Materiales en las estructuras

APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGÍA
ACADEMIA DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO
APUNTES PARA LA MATERIA DE ELEMENTOS
PARA EL DISEÑO III
ELABORADOS: ING. ANA ISABEL GARCÍA MONROY
ING. JORGE CUAN SANCHEZ
DICIEMBRE 2007
ANA ISABEL GARCÍA MONROY/ JORGE CUAN SÁNCHEZ
1
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
INTRODUCCIÓN
El carácter interdisciplinario de las carreras impartidas por la
UPIBI requiere que los alumnos de las carreras de ingeniería
farmacéutica, ingeniería ambiental e ingeniería en alimentos
conozcan los
fundamentos teóricos y prácticos de la
ingeniería civil.
Esta necesidad surge como resultado del tipo de actividad
que deberán desarrollar en la vida profesional. En el
desarrollo del curso podremos conocer los tipos de
estructuras existentes las ventajas y desventajas de cada una
de ellas y los elementos que componen cada estructuras
como son (losas, trabes, muros, columnas y cimientos) con la
finalidad de seleccionar la más idónea para su proyecto y las
características.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
INDICE
Unidad I
Historia de la evolución de las estructuras------------------------------------------------Materiales en las estructuras-----------------------------------------------------------------Estructuras de concreto----------------------------------------------------------------------Estructuras de acero----------------------------------------------------------------------------
1
2
3
6
Estructuras de mampostería ---------------------------------------------------------------------------------- 10
Estructuras de madera------------------------------------------------------------------------------------------ 12
Unidad II
Generalidades Losas--------------------------------------------------------------------------------------------- 13
Losas macizas ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
Losas planas-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
Losas aligeradas--------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
Losas prefabricadas---------------------------------------------------------------------------------------------- 16
Trabes----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
Columnas------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 22
Muros------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 25
Unidad III
Análisis de carga --------------------------------------------------------------------------------------------------27
Carga muerta ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27
Carga vivas---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28
Cimentación--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29
Clasificación de la cimentación-------------------------------------------------------------------------------29
Zapata aislada-------------------------------------------------------------------------------------------------------30
Zapata corrida-------------------------------------------------------------------------------------------------------31
Losa de cimentación----------------------------------------------------------------------------------------------31
Cimentación profunda--------------------------------------------------------------------------------------------32
Pilote de madera--------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
Pilotes de concreto------------------------------------------------------------------------------------------------33
Pilote de acero------------------------------------------------------------------------------------------------------34
Unidad IV
Suelos ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
Principales tipos de suelos------------------------------------------------------------------------------------ 34
Propósito de la exploración del suelo----------------------------------------------------------------------35
Propiedad de los suelos ----------------------------------------------------------------------------------------36
Clasificación de suelos------------------------------------------------------------------------------------------37
Uso de suelos-------------------------------------------------------------------------------------------------------38
Unidad V
Instalaciones---------------------------------------------------------------------------------------------------------38
Instalación hidráulica---------------------------------------------------------------------------------------------38
Instalación sanitaria-----------------------------------------------------------------------------------------------43
Instalación eléctrica-----------------------------------------------------------------------------------------------47
Unidad VI
Planeación------------------------------------------------------------------------------------------------------------51
Planeación normativa----------------------------------------------------------------------------------------.----51
Planeación estratégica-------------------------------------------------------------------------------------------52
Planeación operativa----------------------------------------------------------------------------------------------52
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Historia de la evolución de las estructuras.
El hombre primitivo utilizo materiales que transformo en estructuras, para dar solución a
problemas y necesidades como resguardarse de las inclemencias metereologicas. El desarrollo de
las estructuras avanzo en todos los ámbito.
Hace casi 20 000 años el hombre construyo con palos y pieles viviendas donde se
resguardaba de las inclemencias del tiempo. Posteriormente abandono el sistema de vida nómada
y se hizo sedentario, con lo que el tipo de construcción y materiales empleados cambiaron,
evolucionando rápidamente, las estructuras.
Nuestros antepasados levantaron chozas con ramas y troncos de madera, provistas de
tejados de barro y paja. Otras veces, cuando se establecían en las cercanías de los lagos y lugares
pantanosos, edificaban sus cabañas sobre plataformas de madera sustentadas por gruesas
estacas que clavaban en el fondo, llamados palafitos.
