MEMORIA

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
REGIÓN XALAPA
“Proyecto Estructural de un Edificio Mixto”
MEMORIA
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
PRESENTA
Omar Colorado Yobal
DIRECTOR
Ing. David Hernández Santiago
Xalapa Enríquez Veracruz
2011
Índice
Introducción…………………………………………………………………….…....3
Objetivo………………………………………………………………………...…......3
1.0 Descripción general del proyecto....……………………………………….…..4
2.0 Consideraciones generales de carga……………………………..…….……5
3.0 Análisis estructural…………………………………………………...…..…….9
3.1 Método simplificado de diseño……………………..………………..….…..9
3.2 Tipo de piezas.……………….………………………………………………..10
3.3 Modulo de elasticidad…………………………..……….……………………11
3.4 Planos arquitectónicos……………………………………………………….12
3.5 Análisis de carga……………………………………………...……………….16
3.5.1 Análisis de carga de losa de azotea……………………………..………16
3.5.2 Análisis de carga de losa de entrepiso……………………………….....16
3.5.3 Análisis de carga de losa de baño………………………………..……..17
3.5.4 Análisis de carga de rampa de escalera…………………..……………18
3.6 Cálculo de áreas tributarias…………………..……………………………...19
3.7 Revisión por cargas verticales…………………………..…………………...23
3.8 Revisión por sismo………………………………………..…………………..27
4.0 Diseño estructural…………………………………………..…………………. 31
4.1 Diseño de cimentación………………………………………….……………31
4.1.2 Diseño de Zapatas………….…………………………….…………….…37
4.2 Revisión de castillos y cadenas……………………………………..………41
4.3 Diseño de trabes……………………………………………..………………..42
4.4 Diseño de losa………………………………………………………………..44
4.5 Diseño de rampa de escalera………………………………………………48
5.0 Planos estructurales…………………………………………….…………….51
6.0 Conclusión……………………………………………….…………………….52
7.0 Bibliografía………………………………………………..……………………53
Introducción
La ciudad de Xalapa, Ver., es una zona estudiantil y por ello hay más demanda
de vivienda para los estudiantes foráneos que vienen a terminar sus estudios
de cualquier nivel académico. El nivel académico que tiene mayor demanda es
el nivel licenciatura.
Objetivo
Por lo antes mencionado esta memoria de cálculo de un edificio, tiene como fin
elaborar un edificio para departamentos localizado en Jardines de Xalapa,
ciudad de Xalapa Ver., realizar la memoria de cálculo para diseñar sus
cimientos y su estructura a base de mampostería, de tal forma que cumpla con
la normatividad vigente en la materia.
Es importante tratar de conseguir en esta memoria de cálculo, de que en algún
futuro cuando se lleve a la realidad este proyecto, ya se cuente con todos los
cálculos y planos, y así ser de gran utilidad en la construcción de un edificio
para departamentos.
3
1.0 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO.
El proyecto consiste en un edificio de tres niveles, en cada planta tendremos
dos departamentos por nivel a base de mampostería. Cada departamento
consta de tres recamaras, una sala, un comedor, una cocina integral, un patio
de servicio, un baño completo y una zona de escaleras para acceso a los
niveles superiores.
La cimentación será a base de piedra volcánica, en la parte de las escaleras
utilizaremos zapatas aisladas.
Los muros serán de tabique rojo de la región de 14cm de ancho, 28cm de largo
y 7cm de espesor y su confinamiento se lograra con castillos y cadenas de 15 x
20 cm. con 4 varillas de 3/8” y estribos de alambrón a cada 20 cm. de
separación.
Trabes de liga de 20cm de base x 30cm de peralte con varillas de ½” y 5/8” para
reforzar la parte de la cocina y sala adicional al armado de la losa.
Las losas serán de 10cm. de espesor armados con varillas de 3/8” como se
indica en el plano estructural.
Los escalones tendrán una huella de 28cm. y un peralte de 18 cm. forjados con
concreto pobre.
Los acabados serán en pisos cerámicos de 33cm. x 33cm. por 1cm. de espesor
pegados con pegazulejo y junteados con lechada de cemento blanco.
