLISIS SÍSMICO 8.11 Descripción Laestructura propuesta, es una casa de 2 pisos, de configuración estructural regular en planta y altura, y está destinado al uso de vivienda. Está constituido por un sistema estructural de placas de concreto, albañilería confinada y perfiles metálicos como columna. La dimensión de las vigas, columnas y losa se observa en los planos adjuntos al presente proyecto. La edificación está ubicada en la Mz K-17 sector K, los Jardines CP R Huertos de Manchay en el distrito de Pachacamac, Lima. Según la condición del suelo de la zona donde se proyectará la construcción posee un suelo intermedio. 8.12 Programas de Computo usados para el calculo Los esfuerzos generados por los movimientos sísmicos y las cargas verticales se estiman asumiendo un sistema de cargas aplicado a la estructura. Estas fuerzas deben ser definidas de modo que representan lo más cercano al fenómeno real. Existen diversos métodos para su determinación, desde los más sencillos hasta los más complejos que sólo pueden ser desarrollados con la ayuda de un software. Para el análisis del edificio se empleó el programa ETABS 2016 16.2.1 (Extended 3D Analysis of Building Systems). Este es un programa para análisis estructural y diseño de estructuras que incluye las mejores técnicas actualmente disponibles. 8.13 Propiedades mecánicas de los materiales Para el análisis y diseño del edificio se han tomado los siguientes datos:
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    106 8.14 Acero estructural -A36 8.15 Concreto - Resistencia nominal a compresión = f'c = 210 kg/cm2 - Módulo de elasticidad = Ec = 217,000 kg/cm2 8.16 Normatividad: En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.): - Metrado de cargas Norma E-020 - Diseño sismorresistente Norma E-030 - Estructuras Metálicas Norma E-090 - Concreto Armado Norma E-060 - Suelos y cimentaciones Norma E-050 8.17 Análisis sísmico El análisis se realizó según la norma vigente NTE E-030 del Reglamento Nacional de Edificaciones. Considerando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los siguientes parámetros sísmicos: - Factor de Zona: Z = 0.45 (Zona 4) - Factor de Uso: U = 1.0 (Edificación Común) - Factor de suelo: S = 1.05 (Suelo intermedio) - Periodo de la plataforma Tp = 0.6 seg. - Periodo que define el inicio de la zona del factor C TL = 2.0 seg. - Coeficiente de reducción Rx =6 (Muros estructurales y de albañilería) - Coeficiente de reducción Ry =6 (Muros estructurales y de albañilería)
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    107 A partir deestos valores se determinó el espectro de pseudo aceleraciones, como se ve en la figura 1. Fig. 01 Espectro de pseudo aceleración eje XX – YY. Para efectos del análisis, las masas de los elementos modelados como columnas, muros, losa y vigas fueron estimados por el programa ETABS, mientras que las masas de los demás elementos se estimaron a partir de los siguientes pesos: Cargas muertas: Peso de los acabados: 100 Kg/m2 Peso de tabiquería: 662 Kg/m
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    108 Cargas vivas: Vivienda: 200Kg/m2 Techo:100Kg/m2 Cabe mencionar que, para el análisis sísmico, las cargas vivas han sido reducidas al 25% en concordancia con la NTE E-030. 8.18 Resultados Periodos y Modos de Vibración Con estas cargas y con las propiedades de las secciones transversales, se puede determinar los periodos de vibrar. Se determinó 50 periodos de vibración para cumplir lo establecido por la norma E.030. En la tabla siguiente se observa los 10 primeros modos obtenidos por cada periodo de vibración. Tabla 01 Periodos y modos de vibración Case Mode Period UX UY Sum UX Sum UY RZ sec Modal 1 0.078 0.047 0.001 0.047 0.001 0.0041 Modal 2 0.073 0.0004 0.0001 0.0474 0.0011 0.0064 Modal 3 0.069 0.1487 0.4313 0.1961 0.4325 0.0087 Modal 4 0.069 0.0909 0.3875 0.287 0.8199 0.0353 Modal 5 0.065 0.047 0.0204 0.334 0.8403 0.0339
