86584777 Memoria Descriptiva de Calculo Estructural

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Consultores en Ingeniera EstructuralBlvd. Snchez Taboada #10488-812 Zona Ro Tel. (664) 615.80.60

G. ALTAMIRANO, S.

MEMORIA DESCRIPTIVA DE CLCULO ESTRUCTURAL

Proyecto:

Casa habitacin dos niveles dplex 64.

Propietario:

Grupo Ruba, S. A. de C. V.

Direccin:

Verona Residencial, etapa I.

Superficie de construccin: 127.989 m2

Fecha:

Marzo 2009.

Ing. Salvador Gonzlez AltamiranoCdula Profesional Federal: 1026797 Cdula Profesional Estatal en B.C.: 3856/86 Perito Responsable Proyectista y Director de Obra No. 1583 Miembro activo del Colegio de Ingenieros Civiles de Tijuana, A. C. No. 320 Miembro activo de la Sociedad Mexicana de Ingeniera Estructural, A. C.

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NDICE1. Descripcin del Proyecto. 2. Criterio Estructural. 3. Anlisis de Cargas. 4. Anlisis de Viento. 5. Anlisis de Sismo. 6. Diseo de Losa de Cimentacin. 7. Diseo de Trabes en Losa de Cimentacin. 8. Diseo de Losas de Entrepiso y Azotea. 9. Diseo de Muros de Carga. 10.Diseo de Vigas y Trabes. 11.Diseo de Escalera de Concreto Reforzado. 12.Especificaciones de Construccin. 13.Bibliografa. 14.Comentarios y Conclusiones. 15.Planos Estructurales.

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DESCRIPCIN DEL PROYECTO

1.

DESCRIPCIN DEL PROYECTO

El presente proyecto consiste en el anlisis y diseo estructural de una casa habitacin dplex, de inters medio, ubicada en el Fraccionamiento Verona Residencial, etapa I, en la ciudad de Tijuana, B. C.

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La casa habitacin a disear consta de dos niveles distribuidos de la siguiente manera: Primer Nivel: Sala Cocina Comedor Bao Segundo Nivel: Recamara 1 Recamara 2 Bao completo

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CRITERIO ESTRUCTURAL

2. CRITERIO ESTRUCTURALEdificio para uso habitacional de dos niveles, la cual se diseo como un sistema estructural a base de muros de carga de block hueco prensovibrado de cemento y arena reforzados interiormente con varilla AR-80 en el sentido horizontal y vertical. Para cargas considerablemente grandes se disearon trabes de concreto reforzado apoyadas sobre los muros. Los sistemas de losas de entrepiso y azotea se disearon con material ligero con el sistema de vigueta y bovedilla trabajando en un solo sentido apoyada sobre las trabes de cerramiento y trabes especiales. El sistema de cimentacin de dicho edificio se consider a base de una placa de concreto, trabajando como losa de cimentacin.5

En el caso de cargas concentradas o puntuales relativamente grandes sern transmitidas a la cimentacin con doble celda reforzada. As mismo se consider reforzar los muros interiormente con refuerzo horizontal y vertical con sus respectivas celdas coladas de concreto para resistir las fuerzas laterales provocadas por la accin ssmica. En el caso particular de los claros de puertas y ventanas se consider utilizar marcos ortogonales formados por celdas coladas como refuerzo vertical y trabes dintel de concreto reforzado como refuerzo horizontal para darle rigidez a los muros de carga ante solicitaciones gravitacionales y ssmicas.