Para la instalación eléctrica se usara cable del número 10 para la red principal
derivando a contactos y apagadores con cable del numero 12.
Para la instalación de gas se utilizara tubo de cobre de ½ pulg. Tipo “L”.
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2.0 CONSIDERACIONES GENERALES DE CARGA.
Consideraremos cargas verticales que son permanentes, vivas y accidentales;
en permanentes tenemos pesos propios, losas, muros y trabes; en las vivas
tenemos peso de personas y pesos de mobiliario; en las accidentales tenemos
sismos.
Tomamos en cuenta el reglamento de construcción para el D.F. porque es el
que nos rige en la ciudad de Xalapa.
Art. 194 El factor de carga se determinará de acuerdo con las siguientes
reglas.
1. Para la combinación de cargas permanentes y variables. Art. 188,
apartado I. “Para las combinaciones que incluyan acciones permanentes
y acciones variables, se considerarán todas las acciones permanentes
que actúen sobre la estructura y las distintas acciones variables, de las
cuales la más desfavorable se tomará con su intensidad máxima y el
resto con su intensidad instantánea, o bien todas ellas con su intensidad
media cuando se trate de evaluar efectos a largo plazo.
Para la combinación de carga muerta mas carga viva, se empleara la
intensidad máxima de la carga viva del artículo 199 (del reglamento de
construcción para el D.F.) considerándola uniformemente repartida
sobre toda el área”. En base a lo antes mencionado se aplicara un factor
de carga de 1.4, pero esta edificación es del grupo 1 entonces el factor
de carga para el tipo de combinación se tomara igual 1.5.
2. Para la combinación de cargas permanentes, variables accidentales. Art.
188 apartado II “Para las combinaciones que incluyan acciones
permanentes variables y accidentales, se consideran todas las acciones
permanentes, las acciones variables con sus valores instantáneos y
únicamente una acción accidental en cada combinación” en base a lo
antes mencionado, se aplicara un factor de carga de 1.1 aplicado a los
efectos de todas las acciones que interrumpan en la combinación.
3. Para acciones o fuerzas de diseño internas cuyo efecto sea favorable a
la resistencia o estabilidad de la estructura, el factor de carga se tomará
igual a 0.9.
5
Artículo 199.- Para la aplicación de las cargas vivas unitarias se deberá tomar
en consideración las siguientes disposiciones.
Tabla de cargas vivas unitarias, en kg/m2.
Destino de piso o cubierta
Destino de piso o cubierta
W
a) Habitacion (casa/habitación, departamentos,
viviendas, dormitorios, cuartos de hotel, internados de 70
escuelas, cuarteles, correcionales, horpitales y
b) similares).
Oficinas, despachos y laboratorios .
100
c) Comunicación para peatones (pasillos, escaleras,
40
rampas, vestíbulos y pasajes de acceso libre al
d) público.
Estadios y lugares de reunión sin asientos individuales 40
e) Otros lugares de reunión (templos, cines, teatros,
gimnasios, salones de baile, rataurantes, bibliotecas,
40
aulas, salas de juego similares)
f) Cubiertas y azoteas con pendientes no mayor de 5%
15
g) Cubiertas y azoteas con pendientes no mayor 5%
5
h) Volados en vía pública
15
i) Garages y estacionamientos
40

Wa Wm
90 170
180 250
150 350
350 450
250 350
70
20
70
100
100
40
300
250
La carga viva máxima Wm se deberá emplear para diseño estructural
por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en
suelos así como en el diseño estructural de los cimientos ante cargas
gravitacionales.

La carga instantánea Wa se deberá usar para diseño sísmico y por
viento y cuando se revisen distribuciones de carga más desfavorables
que la uniformemente repartida sobre toda el área.

La carga media W se deberá emplear en el cálculo de asentamientos
diferidos y para el cálculo de flechas diferidas.