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    109 Modal 6 0.0640.0034 0.0004 0.3374 0.8407 0.0432 Modal 7 0.063 0.0168 0.0018 0.3541 0.8425 0.0007 Modal 8 0.063 0.0019 0.0009 0.356 0.8433 0.0082 Modal 9 0.061 0.0001 9.41E-06 0.3561 0.8434 0.003 Modal 10 0.061 0.0172 0.0001 0.3733 0.8435 0.0101 Desplazamientos y distorsiones de entrepiso Según la norma vigente para cada dirección de análisis, las distorsiones calculadas por el programa deben ser multiplicados por 0.75R. En la Tabla 02 y 03 se muestran las distorsiones calculadas en concordancia con la NTE E-030. Tabla 02 Distorsiones de entre piso en el eje X-X Derivas por sismo dinámico en x Story Load Case/Combo Direction Deriva elastico en X Deriva inelastico X Norma Direccion Deriva elastico en Y eriva inelastico Y Norma Story2 S.Dina. X Max X 5.50E- 05 0.02% 0.50% Y 1.20E- 05 0.01% 0.50% Story1 S.Dina. X Max X 6.40E- 05 0.03% Y 1.20E- 05 0.01% Base S.Dina. X Max X 0 0.00% Y 0 0.00%
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    110 Fig. 02 Deriva porsismo dinámico en X Tabla 03 Distorsiones de entre piso en el eje Y-Y Derivas por sismo dinámico en y Story Load Case/Combo Direction Deriva elastico en X Deriva inelastico X Norma Direccion Deriva elastico en Y eriva inelastico Y Norma Story2 S.Dina. Y Max X 1.00E- 05 0.0045% 0.70% Y 7.10E- 05 0.0213% 0.70% Story1 S.Dina. Y Max X 1.10E- 05 0.0050% Y 8.00E- 05 0.0240% Base S.Dina. Y Max X 0 0.0000% Y 0 0.0000%
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    111 Fig. 03 Deriva porsismo dinámico en Y Como se observa en el cuadro 2 y 3, la distorsión de la estructura en estudio es menor a 0.005 que es lo máximo permitido por la NTE E-030, por lo que se concluye que la estructura tiene suficiente rigidez en la dirección X e Y como para resistir las cargas sísmicas. Reacciones en la Base de la estructura. Tabla 04 Reacciones en la Base según la norma E.030 Load Case/Combo FX FY MX MY MZ tonf tonf tonf-m tonf-m tonf-m S.Estatico.X -110.6328 0 0 -481.9572 1907.2327 S.Estatico.Y 0 -110.6328 481.9572 0 -562.0786 S.Dina. X Max 104.175 12.616 56.6492 451.3275 1726.1648 S.Dina. Y Max 11.8275 138.8061 630.7066 53.6447 912.3109
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    112 9. MEMORIA DECALIDADES Y ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES 9.1 Materiales Cemento Se usará cemento Portland tipo I normal, el cemento a usar deberá cumplir con las especificaciones y Normas para cemento Portland del Perú, así como la NTP 334. 082 que trata sobre la especificación de la performance, esta norma se basa en el ASTM C 150. Este cemento normalmente se expende en bolsas de 42.5 Kg. No se aceptará en obra las bolsas de cemento cuya envoltura este deteriorada o presente perforaciones. Se recomienda que las bolsas de cemento se almacenen en un lugar techado fresco, libre de humedad y contaminación, donde no pueden estar en contacto directo con el suelo o el agua que pueda correr por el mismo. Su almacenamiento será en pilas de hasta 10 bolsas y para mayor protección del material, se cubrirá con plástico u otros medios de protección (Vilchez, 2009). Para controlar la calidad de este, según la Norma ASTM C 150 se enviarán muestras al laboratorio especializado en forma periódica a fin de que se garanticé una buena calidad del cemento. Agua El agua por emplearse en la preparación y curado del concreto deberá ser, de preferencia, potable. De acuerdo con la Norma Técnica E.060 de concreto armado, se podrán utilizar aguas no potables sólo si: − Están limpias y libres de cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica y otras sustancias que puedan ser dañinas al concreto, acero de refuerzo o elementos embebidos. − La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basa en ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente elegida. − Los cubos de mortero para ensayos, hechos con agua no potable, deben tener resistencias a los 7 y 28 días, de por lo menos 90% de la resistencia de muestras similares hechas con agua potable. La comparación de los ensayos de resistencia debe hacerse en morteros idénticos, excepto por el agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la NTP 334.051. Agregados Los agregados fino y grueso deberán ser manejados como materiales independientes. Cada uno de ellos deberá ser procesado, transportado, manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la pérdida de finos sea mínima, que mantengan su uniformidad, que no se produzca contaminación por sustancias extrañas y que no se presente rotura o segregación importante en ellos.