Así el ser humano ha realizado sus construcciones aprovechando los materiales existentes
en su habitad, como los iglúes, construidos por los esquimales con bloques de hielo.
El ser humano, consiente que un grupo tenía más posibilidades de cazar y, por lo tanto de
sobrevivir, se agrupaban en tribu que vivían en poblados. Que Rápidamente fueron incorporando
nuevos materiales en la construcción de sus viviendas.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Se empieza a utilizar el barro amasado con paja, así como la piedra, que de forma masiva, se
introduce como material de construcción, con el objeto de que estas perdurasen en el tiempo.
Los egipcios y posteriormente los romanos, fueron grandes maestros en este tipo de
construcciones. Al trabajar con elementos muy pesados se
hizo necesaria la utilización de
grandes andamios que facilitaran el trabajo, lo que potencio el desarrollo de este tipo de
estructuras.
En la edad media se desarrollo la construcción de iglesias y catedrales de diferentes
estilos arquitectónicos, lo que dio lugar a la incorporación de elementos como los arcos.
Realmente se puede hablar del gran desarrollo de las estructuras a partir de la Revolución
Industrial (siglo XVII), momento en que empieza a sustituirse la piedra y la madera por el acero. En
esta época, Henry Bessemer consiguió un procedimiento para obtener acero, material más
resistente y barato que la mayoría de los materiales anteriores, con la ventaja de que este podía
trabajar y unir con mayor facilidad y rapidez. El acero permitió que se pudieran formar, retículas
triangulares a base de unir piezas sencillas que lograban conjuntos de menor peso y más
resistencia.
Durante el siglo XX cientos de edificios se construyeron empleando el acero como
elemento resistente. Las estructuras se comportan como esqueleto de enorme resistencia, capaz
de trasladar el peso de cada piso directamente a los cimientos, por lo que dejan de ser necesarios
los muros muy gruesos. De hecho, estos son cada vez más delgados y actualmente algunos se
hacen de cristal.
El inconveniente del acero es que su resistencia disminuye de forma notable cuando su
temperatura aumenta. Por lo que en un incendio de cierta intensidad puede provocar la ruina del
edificio.
Materiales en las estructuras
Una estructura se define como algo que constituye la cobertura protectora o envoltura de un
objeto o ser viviente; algo que soporta peso; recibe o resiste cargas y fuerzas de alguna
naturaleza. Por ejemplo la concha de un caracol, el esqueleto humano, los troncos de los árboles
etc. A este tipo de estructuras se les denomina estructuras naturales.
Para ello es necesario decir que una estructura se describe como un sistema; es decir, como un
conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función
dada. La función puede ser, salvar un claro, como sucede en los puentes, encerrar un espacio
como sucede en los distintos tipos de edificios o contener un empuje como en los muros de
contención. Debe ser además segura en condiciones normales de servicio, mantener el costo
dentro del límite económico y satisfacer determinadas exigencias estéticas.
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Un material estructural es aquel material que se usa para hacer aquellas partes de la estructura
que soportan las cargas, que le proporcionan resistencia y estabilidad.
Los materiales estructurales se clasifican en tradicionales y modernos.
Dentro de los materiales tradicionales se encuentran:
¾
¾
¾
Piedra
Ladrillo
Madera
En los materiales modernos se encuentran:
¾
¾
¾
Concreto
Acero
Aleaciones de aluminio.
Los materiales estructurales que más se utilizan son:
¾
¾
¾
¾
Concreto
Acero
Mampostería
Madera
Realmente no existe un material estructural óptimo, la opción depende tanto de la función como de
las propiedades no estructurales que se desean en una situación específica.
La estructura no suele ser un mero esqueleto resistente, protegido por otros componentes, Ya que
el material que la compone debe tener además de características adecuadas, de impermeabilidad,
durabilidad ante la intemperie y de aislamiento térmico y acústico.
Las
principales propiedades de un material pueden representarse mediante EsfuerzoDeformación y se refiere a características de:
Resistencia. Es la propiedad más importante y se define como el esfuerzo máximo que alcanza el
material en una maquina de prueba. Además determina la fuerza que podrá resistir la parte más
débil de la estructura antes de que el material falle en aquel punto y haga fallar la estructura como
un todo.
Rigidez. Es la característica que impide que el material se doble.