Observaciones a la tabla de cargas vivas unitarias
1. Para elementos con área tributaria mayor de 36m2, Wm podrá reducirse,
tomándola igual a 100 + 420ª-1/2(A es el área tributaria en m2). Cuando
sea más desfavorable se considerará en lugar de Wm, una carga de
500kg. Aplicada sobre un área de 50 x 50 cm. en la posición más crítica.
6
Para sistemas de piso ligero con cubierta rigidizante, se considerará en
lugar de Wm, cuando sea más desfavorable, una carga concentrada de
250 kg. para el diseño de los elementos de soporte y de 100 kg. para el
diseño de la cubierta, en ambos casos ubicadas en la posición más
desfavorable. Se considerarán sistemas de piso ligero aquellos
formados por tres o más miembros aproximadamente paralelos y
separados entre sí no más de 80 cm. y unidos con una cubierta de
madera contrachapada, de duelas de madera bien clavadas u otro
material que proporcione una rigidez equivalente.
2. Para elementos con área tributaria mayor de 36m2, Wm podrá reducirse,
tomándola igual a 180 + 420A-1/2 (A es el área tributaria en m2). Cuando
sea más desfavorable se considerará en lugar de Wm, una carga de
1,000 kg. aplicada sobre un área de 50 x 50 cm. en la posición más
crítica. Para sistemas de pisos ligeros con cubierta rigidizante, definidos
como en la nota (1), se considerará en lugar de Wm, cuando sea más
desfavorable, una carga concentrada de 500 kg. para el diseño de los
elementos de soporte y de 150 kg. para el diseño de la cubierta,
ubicadas en la posición más desfavorable.
3. En áreas de comunicación de casas de habitación y edificios de
departamentos se considerará la misma carga viva que en el caso a) de
la tabla.
4. En el diseño de pretiles de cubiertas, azoteas y balcones, se supondrá
una carga horizontal no menor de 100 kg/m2 actuando al nivel y en la
dirección más desfavorable.
5. En estos casos deberá prestarse particular atención a la revisión de los
estados límite de servicios relativos a vibraciones.
6. Atendiendo al destino del piso se determinará con los criterios del
artículo 187, la carga unitaria, Wm, que no será inferior a 350 kg/m2 y
deberá especificarse en los planos estructurales y en placas metálicas
colocadas en lugares fácilmente visibles de la construcción.
7. Las cargas vivas especificadas para cubiertas y azoteas no incluyen las
cargas producidas por tinacos y anuncios, ni las que se deben a equipos
u objetos pesados que puedan apoyarse en o colgarse del techo. Estas
cargas deben preverse por separado y especificarse en los planos
7
estructurales. Adicionalmente los elementos de las cubiertas y azoteas
deberán revisarse con una carga concentrada de 100kg. en la posición
más crítica.
8. Además, en el fondo de los valles de techos inclinados se considerará
una carga, debida al granizo de 30 kg. por cada metro cuadrado de
proyección horizontal del techo que desagüe hacia el valle. Esta carga
se considerará como una acción accidental para fines de revisión de la
seguridad y se le aplicarán los factores de carga correspondiente según
el artículo 194.
9. Mas una concentración de 1,500 kg. en el lugar más desfavorable del
miembro estructural que se trate.
Reglamento del instituto Americano del Concreto (ACI)
Los factores, que en el reglamento ACI se denominan son:
A. Para combinaciones de carga muerta y carga viva:
D= Carga Muerta
L= Carga Viva
V=1.4D+1.7L
B. Para combinaciones de carga muerta, carga viva y accidental
V=0.75 (1.4D+1.7L+1.7w) ó
V=0.75 (1.4D+1.7L+1.87E)
W=Carga del viento
E=Carga del sismo
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3.0 ANÁLISIS ESTRUCTURAL.
Método simplificado de diseño
Hipótesis.- Se descartan los problemas de flexión en muro. Este método es
aplicable para construcciones de hasta 13 metros.
Muros confinados.- Son aquellos que cuyos refuerzos se logra con castillos y
cadenas
Para cadenas y castillos.- El concreto tendrá una resistencia no menor de 150
kg/m2. El refuerzo longitudinal estará constituido por al menos 3 varillas, cuya
área total no será inferior a 0.20 f´c/fy por el área del castillo y estar anclado en
los elementos que limitan el muro de manera que pueda desarrollar su esfuerzo
de fluencia.