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    113 ✓ Agregado fino Deacuerdo con la Norma NTP 400.037 el agregado fino consiste en arena natural, arena manufacturada o una combinación de ellas. Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares, duros, compactos y resistentes. Deberá estar libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. La gradación del agregado fino deberá tener los siguientes límites de la tabla 1: Tabla 9: Granulometría del agregado fino Tamiz Porcentaje que pasa (%) 9.5 mm (3/8 pulg) 100 4.75 mm (No. 4) 95 a 100 2.36 mm (No. 8) 80 a 100 1.18 mm (No. 16) 50 a 85 600 µm (No. 30) 25 a 60 300 µm (No. 50) 05 a 30 150 µm (No. 100) 0 a 10 Fuente: Recuperado de NTP 400.037 ✓ Agregado grueso De acuerdo a la Norma Técnica E.060 el tamaño máximo nominal del agregado grueso no debe ser superior a ninguna de: − 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado. − 1/3 de la altura de la losa, de ser el caso. − 3/4 del espaciamiento mínimo libre entre las barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones individuales, paquetes de tendones o ductos. El agregado grueso podrá consistir en grava natural o triturada. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular o semi-angular, duras, compactas, resistentes y de textura
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    114 preferentemente rugosa; deberáestar libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. a. Ensayos para la evaluación y aceptación del concreto El concreto debe ensayarse de acuerdo con los requisitos de la Norma E.060 en su Artículo 5.6. Los ensayos de concreto fresco realizados en la obra, la preparación de probetas que requieran de un curado bajo condiciones de obra, la preparación de probetas que se vayan a ensayar en laboratorio y el registro de temperaturas del concreto fresco mientras se preparan las probetas para los ensayos de resistencia debe ser realizado por técnicos calificados en ensayos de campo. Todos los ensayos de laboratorio deben ser realizados por técnicos de laboratorio calificados. La verificación del cumplimiento de los requisitos para f´c, se basará en los resultados de probetas de concreto preparadas y ensayadas de acuerdo con las Normas. Se considera como un ensayo de resistencia, al promedio de los resultados de dos probetas cilíndricas preparadas de la misma muestra de concreto y ensayadas a los 28 días de moldeadas las probetas. Dosificación de la mezcla de concreto La selección de las proporciones de los materiales que intervienen en la mezcla deberá permitir que el concreto alcance la resistencia en comprensión promedio determinada anteriormente. El concreto será fabricado de manera de reducir al mínimo el número de valores de resistencia por debajo del f´c especificado. Los resultados de los ensayos de resistencia a la flexión o a la tracción por comprensión diametral del concreto no deberán ser utilizados como criterio para la aceptación de este. La selección de las proporciones de los materiales integrantes del concreto deberá permitir que: • Se logre la trabajabilidad y consistencia que permitan un fácil colocado en los encofrados y alrededor del acero de refuerzo bajo las condiciones de colocación a ser empleadas, sin segregación o exudación excesiva. • Se logre resistencia a las condiciones especiales de exposición a que pueda estar sometido el concreto. • Se cumpla con los requisitos especificados para la resistencia en comprensión u otras propiedades. • Cuando se emplee materiales diferentes para partes distintas de una obra, cada combinación de ellos deberá ser evaluada. • Las proporciones de la mezcla de concreto, incluida la relación agua-cemento, deberán ser seleccionadas sobre la base de la experiencia de obra y/o mezclas de prueba preparadas con los materiales a ser.