Ductibilidad. Es la capacidad de alargarse, estirarse y adelgazarse sin romperse.
Estructuras de concreto
Hoy en día no es posible imaginar la industria de la construcción sin el concreto, ni es posible
imaginar al concreto sin la tecnología, los equipos, la maquinaria y sus principales componentes: el
cemento, los agregados y los aditivos. El concreto es un material pétreo de creación artificial
producto de la mezcla de elementos inertes, como la grava y arena; con un aglutinante; el
cemento Pórtland con agua. Además, si se desea puede llevar diversos tipos de aditivos que
modificarán sus propiedades iniciales.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Características del concreto.
a) Los elementos que integran su mezcla son de dos tipos:
™ Activos: cemento y agua que al entrar en contacto entre si generarán una
reacción química mediante la cual la masa empieza a fraguar hasta que a los
28 días alcanza su resistencia de proyecto, permitiendo que todo elemento
inmerso en ella quede sujeto en forma definitiva.
™ Inertes son agregados pétreos, minerales o de alguna otra naturaleza. Entre
los primeros predominan las gravas y las arenas cuya función será dar la
estructura al concreto y quedará amalgamada por la pasta de cemento
alojada en los huecos formados en ella.
b)
La resistencia del concreto estará prevista previamente a su fabricación al
predeterminar las cantidades de cemento agregados y agua que participarán en la
mezcla las proporciones variarán según la resistencia que se desee obtener,
oscilando de acuerdo con los siguientes porcentajes:
•
•
•
Cemento: 10 a 15 %
Agregados: 70 a 75 %
Agua y aire: 12 a 15 %
Tipos de cemento
El concreto para estructuras podrá usar cualquier tipo de cemento Pórtland:
Tipo I. Normal de uso general.
Tipo II. Modificado con menos calor de hidratación y resistente a los sulfatos.
Tipo III. De resistencia rápida; su fraguado es rápido
Tipo IV. De bajo calor; es recomendable para grandes volúmenes de concreto
Por tener un fraguado inicial lento.
Tipos de concreto
™ Concreto simple es un material de alta resistencia a los esfuerzos de compresión, de baja
resistencia a los esfuerzos cortantes y de nula resistencia a los esfuerzos de tensión
™ El concreto reforzado es el más popular y desarrollado de estos materiales, ya que
aprovecha en forma muy eficiente las características de buena resistencia en
compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del concreto, junto con las
altas resistencias en tensión y ductibilidad del acero, para formar un material compuesto
que reúne muchas de las ventajas de ambos materiales componentes. Por su
moldeabilidad, el concreto se presenta a tomar las formas más adecuadas para el
funcionamiento estructural requerido y, debido a la libertad con que se puede colocar el
refuerzo en diferentes cantidades y posiciones, es posible lograr que cada porción de la
estructura tenga la resistencia necesaria para las fuerzas internas que se presentan.
™ El concreto presforzado que consiste en inducir esfuerzos de compresión en las zonas de
concreto que van a trabajar a tensión y así lograr que bajo condiciones normales de
operación, se eliminen o se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto y por tanto
no se produzca agrietamiento. Las compresiones se inducen estirando el acero con que
se refuerza la sección de concreto y haciéndolo reaccionar contra la masa de concreto.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Las estructuras de concreto, por la composición del material, pueden clasificarse en:
™ Concreto simple
™ Concreto reforzado
™ Concreto prefabricado
Por su construcción cabe distinguir los siguientes tipos:
™ Estructuras coladas en obra
™ Estructuras ensambladas a base de elementos precolados
Propiedades
Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas.
™ Moldeabilidad significa que tan fácil es colocar, compactar, y dar un acabado a una mezcla
de concreto.
™ Resistencia. Capacidad de resistir cargas a compresión, flexión al cortante.
™ Durabilidad. Es la capacidad de la masa endurecida de resistir los efectos del clima o la
reacción química.
™ Impermeabilidad. Depende de la cantidad de agua en la mezcla y la reacción entre el
cemento y agua.
Ventajas
™ Su moldeabilidad permite gran libertad de formas.
™ Facilidad con que puede lograrse la continuidad en la estructura
™ Durabilidad, permeabilidad, resistencia al fuego, a la abrasión, ala intemperie.