El área del refuerzo transversal no será inferior a 1000s/fydc de peralte de
castillo o cadena.
S= separación de los estribos, que no excederán de 1.5 cm. a 10cm.
Existirán castillos por lo menos en los extremos de los muros e intersecciones
con otros muros, y en puntos intermedios del muro a una separación no mayor
que 1.5H ni 4.50 m.
Existirá una cadena en todo el eje horizontal del muro, al menos que este
último este ligado a un elemento de concreto reforzado. Además tendrá
cadenas en el interior del muro a una separación no mayor de 3mts.
La relación altura a espesor del muro cuando excede de 30, deberán proveerse
elementos rigidizantes que eviten la posibilidad de pandeo en el muro.
9
Tipos de piezas
Tabique
Macizas
Block Tepezil
Huecas
Confinamiento
con
refuerzo
interior
Block Concreto
a base de varillas y escalerillas.
Resistencia de diseño a Compresión de la mampostería para algunos tipos de
piezas:
Tipos de piezas
Valores de F*m(kg/cm2
Tabique de barro recocido
15
Block de concreto pesado
20
Tabique de concreto
20
Tabique con huecos verticales
40
Las resistencias anteriores corresponden a pilas construidas con piezas
sin reforzar, para muros reforzados interiormente, las resistencias anteriores se
incrementan en 25% pero sin superar los 7 kg/cm2.
En el caso especifico de muros confinados con dalas y castillos la
resistencia se incrementa en 4kg/cm2.
Resistencia a la fuerza cortante de la mampostería para algunos tipos de
piezas:
Tipos de piezas
Valores de Fy*m(kg/cm2)
Tabique de barro recocido
3.5
Block de concreto pesado
3
Tabique de concreto
3
Tabique con huecos verticales
3.5
10
En este caso la resistencia nominal de muros reforzados se incrementara de
acuerdo al apartado 4.3.2 del reglamento de construcción DF.
Modulo de Elasticidad
Tabique y
E=800 f*m (cargas de corta duración)
Block de concreto
E=350 f*m (para cargas sostenidas)
Tabique de barro
E=600 f*m (cargas de poca duración)
y otras piezas
excepto de concreto
Modulo de cortante.-
E=350 f*m (para cargas sostenidas)
G=0.3E
Resistencia de muros a cargas verticales.- PR= FR.FE.f*m.At
PR= Carga vertical resistente.
FR= Factor de reducción de resistencia general a 0.6 para muros confinados o
reforzados interiormente.
FE= factor de reducción por excentricidad y esbeltez, igual a 0.7 para muros
interiores y 0.6 para muros exteriores.
f*m= Resistencia nominal de la mampostería.
At= Área de la sección transversal.
Resistencia de muros a cargas laterales.- VR=FR(0.5v*At*0.3p)<1.5FRV*AT
P= Carga vertical que actúa sobre el muro sin multiplicar por el factor de carga.
V= esfuerzo cortante de diseño.
AT= Área de la sección transversal del muro.
FR= Factor de reducción de resistencia, que se formara como 0.7 para muros
confinados.
11
3.4 PLANOS ARQUITECTÓNICOS.
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
4.0 DISEÑO ESTRUCTURAL.
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
5.0 PLANOS ESTRUCTURALES.
51
6.0 CONCLUSIÓN.
Como se redacto al principio de esta memoria, este trabajo de un edificio, tenía
como uno de sus principales objetivos el desarrollar todos los cálculos
necesarios para el diseño de la estructura que se construirá en un futuro.
Con la realización de esta memoria podemos conseguir una buena
construcción del edificio para departamentos y ayudar a futuras construcciones
parecidas a esta.
52
7.0 BIBLIOGRAFÍA.
1.- Normas Técnicas Complementarias sobre muros de mampostería.
2.- Miembros de Concreto Reforzado.
3.-Reglamento de construcción para el D.F.
53