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    115 Consistencia del concreto Laproporción entre agregados deberá garantizar una mezcla con un alto grado de trabajabilidad y resistencia de manera de que se acomode dentro de las esquinas y ángulos de las formas del refuerzo, por medio del método de colocación en la obra, que no permita que se produzca un exceso de agua libre en la superficie. El concreto se deberá vibrar en todos los casos. El asentamiento o Slump permitido según la clase de construcción es el siguiente: Tabla 10: Asentamientos recomendados para diversos tipos de obras Tipo de estructuras Slump Máximo Mínimo Zapatas y muros de cimentación reforzados 3" 1" Cimentaciones simples y calzaduras 3" 1" Vigas y muros armados 4" 1" Columnas 4" 2" Losas y pavimentos 3" 1" Concreto ciclópeo 2" 1" Fuente: ACI Committe 211
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    120 11. PRESUPUESTO YANÁLISIS DE COSTOS 11.1 LISTADO DE MATERIALES
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    121 11.2 Análisis deprecios unitarios
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    129 12. PLAN DECONTROL DE CALIDAD Y SEGURIDAD EN OBRA El plan de identificación y control de riesgos se establecerá a partir de las fuentes de peligro durante la construcción del Proyecto “Vivienda Unifamiliar”. La valoración de los niveles de riesgo está acorde a lo establecido en la Norma ISO 45001 (2018), que establece un valor máximo de 16 puntos; 4 puntos como máximo tanto para la probabilidad de ocurrencia de los incidentes y la severidad de estos. Ver diseño de la Matriz IPER en la Tabla 16. Se identificaron los peligros y los riesgos asociados con ayuda de la Norma G.050 (Seguridad durante la Construcción). Ver Tabla 16. A. Diseño de la Matriz de Identificación de Peligros y Evaluación de Riesgos (IPER) Tabla 16: Matriz IPER para los niveles de riesgo. ISO 45001 (2018) Matriz para hallar el nivel de riesgo Nivel de probabilidad que ocurra el suceso o evento no deseado Es muy raro que ocurra el evento 1 1 2 3 4 Es poco probable que ocurra el evento 2 2 4 6 8 Es probable que ocurra el evento 3 3 6 9 12 Es muy probable que ocurra el evento 4 4 8 12 16 1 2 3 4 Leve Moderado Grave Significativo Nivel de consecuencia del suceso o evento no deseado NOTA: Los colores son: Rojo (Riesgo Alto), Amarillo (Riesgo Moderado) y Verde (Riesgo Bajo)
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    130 B. Identificación depeligros en seguridad, salud y los riesgos asociados Tabla 11. Identificación de Peligros en Seguridad y los Riesgos Asociados Núm. Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 1 Pisos resbaladizos o disparejos Golpes, contusiones, traumatismo, muerte por caídas de personal a nivel y desnivel 3 Riesgo Bajo 2 Caída de herramientas u objetos desde altura Golpes, heridas 3 Riesgo Bajo 3 Caída de personas desde altura Golpes, heridas, politraumatismos, muerte 5 Riesgo Moderado 4 Peligro por parte de máquinas en movimiento Heridas, golpes 9 Riesgo Alto 5 Herramientas, maquinaria, equipos y utensilios defectuosos Heridas, golpes, cortaduras 7 Riesgo Alto 6 Máquinas sin guarda de seguridad Microtraumatismo por atrapamiento, cortes, heridas, muertes 5 Riesgo Moderado 7 Equipo defectuoso o sin protección Microtraumatismo por atrapamiento, cortes, heridas, muertes 8 Riesgo Alto 8 Vehículos en movimiento Golpes, heridas, politraumatismos, muerte 10 Riesgo Alto 9 Pisada sobre objetos punzocortantes Heridas punzocortantes 10 Riesgo Alto 10 Equipo, maquinaria, utensilios en ubicación que entorpece Golpes, heridas 3 Riesgo Bajo 11 Atrapamiento por o entre objetos Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 9 Riesgo Alto