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ANLISIS DE CARGAS

3. ANLISIS DE CARGASNivel: AzoteaCarga Muerta: Losa aligerada 180.00 kg/m2 Sobre firme para dar desnivel drenaje pluvial 60.00 kg/m2 2 Acstico textura 10.00 kg/m Instalacin elctrica 5.00 kg/m2 Instalacin mecnica 5.00 kg/m2 Carga Muerta: 260.00 kg/m2 Carga Viva: Destino de piso o cubierta Cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 5 %

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W = 15 kg/cm2 carga viva para el diseo de asentamientos diferidos y flechas diferidas. W = 70 kg/cm2 carga viva para el diseo ssmico y por viento. W = 100 kg/cm2 carga viva para el diseo estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos. Carga Viva: 100.00 kg/m2

Nivel Entrepiso:Carga Muerta: Losa aligerada Loseta vitrificada Textura Instalacin elctrica Instalacin mecnica 180.00 kg/m2 50.00 kg/m2 10.00 kg/m2 5.00 kg/m2 5.00 kg/m2 Carga Muerta: 250.00 kg/m2

Carga Viva: Destino de piso o cubierta: Habitacin, departamentos y viviendas. Carga Viva: 170.00 kg/m2

Resumen de Cargas:Nivel Azotea: CM = 260.00 kg/m2 CV = 100.00 kg/m2 CT = 360.00 kg/m2 CM = 250.00 kg/m2 CV = 170.00 kg/m2 CT = 420.00 kg/m2

Nivel Entrepiso:

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ANLISIS DE VIENTO

4. ANLISIS DE VIENTO1. Clasificacin de la estructura segn su destino: B Grupo

2. Clasificacin de acuerdo a la naturaleza de los efectos causados por el viento: Tipo 1 3. Velocidad bsica de diseo: Vb = K1 K2 Vo K1 = 1.15 (factor de topografa) K2 = 1.0 (factor de recurrencia)

Vo = 110 KM/HR (velocidad regional) Vb = 1.15 x 1.0 x 110 = 126 km/hr 4.-Magnitud de la presin esttica:9

P = N C Vb N = 0.0048 [ (8+a) / (8+2 a)] N = 0.0047 C = 0.75 P = 0.0047 (0.75) (126) = 56 kg/m (a= 0.25)

ANLISIS DE SISMO

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5. ANLISIS DE SISMOMtodo simplificado: Anlisis por cargas laterales. La revisin de la resistencia a cargas laterales del muro, podr limitarse a los efectos de la fuerza cortante, siempre y cuando se cumplan los requisitos especificados en los incisos a) y d) del Art. 216 del reglamento. La fuerza cortante resistente de diseo se determinar como sigue: VR = O (0.7 U*) AT donde: VR = Fuerza cortante resistente de diseo. O = Factor de reduccin de resistente, pretende cubrir incertidumbres en los valores a la resistencia de la mampostera. (O = 0.85) U* = Esfuerzo cortante nominal de la mampostera. AT = rea transversal bruta del muro. La fuerza cortante resistente de los muros estar en funcin del rea transversal (AT = e L) en el sentido considerado. Si la relacin de altura a longitud de algn muro excede de 1.33, la contribucin a la resistencia se reducir afectndola del coeficiente (1.33 L/n)2. La fuerza cortante resistente de diseo (VR) ser igual o mayor del cortante ssmico factorizado (VU). Para combinaciones de acciones que incluyen una accin accidental (sismo) adems de las acciones permanentes y variables se tomar un FACTOR DE CARGA de acuerdo a lo planteado en el reglamento. U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.87 E)

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Tomando en cuenta la reduccin admitida en el caso de combinacin de acciones y aplicada a las fracciones de la misma, para facilitar operaciones se pueden aceptar los siguientes valores: VU = F.C.V F.C. = 1.5 VU = Cortante ssmico factorizado. F.C.= Factor de Carga V = Carga total en muros para diseo por sismo. Mtodo simplificado: Anlisis por cargas verticales La carga vertical resistente se calcular como: WR = O FE f* m AT Donde: WR= Carga vertical total resistente de diseo. O= Factor de reduccin de resistencia para muros confinados o reforzados interiormente, se tomar un valor de O= 0.70. FE = Factor de reduccin por excentricidad y esbeltez: a) Muros interiores que soporten claros que no difieren en mas de 50%: FE= 0.7 b) Muros externos o con claros asimtricos y para casos en que la relacin entre cargas vivas y muertas excede de uno: FE = 0.6 c) Para muros ligados a muros transversales con una separacin no mayor de 3 metros, se tomar segn los casos (a) y (b): FE = 0.8 y FE = 0.7 F*m= Resistencia de diseo en compresin de la mampostera. AT= rea de la seccin transversal del muro. La carga vertical (WR) que resisten los muros debe ser igual o mayor que la CARGA VERTICAL ACTUANTE FACTORIZADA (WU) la cual puede ser obtenida a partir de un FACTOR DE SEGURIDAD (F.S.) U = 1.4 D + 1.7 L Siendo: F. S.= Factor de seguridad D= Carga muerta L = Wa= Carga viva para diseo ssmico WU = F.S. (D + L) Condicin: WR WU Para edificios de habitacin, dormitorios, internados de escuelas, etc., se puede tomar F.S.=1.6 F.S.= 1.4 D + 1.7 L/D + L Condicin: VR V U