Limitaciones
™
™
™
™
Poca o nula resistencia a la tensión.
Contracción al secar y cambios en la humedad.
Permeabilidad.
Se fabrica en estado plástico por lo cual obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras
adquiere resistencia.
Estructuras de concreto
En esta figura podemos observar las columnas de
concreto reforzado.
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En esta figura podemos observar tanto trabes,
Losa y columnas de concreto.reforzado.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Estructuras de acero
El Acero
Generalidades
En la construcción actual el acero es el material de mayor importancia, sea que se utilice,
solo o asociado con otro; sin su presencia no se concibe ningún
Edificio moderno. Se puede valorar su importancia sabiendo que su empleo con respecto a la
totalidad de los metales es superior al 80% de ahí que hasta los años cincuenta era frecuente
que junto con el cemento fueran los principales indicadores del desarrollo industrial del país.
Propiedades físicas
Las propiedades del acero, que se conjuntan con un bajo costo en comparación con el de
otros metales, han propiciado su aprovechamiento industrial intensivo.
Elasticidad:
Recuperación de su forma inicial.
Ductibilidad:
Capacidad para alargarse, estirarse y adelgazarse.
Forjabilidad:
Acepta nuevas formas por medio de martillazos.
Maleabilidad
Puede aplastarse en láminas.
Tenacidad
Es resistente a la ruptura.
Soldabilidad
Se puede pegar
presión.
Conductibilidad
Es transmisor de temperatura y electricidad lo que en
construcción es desfavorable.
Entra en composición con el oxígeno, lo que igualmente
es una característica inadecuada.
Oxidación
Cortado
mediante arco voltaico o fusión con calor y
Puede hacerse con facilidad.
Manufactura del acero
La manufactura del acero se logra en altos hornos y por diversos procesos como:
Bessemer, siemens, eléctrico hogar abierto o inyección de oxígeno, empleando como materias
primas para su fabricación: mineral de hierro, carbón y piedra caliza.
Tipos de aceros usados en construcción
™ Los aceros ASTM A – 7, A – 36, A –42 y A- 52 El primero se utiliza en elementos
estructurales de menor calidad y los demás para estructuras que requieren altos esfuerzos.
™ El de alta resistencia por lo general se usa en forma de varillas lisas o corrugadas, estas
últimas empleadas como refuerzo del concreto armado.
™ Los templados para usos especiales.
El empleo más usual de las estructuras metálicas es en:
™ Estructuras de edificios urbanos e industriales en: columnas, trabes, marcos, armaduras,
sistemas de contratrabes, apoyos, etc.
™ Estructuras de puentes: igual que el anterior más diafragmas y parapetos.
™ Estructuras especiales como: tanques, compuertas, ductos, etc.
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Comparación entre estructuras de acero y de concreto
™ Menor peso: Sus elementos tienen menor sección y son más ligeros
™ Esbeltez: Permite disponer de mayores espacios verticales y horizontales.
™ Rigidez: Puesto que requiere menor sección que los elementos de concreto se tendrán
mayores de formaciones
™ Construcción: El montaje representa una simplificación en campo con respecto a la
fabricación masiva en concreto.
™ Recuperación: Es mayor que el de las estructuras de concreto armado.
™ Modificaciones: Son más sencillas de realizar que las de concreto armado.
™ Tiempo de ejecución: Generalmente es menor debido a que realizan simultáneamente las
primeras etapas de la fabricación de la estructura y de la construcción de la cimentación
del edificio.
™ Protección: Corren mayor riesgo de ser dañadas por el fuego y la corrosión, obligando a
recubrimientos costosos.
™ Fabricación: La calidad de estas estructuras se encuentra directamente ligada a la
capacidad de los operarios, sobre todo de los soldadores que deben ser obligadamente
calificados.
™ Transporte: Su costo puede encarecerla hasta volverla inconveniente.
De los materiales comúnmente usados para fines estructurales, el acero es el que tiene
mejores propiedades de resistencia, rigidez y ductibilidad. Su eficiencia estructural es además
alta debido a que puede fabricarse en secciones con la forma más adecuada para resistir
flexiones, compresión u otro tipo de solicitación. Las resistencias en compresión y tensión son
prácticamente idénticas y pueden hacerse varias dentro de un intervalo bastante amplio
modificando la composición química o mediante trabajo en frío. Hay que tomar en cuenta
que a medida que se incrementa la resistencia del acero se reduce su ductilidad y que al
aumentar la resistencia no varía el módulo de elasticidad, por lo que se vuelven más críticos
los problemas de pandeo local de las secciones y global de los elementos.