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    131 Núm. Peligros RiesgosAsociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 12 Golpe o caída de objetos en manipulación Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 10 Riesgo Alto 13 Golpes con objetos móviles e inmóviles Contusión, heridas, politraumatismos, muerte 5 Riesgo Moderado 14 Falta de señalización Caídas, golpes 10 Riesgo Alto 15 Falta de orden y limpieza Caídas, golpes 9 Riesgo Alto 16 Almacenamient o inadecuado Caídas, golpes, tropiezos 5 Riesgo Moderado 17 Superficies de trabajo defectuosas Caída a un mismo nivel, golpes, contusiones 9 Riesgo Alto 18 Escaleras, rampas inadecuadas Caída a un diferente nivel, golpes, contusiones 9 Riesgo Alto 19 Andamios inseguros Golpes, politraumatismos, contusiones, muerte 8 Riesgo Alto 20 Apilamiento inadecuado sin estiba Golpes, politraumatismos, contusiones 9 Riesgo Alto 21 Cargas o apilamientos inseguros Golpes, politraumatismos, contusiones 7 Riesgo Alto 22 Alturas insuficientes Golpes 9 Riesgo Alto 23 Vías de acceso Tropezones, golpes, tropiezos 3 Riesgo Bajo 24 Contactos eléctricos directos Quemaduras, asfixia, paros cardiacos, conmoción e incluso muerte. Traumatismo con lesiones secundarias 10 Riesgo Alto 25 Incendios eléctricos Quemaduras, asfixia, paros cardiacos, conmoción e incluso muerte. Traumatismo con lesiones secundarias, pérdidas materiales 3 Riesgo Bajo 26 Fuego y explosión de gases, líquidos Intoxicaciones, asfixia, quemaduras de distintos grados, traumatismos, la muerte 4 Riesgo Moderado
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    132 Núm. Peligros RiesgosAsociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) y sólidos o combinados 27 Sismo Traumatismo, politraumatismo, muerte 5 Riesgo Moderado 28 Disturbios sociales Traumatismo, politraumatismo 4 Riesgo Moderado
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    133 Tabla 12. Identificaciónde Peligros en Salud y los Riesgos Asociados Núm . Peligros Riesgos Asociados Nivel de Riesgo (Escala) Nivel de Riesgo (Valoración) 1 Ruido Sordera ocupacional 3 Riesgo Bajo 2 Vibración Falta de sensibilidad en las manos 4 Riesgo Moderado 3 Iluminación Fatiga visual 3 Riesgo Bajo 4 Humedad Resfrío, enfermedades respiratorias 10 Riesgo Alto 5 Ventilación Incomodidad, asfixia 9 Riesgo Alto 6 Polvo Neumoconiosis, asfixia, quemaduras, alergias, asma, dermatitis, cáncer, muerte 7 Riesgo Alto 7 Humos Neumoconiosis, asfixia, alergias, asma, dermatitis, cáncer, muerte 3 Riesgo Bajo 8 Humos metálicos Neumoconiosis, asfixia, alergias, asma, dermatitis, cáncer 5 Riesgo Moderado 9 Neblinas Neumoconiosis, asfixia, alergia, asma, cáncer 7 Riesgo Alto 10 Sustancias que pueden causar daño por inhalación (gases, polvos, vapores) Neumoconiosis, asfixia, alergia, asma, cáncer 5 Riesgo Moderado 11 Bacterias Infecciones, reacciones alérgicas 9 Riesgo Alto 12 Hongos Infecciones, reacciones alérgicas, micosis 10 Riesgo Alto 13 Posturas inadecuadas (cuello, extremidades, tronco) Tensión muscular, dolor de cuello en región cervical 6 Riesgo Moderado 14 Sobreesfuerzos (cargas, visuales, musculares) Inflamación de tendones, hombro, muñeca, mano 10 Riesgo Alto 15 Movimientos forzados Tensión muscular, inflamación de tendones 6 Riesgo Moderado 16 Carga de trabajo: Presión, excesos, repetitividad Insomnio, fatiga mental, trastornos digestivos, trastornos cardiovasculares 8 Riesgo Alto
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    134 C. Medidas preventivasy/o correctivas Tabla 13. Medidas Preventivas y/o Correctivas Código Requisitos Para Riesgo Alto Para Riesgo Moderado Para Riesgo Bajo 001 Procedimientos de trabajo X X 002 Permisos de trabajo X X 003 Supervisión permanente X X 004 Equipos de protección personal específicos X X X 005 Equipos, implementos y herramientas especiales X X X 006 Seguro Complementario de Trabajo y Riesgo X X X 007 Capacitación en el Plan de Contingencias X X X 008 Capacitación de 5 minutos antes de iniciar X X X 009 ATS (Asistencia Técnica Sanitaria) X X X 010 Entrenamiento del personal X X 011 Supervisión de campo X X 13. PLAN DE GESTIÓN AMBIENTAL Las construcciones en general hacen uso de una gran cantidad de recursos renovables y no renovables, del mismo modo también generan residuos líquidos y sólidos que se desechan sin ninguna selección previa que ayude a disminuir su impacto en el medio ambiente. Por ello, la implementación de algún plan de gestión ambiental en las construcciones civiles es de mucha importancia para contrarrestar los perjuicios que trae este sector tan importante para la sociedad. El plan de gestión ambiental se diseña teniendo en cuenta el máximo aprovechamiento de los recursos, y como este proyecto consiste en el diseño de una vivienda unifamiliar, este tiene un bajo impacto en el medio ambiente, por lo tanto, puede adoptar los requerimientos mínimos de buenas prácticas de manejo ambiental como: − El uso y almacenamiento adecuado de materiales de construcción, consiste en establecer un sistema de manejo adecuado de transporte, cargue, descargue y manipulación