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DISEO DE LOSA DE CIMENTACION

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6. DISEO DE LOSA DE CIMENTACIONUsaremos una carga de Wc = 50,000 kg Peso Propio de la Cimentacin W losa cimentacin = 2400 kg/m3x0.15 m = 360 kg/m2 Peso losa de cimentacin= 360.00 kg/m2 x 40.00 m2 = 14,400 kg Usaremos W losa de cimentacin = 15,000 kg Carga de Diseo = 50,000 + 15,000 = 65,000 kg F = P/A; A = P/F; A = 65 Ton / 10 Ton/m2 = 6.5 m2 Si rea = 30.00 m2 Entonces Fa = P/A = 65 Ton / 30 m2 = 2.17 Ton/m2 Como la reaccin neta del suelo es de: Fn = 2.17 Ton/m2 Disearemos la losa con la nueva REACCION NETA DEL SUELO Fn= Fa Fc Fn= 10 (0.14 m 2 x 2.5 kg/m2) = 9.65 Ton/m2 Entonces: Freal = 50 Ton / 30 m2 = 1.67 Ton/m2 = 1.167 Kg/cm2 Disearemos la losa con esta carga Fn = W diseo = 1,670 Kg/m2. La losa de cimentacin la modulamos para que trabaje en una sola direccin: Claro Mximo Libre = 2.52 m14

Claro Mnimo Libre = 2.33 m Usaremos una separacin de contracimiento a contracimiento de 2.40 m Mx = Wd L2 / 10 W diseo= 1,670 Kg./m2 x 1.00 m (de ancho de losa considerada) W diseo = 1,670 kg/ml

Anlisis Estructural de losa de cimentacin:Mx = 1,670 Kg/ml x (2.40) **2 / 10 Mx = 961.92 Kg-m Mx = 96,192 Kg-cm Mx = 32,801.54 Lb-pulg Clculo del peralte de la losa por momento flector: R = fc j k R = 1350 X 0.886 X 0.341 R = 203, 94 D = (Mx / R b) ** D = (32,801.54 / 203.94 x 39) ** D = 4.12 pulg. D = 10.50 CM Recubrimiento mnimo = 2 cm. Por lo tanto el peralte total ser de h= D + recub. H = 10.50 + 2 cm H = 12.50 cm Clculo del acero: As = M / fs j d

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As = 32,801.54 / 24000 x 0.886 x 4.12 = 0.3744 pulg2 Nmero de varillas = 0.3744 / 0.11 = 3.4 varillas Usar varillas dimetro 3/8 a cada 25 cm c. a c.