Por ser un material de producción industrializada y controlada, las propiedades estructurales del
acero tienen generalmente poca variabilidad.
Otra ventaja del acero es que su comportamiento es perfectamente lineal y elástico hasta
la fluencia, lo que hace más fácilmente predecible la respuesta de las estructuras de este
material.
Las extraordinarias cualidades estructurales del acero, y especialmente su alta resistencia
en tensión, han sido aprovechadas estructuralmente en una gran variedad de elementos y
materiales compuestos, primero entre ellos el concreto reforzado y el presforzado; además en
combinación con madera, plásticos, mampostería y otros.
La posibilidad de ser atacada por corrosión hace que el acero requiera protección y cierto
mantenimiento en condiciones ambientales severas. El costo y los problemas que se originan
por este aspecto son suficientemente importantes para que inclinen la balanza hacia el uso de
concreto reforzado en algunas estructuras que deben quedar expuestas a la intemperie, como
los puentes y ciertas obras marítimas, aunque en acero podría lograrse una estructura más
ligera y de menor costo inicial.
Uniones en una estructura metálica
Las uniones en una estructura metálica se hacen mediante, pernos, remaches, soldaduras.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Pernos y remaches.
Los pernos y remaches se usan en uniones o conexiones para armados y estructuras por
lo general combinados con elementos estructurales, placas y ángulos. Las secciones y los perfiles
se producen en forma comercial.
Unión de las estructuras de acero
En esta figura se observa la placa en forma de “C”
En esta figura podemos observar los pernos
Se observa la unión de las estructuras utilizando placa y pernos
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Soldaduras
La soldadura que comúnmente se emplea es de dos tipos: a) de arco eléctrico, y b)
autógena (gas).
Actualmente, la primera es la más usual en las estructuras por que la segunda tiene el
inconveniente de debilitar las piezas, debido al adelgazamiento de éstas, sin embargo, la autógena
es muy útil para cortar piezas estructurales.
En esta figura podemos observar la unión mediante la soldadura
Ventajas de emplear soldadura eléctrica en las estructuras
™ La soldadura conserva íntegras las secciones de las piezas, por que no se descuenta
nada de la sección por el uso de taladros para el remache.
™ Se puede unir con facilidad piezas que prácticamente no son remachables.
™ Los cortes incorrectos de las piezas no impiden un ajuste adecuado.
™ Es un procedimiento silencioso.
™ Frecuentemente se pueden evitar el empleo de las conexiones de ángulos, placas y
remaches por que son soldables pieza con pieza.
Estructuras de acero
En esta estructura se observa las vigas y columnas de acero
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Estructuras de mampostería
Alcance: se aplica al diseño de muros constituidos por piezas prismáticas de piedra artificial
maciza o huecas unidas por un mortero aglutinante.
Materiales para mampostería.
Piezas
Ladrillos, bloques de barro, arcilla o similares, bloques, ladrillo o tabique y tabicones de concreto.
Piedras naturales
Chiluca, arenisca, tepetate, tezontle, piedra brasa.
Piedras artificiales
Concreto simple, concreto reforzado, azulejos, loseta, mosaicos, ladrillo rojo.
Resistencia en compresión
Se determinará para cada tipo de piezas de acuerdo con el ensaye especificado en la NOM C 36
para diseño se empleará un valor de la resistencia medida sobre el área bruta, que se
determinará como el que es alcanzado por lo menos por el 98% de las piezas producidas.
Cuando se tenga evidencia de que el valor mínimo garantizado por el fabricante cumple con la
definición anterior, podrá tomarse como resistencia de diseño.
Morteros
Los morteros que se empleen en elementos estructurales de mampostería deberán cumplir con
los requisitos siguientes:
™ Su resistencia en compresión será por lo menos de 40 kg/cm2
™ La relación volumétrica entre la arena y la suma de cementantes se encontrara entre
2.25 y 3.