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    135 evitando las pérdidasde este lo cual genera beneficios ambientales y económicos, y sobre todo se logra disminuir la cantidad de residuos generados en la obra. − Es recomendable incluir dentro de la programación semanal de obra, la cuantificación de los materiales según la necesidad del proyecto, así, se evita consumos y almacenamientos innecesarios. − Los materiales deben estar protegidos del agua y viento, cubiertos con plástico o algún material similar. − Establecer un control del consumo de agua, ya que para la construcción de esta vivienda se empleará agua potable, es muy importante cuantificar el consumo de agua en la obra a través de la instalación de medidores. − Otra buena práctica en obra es verificar constantemente que las llaves de agua estén cerradas cuando no están siendo usadas, así mismo, realizar constantes revisiones a los sistemas de conducción de agua a la obra, para detectar fugas o pérdidas en la red de tuberías. − Sobre el manejo de residuos de construcción, estos residuos al ser difícilmente reutilizables en obra tienen que ser llevados a botaderos autorizados, no pueden permanecer a los alrededores de la construcción y menos en áreas verdes y no autorizadas. A continuación, se presenta una la matriz de prevención de impacto ambiental en una construcción
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    Tabla 14: Matrizde prevención del impacto ambiental en una construcción Matriz de prevención del impacto ambiental en una construcción Factor Actividades Descripción de impacto Impacto Método de prevención o mitigación de Impacto Calidad de suelo Excavación y obras de relleno Ocasiona un impacto leve ya que se altera pequeñas zonas puntuales y localizadas para la instalación de las zapatas y cimientos corridos Leve Al tener un impacto leve en la calidad del suelo, se recomienda al personal de obra utilizar equipos y herramientas adecuados para no afectar sectores que no corresponden Obras de concreto armado Las distintas partidas que involucran el concreto armado en obra producen residuos que alteran la calidad del suelo. Moderado Evitar derrames de concreto, los recursos que se generen deben ser manejados adecuadamente y ser depositados en los botaderos autorizados por el municipio local. Contaminación de aire Compactación de material de relleno La compactación de material relleno produce polvo y este tiene un impacto leve debido a las dimensiones de la obra. Leve Para disminuir la emisión de polvo a la atmosfera, al compactar material en obra deben ser humedecidos adecuadamente y para el transporte de material este debe ser humedecido y cubierto de forma adecuada para evitar su dispersión. Empleo de maquinaria y equipo mecánico. Maquinaria y equipo que producen combustión debido al uso de combustible. Moderado Realizar mantenimientos periódicos a las maquinarías, garantizando un buen estado que reduzca las emisiones de gases.
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    137 Contaminación acústica Excavación, compactación de material derelleno, y todas las partidas que involucren el uso de equipos. El ruido es un impacto presente durante todo el tiempo de ejecución de la obra, pero mayormente por el uso de maquinaria y equipo mecánico que producen ruido y vibración. Leve Verificar el óptimo funcionamiento de las maquinarias y equipo para reducir la emisión de ruido. También contar con personal capacitado y organizado para reducir el tiempo de actividad. Contaminación de agua Todas las partidas involucran el uso de agua, esto se da con más incidencia en las actividades del proceso constructivo de los elementos de concreto armado. Su impacto será moderado ya que es un factor presente durante toda la ejecución de la obra. Moderado Establecer un control del consumo de agua, ya que para la construcción de esta vivienda se empleará agua potable, es muy importante cuantificar el consumo de agua en la obra a través de la instalación de medidores.