DISEO DE TRABES EN LOSAS DE CIMENTACION

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7. DISEO DE TRABES EN LOSA DE CIMENTACIONCONTRA-TRABE CT-1 L= 4.00 M (CLARO MAXIMO) Ancho tributario: 2.40 m W diseo = 1,670 kg/m2 La carga que recibe la contra-trabe CT-1 W diseo = 1,670 kg/m2 x 2.40 m W diseo = 4008 Kg. /ml Anlisis Estructural de la Cimentacin: M = W L2 / 10 M = (4008 kg/ml) x (4.00) **2 / 10 M = 6,412.8 kg-m M = 641,280 kg-cm M = 555,439.37 Lb-pulg Diseo del peralte de la trabe por momento flector: D = (M / R b) ** D = (555,439.37 / 203.94 x 8) ** D = 18.45 pulg. D = 47 CM Recubrimiento mnimo 3 cm H= peralte total de la trabe H = 47 + 3 = 50 CM Clculo del rea de acero: As= M / fs j d = 555,439.37 / 24000 x 0.886 x 18.45 As = 1.42 pulg2 Nmero de varillas dimetro 5/8 = 1.42/0.31 = 4.6 varillas ; 5 vars. Usar 5 varillas dimetro 5/8 como refuerzo por flexin en la seccin ms critica. Los estribos sern con varilla 3/8 a cada 20 cm

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DISEO DE LOSAS DE ENTREPISO Y AZOTEA

8. DISEO DE LOSAS DE ENTREPISO Y AZOTEA18

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DISEO DE MUROS DE CARGA23

9. DISEO DE MUROS DE CARGARevisin por cargas verticales Factor de carga y factor de seguridad V= 1.4D + 1.7 L Si F.S. = 1.4D + 1.7 L ; D+L F.S. = Factor de seguridad

Para el tipo de edificio se puede tomar F.S. = 1.50 De donde la carga factorizada ser: V = F.S. (D + L) Carga vertical actuante factorizada La carga total vertical actuante de diseo (factorizada) ser: Wv = F.S. x Wv = 1.50 x 138,522.00kg Wv = 207,783.00 kg Carga vertical que resisten los muros

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Se verificar que la suma de las resistencias de todos los muros sea mayor que la carga vertical actuante con esto se conocer el margen de seguridad global de la resistencia de muros en planta baja. WR = O Fe f*m AT WR = Carga vertical que resisten los muros O = Factor de reduccin de resistencia = 0.70 Fe = Factor reductivo por excentricidad y esbeltez: a) Muros interiores que soporten claros que no difieran en mas de 50%: Fe= 0.7 b) Muros extremos, claros asimtricos y para relacin de carga viva a muerta mayor de uno: Fe= 0.6 c) Para muros ligados a muros transversales con una separacin no mayor de 3.00 m se tomarn segn los casos (a) y (b): Fe =0.8 y Fe = 0.7 f*m = Resistencia nominal en compresin de la mampostera, para el ejemplo se toma f*m = 20 k/cm AT = Area transversal bruta del muro. WR = O Fe f*m AT Fe AT = e Fe Li e = Espesor de muro = 15 cms Li = Longitud de muro MURO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.6 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.7 0.7 0.6 0.6 Fe 6.70 2.75 1.25 1.45 6.70 7.30 2.70 1.75 1.70 4.30 Li 4.02 1.93 0.875 1.015 4.02 4.38 1.89 1.225 1.02 2.58 Fe Li = 22.96 m Fe AT = e Fe Li = 15 x 2,296 cm = 34,440 cm WR = O f*m (e Fe Li) = 0.70 x 20 x 34,440 WR = 482,160.00kg Carga vertical que resisten los muros Fe Li

La carga resistente WR= 482,160kg es mayor que la carga actuante sobre el total de muros de planta baja Wv = 207,783kg., quedando el diseo del conjunto con un grado de seguridad razonable bajo los efectos de cargas verticales. Es importante revisar que cada muro en lo particular, est capacitado para soportar la carga que sobre el acta.

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DISEO DE VIGAS Y TRABES

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10. DISEO DE VIGAS Y TRABESDiseo de trabe TR-1 TR-1 (invertida) CM = 420 KG/M CV = 180 CT = 600 kg/m FC = 1.4 CM + 1.7 CV = 1.49 CM + CV FC = 1.50 btrib= 2.25 m Wd = 600 x 2.25 = 1350 kg/ml + peso del Muro Terraza 300 kg/m x 0.83 m = 250 Wd = 1,600 kg/ml Wu = FC . Wd = 1.5 x 1,600 = 2,400 kg/ ml. X = fty = 0.0076 x 4200 = 0.1596 fc 200 d = Mu . FR fc b X (1-0.59 x X)27