™ La resistencia se determinará según lo especificado en la NOM C61
™ Se empleará la mínima cantidad de agua que como resultado un mortero fácilmente
trabajable.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Estructuras de mampostería
Observamos una estructura de mampostería natural
Observamos una barda de mampostería natural
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Estructuras de madera
Es un material estructural tradicional. Se caracteriza por tener resistencia y módulo de
elasticidad en compresión relativamente altos y por una baja resistencia a la tensión.
La madera como material usado puede ser cualquiera siempre y cuando su densidad
relativa promedio sea igual o superior de 0.35. Las que autoriza el Reglamento de construcción del
Distrito Federal (RCDF) a usar son coníferas y latífoliadas.
El contenido de humedad.
Se denomina madera húmeda aquella que sea menor o igual a 18% ± 2% en peso
Se denomina madera seca la que pasa ese límite sin exceder el 50%
Es importante saber cual es el contenido de humedad en la madera debido a que a
mayor humedad menor resistencia. Por lo cual en estos casos hay que reducir los esfuerzos
aceptados para trabajar con esos materiales.
Las estructuras de madera presentan un comportamiento sísmico excelente, debido a que
son muy ligeras y las fuerzas de inercia inducidas por el sismo son pequeñas además de que la
energía se disipa, lo cual reduce radicalmente las fuerzas que se induce en la estructura.
Los daños presentados por efecto de sismo son atribuidos a:
™ Degradación de la madera, debido a los insectos y a la intemperie.
™ Conexiones inadecuadas y falla de anclaje en la cimentación.
Observamos unas vigas de madera
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Losas
Generalidades.
Las losas se definen como elementos horizontales de soporte, capaces de soportar a las
cargas vivas y muertas de la construcción. Se emplean para entrepiso y cubierta. Estas pueden ser
coladas en sitio o prefabricadas.
Su posición dentro de la estructura puede ser totalmente horizontal o inclinada, según las
características del proyecto.
Tipos den losas de acuerdo a su ubicación en la construcción.
™ Funciones arquitectónicas de Losas de entrepiso. Su función es la de separar unos
espacios verticales formando los diferentes pisos de la construcción; para que esta función
se cumpla de una manera adecuada, la losa debe garantizar el aislamiento del ruido, del
calor y de visión directa, es decir, que no deje ver las cosas de un lado a otro.
™ Funciones estructurales losas de entrepiso. Las losas deben ser capaces de sostener
las cargas de servicio (Cargas muertas y cargas vivas).
™ Funciones de las losas de azotea. Se construyen prácticamente de igual manera que las
losas de entrepiso, pero su función es únicamente cubrir el extremo vertical final de la
construcción, por lo que no soportan las mismas cargas que las losas de entrepiso. Las
losas de azotea pueden ser rectas o inclinadas de uno o varios lados. A las inclinaciones,
generalmente se les denomina “aguas”.
Otra clasificación es de acuerdo al material estructural.
™ Losas macizas.
™ Losas aligeradas.
Losas macizas
Las losas macizas se caracterizan por ser elementos de concreto reforzado y de peralte
medio (ocho a doce centímetros), estas losas se encuentran en una o dos direcciones, lo que
depende de su forma de trabajo.
Las losas pueden, estar soportadas perimetral e interiormente por vigas monolíticas de
mayor peralte, por vigas de otros materiales independientes o integrados ala losa; o soportadas
por muros de concreto, mampostería o muros de otro material, en cuyo caso se les llama losas
sustentadas sobre vigas o muros respectivamente.
Se observa una losa perimetralmente apoyada sobre muros
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Losa perimetralmente apoya sobre trabe.
Losas planas: se llaman losas planas a las losas que pueden sustentarse directamente sobre
columnas. Que en forma tradicional no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico como
las existentes en nuestro país, pues no disponen de capacidad resistente suficiente. Puede
utilizarse capiteles y ábacos para mejorar la integración de las losas planas con las columnas y
para mejorar la resistencia de las losas al punzamiento.
Las losas planas se pueden mejorar relativamente su comportamiento ante los sismos, mediante la
incorporación de vigas.
Las losas planas se pueden clasificar en los siguientes tipos:
™ Reticulares
™ Flan-plate
™ Flan-Slab
Las ventajas de este tipo de losa es la siguiente:
1. Los sistemas de piso con losas permiten tener un menor peralte de la estructura como
conjunto, lo que disminuye la altura total del edificio.