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    14. CONCLUSIONES DELA SOLUCIÓN PROPUESTAS ➢ El alcance y la calidad son las exigencias más importantes del cliente y esto se ve reflejado en las especificaciones de la Arquitectura. ➢ La identificación de peligros y evaluación de riesgos, en base a la Norma ISO 45001 (2018) y la Norma Peruana G.050, permitirán optimizar los gastos por reservas de gestión u eventos no previstos. ➢ Se concluye que el diseño y análisis de una edificación es único, considerando que el presente proyecto estuvo basado en un proyecto base brindado por el asesor del presente trabajo, ya que presenta distintas características ya sean de campo como el tipo de suelo sonde se realizará la cimentación de la edificación o los distintos materiales a utilizarse, hacen que el diseño, análisis, programación y el presupuesto varíe de acuerdo a las características únicas de cada proyecto. ➢ En conclusión, se logró adaptar el proyecto base a las necesidades del cliente y las condiciones del área de terreno a construir, cumpliendo los requerimientos mínimos de las normas que rigen el diseño y la construcción de edificaciones. 15. RECOMENDACIONES DE SOLUCIÓN PROPUESTA ➢ La arquitectura propuesta cumple con los requisitos de predimensionamiento, tal como lo indica el modelamiento y el informe sísmico. ➢ Se recomienda seguir las especificaciones técnicas de los planos de estructuras en el período de construcción. ➢ Se recomienda seguir las medidas preventivas y/o correctivas frente a los incidentes potenciales en la construcción, priorizando los niveles de riesgo alto.
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    139 16. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ACICommitte 211, “Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-98)”, American Concrete Institute, 1998. Recuperado de https://es.scribd.com/doc/62275484/2-Norma-ACI-211-1 Ahmar Bseirini, E. (2007). Elaboración del plan maestro para proyectos de viviendas multifamiliares típicas desde el punto de vista de la empresa promotora (Tesis de pregrado). Universidad Católica Andres Bello. Venezuela, Caracas. Recuperado de http://biblioteca2.ucab.edu.ve/anexos/biblioteca/marc/texto/AAQ9492.pdf Fox, E.N. (1948), “The mathematical solution for the early stages of consolidation” Proc. 2nd Int. Conf. Soil Mech. Found. Engng., Rotterdam, vol. 1, pp. 41-42. Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969), “Soil Mechanics”, John Wiley, New York. Ley N° 29090 de Regulación de Habilitaciones Urbanas y de Edificaciones. Diario oficial el peruano, Lima, Perú, 16 de setiembre de 2018. Norma Técnica peruana E.020. Cargas. Lima, Perú, 23 de mayo de 2006. Recuperado de http://ww3.vivienda.gob.pe/DGPRVU/docs/RNE/T%C3%ADtulo%20III%20Edificaci ones/50%20E.020%20CARGAS.pdf Norma Técnica Peruana E.030. Diseño sismoresistente. Lima, Perú, 22 de octubre de 2018. Recuperado de https://www.sencico.gob.pe/publicaciones.php?id=230 Norma Técnica Peruana E.050. Suelos y cimentaciones. Lima, Perú, 3 de diciembre de 2018. Recuperado de https://www.sencico.gob.pe/publicaciones.php?id=230 Norma Técnica Peruana E.060. Concreto armado. Lima, Perú, 8 de mayo de 2009. Norma Técnica Peruana NTP 339.035. Hormigón (concreto). Método de ensayo para la medición del asentamiento del concreto de cemento Portland. Lima, Perú, 23 de diciembre de 2009. Norma Técnica Peruana NTP 400.037. Agregados. Especificaciones normalizadas para agregados en concreto. Lima, Perú, 30 de diciembre de 2014. Taylor, D.W. (1948), “Fundamentals of Soil Mechanics”, John Wiley & Sons, New York, 700p. Vilchez, A. (2009). Expediente técnico de una vivienda multifamiliar. Universidad Cesar Vallejo, Chiclayo. Recuperado de https://www.cuevadelcivil.com/2013/06/expediente- tecnico-de-una-vivienda.html