M = Wl = (2400) (7) = 13,067 kg.m 9 9 Cb = 0.85 Bifc . 4800 fy fy+6000

Cb = 0.85 x 0.80 x 200 . 4200 4200+ 6000 Cb = 0.0152 Considerando = C = 0.5 x 0.0152

4800

C = 0.0076 < 0.18 fc fy 0.0086..... bien

d =

1306,700 . FR fc b X (1-0.59 x0.1596)

d = 2,953.74 d = 2,953.74 d = 54.35 cm As = Cbd = 0.0076 x 20 x 54.35 = 8.26 cm Usando varillas: 3/4 ; As = 2.87 cm 5/8 ; As = 1.99 cm 1/2 ; As = 1.27 cm N O 5/8 = 8.26 cm = 4.15 varillas ; Usar 4 O 5/8 1.99 cm O 5/8 => 4 varillas x 1.99 = 7.96 cm 4 O 5/8 = 7.96 m O 1/2 => 2 varillas x 1.27 = 1.27 cm 1 O 3/8 = 0.71cm 9.23 cm 8.67cm Diseo de trabe ahogada TA-1 Wd = 600kg/m ==> Wu = 1.50 x 600 = 900 kg/m Cb = 0.0152 Ca = 0.0076 b = 20 cm fc = 200 kg/cm fy = 4200kg/cm FC = 1.50 Considerando recibir el muro de la recmara principal Anlisis de cargas Cargas muertas Losa de techo28

Vigueta y bovedilla 0.08 x 2500= 200.00 kg/m Teja 40.00 kg/m Yeso 20.00 kg/m Ins. elctricas y mecnicas 10.00 kg/m Impermeabilizante 5.00 kg/m Otros 5.00 kg/m CM= 280.00 kg/m CV= 100.00 kg/m 380.00 kg/m Wd = 380kg/m Wlosa = 380 kg/m x (3.40/2) = 646 kg/ml Wm = 300 kg/m x 2.60 = 780 kg/ml

Wtrabe = 0.15 x 0.20 x 2500 = 75 kg/ml 1,501kg/ml Wd = 1,501 kg/ml FC = 1.5 Wv = 1.5 x 1,501 = 2,251.5 kg/ml Usaremos Wv = 2,252 kg/ml Mv = WvL = 2,252 (7) = 12,260.88 9 9 Disearemos esta trabe considerando, que el peralte se encuentra restringido a 20 cm. Datos para diseo: Mv = 1226,089 Cb = 0.0152 C = 0.5 Cb = 0.0076 X = Cfy fc = 0.0076 x 4200 = 0.1596 200

FR = 0.9 x 0.85 = 0.765 d = d = d = Mu . FR fc b X (1-0.59 x X) Mu . 0.76 x 200 x 20 x 0.1596 [1-(0.59x0.1596)] Mu =29

Mu

.

0.1213 fc . b (0.9058) d = 9.1 Mu 0.11 fc . b =

0.11 fc . b 9.1 (1,226,089) = 2,786.565 200 x 20

dx = 2,786.57 = 52 cm => h = 55 cm As = Cbd = 0.0076 x 20 x 52 = 7.9 cm Usando O 3/8 = 0.71 cm O 1/2 = 1.27 cm O 5/8 = 1.99 cm Usar 4 O 5/8 Como el peralte < 20cm => => probando con una b= 80 cm d= Mu 0.11 fc x b = 1226,088 = 0.11 x 200 x 80

d = 26 cm > 20 Probando con b = 100cm d = 23.6 cm Probando con b = 120 cm => d = 21.55

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DISEO DE ESCALERA DE CONCRETO REFORZADO

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11. DISEO DE ESCALERA DE CONCRETO REFORZADOAnlisis de cargas Carga muerta Losa de concreto e = 10 cm ...250 kg/m Escalones 10 x (0.18 x 0.30)/ 3 m x 2,500.225 kg/m 2 Barandal25 kg/m Loseta.50 kg/m Instalaci...