2. Su rango de aplicación óptimo (aquellos claros en que el sistema no se encuentra
subutilizado) comienza a partir de seis metros.
3. En el caso de las losas reticulares, se obtienen una reducción de magnitud en la carga
muerta de la estructura.
4. Permite el paso de instalaciones con relativa facilidad y sencillez.
Podemos observar las vigas que ayudan a lograr un peralte menor
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Si la geometría de la losa y el tipo de apoyo determinan que la magnitud de los esfuerzos es en
dos direcciones, se denominan losas bidireccionales. Si los esfuerzos en una dirección son
predominantes sobre los esfuerzos en la dirección ortogonal, se le llaman losas unidireccionales.
Observamos como trabajan las losas macizas
Losas aligeradas
Son las que utilizan un aligerante para rebajar su peso e incrementar el espesor para
darle mayor rigidez transversal a la losa. Los aligeramientos pueden ser rígidos o flexibles y
pueden ser:
Recuperable: Cuando después de vaciada y fraguada la losa se puede sacar el aligerante
y darle uso en otra losa.
Podemos observar el material recuperable
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Perdido: es el aligérate que no se puede recuperar después de vaciada la losa.
Se observa que el material no es posible su recuperación por que esta inmerso en la mezcla
Losas prefabricadas
Las losas prefabricadas, son los sistemas de entrepiso o de cubierta no elaborados en el
sitio de la construcción. Estas obras se utilizan en condiciones especiales para abaratar el costo,
y por que en ciertos casos se necesita una producción masiva.
TIPOS DE LOSAS
Observamos como se coloca la losa prefabricada
Toda la gama de productos que ofrece el mercado de la construcción y la tecnología
actual, tiene peso y características constructivas similares por ese motivo se seleccionaron los
siguientes elementos representativos:
™
™
™
™
™
Vigueta y bovedilla
Spancrete
Siporex
Reticulares
Losas aligerada y precolada
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Vigueta y bovedilla: Es algo nuevo y diferente para la construcción de losas, entrepisos,
puentes y otras aplicaciones es un semiprefabricado, de calidad controlada bajo normas
internacionales integrado por los siguientes elementos:
1.
2.
3.
4.
Una armadura de acero ( vigueta)
Una base prefabricada de concreto
Acero de refuerzo según especificaciones del diseño de la losa
Elementos de relleno (bloques o bovedillas
Se observa el acero de refuerzo de la vigueta
Podemos observar la bovedilla
Losas Spancrete : Son placas de concreto pretensazo prefabricado, elaboradas en planta industrial
mediante el procedimiento de compactación y con estrictas normas de calidad. Acero y concreto
de alta resistencia, aunados a una gran precisión en su geometría
Se observa su geometría
Podemos ver que existen diferentes tamaños de losas
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Siporex: Son elementos de concreto ligero reforzado para entrepiso, techos y muros se fabrican
con cemento y arena fina adicionándole agentes químicos y son tratados a vapor obteniendo un
producto ligero, resistente aislante térmico y acústico.
Las losas siporex tienen las siguientes ventajas:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Resistencia
Ligereza
Aislamiento Térmico
Capacidad Térmica
Acabado Aparente
Limpieza de Obra
Manejabilidad
Rápida Colocación
Economía
Se puede observar la terminación de la losa siporex
Losas reticulares: consiste en una losa aligerada de espesor uniforme que se apoya directamente
en las columnas, y esta losa se hace mediante la combinación de un sistema de nervaduras de
concreto reforzado formando una retícula de gran rigidez. Los elementos prefabricados en forma
de bloques puede ser concreto simple, barro, espuma de poliuretano o unisel y se pueden usar
también casetones de plástico.
Podemos observar los casetones de unisel
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Comportamiento
Cada uno de los sistemas mencionados presentan ventajas y desventajas en relación
con los sistemas convencionales. Estas ventajas tienen relación con su capacidad de librar
un claro mayor, peraltes menores, reducción de mano de obra, bajo costo, rapidez y limpieza
de ejecución.
Alguno de los factores que se pueden considerar como desventaja son los siguientes.
™
™
™
™
™
Se requiere equipo especializado para transportarlo al sitio de la obra.
Se requiere de equipo especializado para su montaje
Tiene poca flexibilidad para adaptarse a cierto tipo de proyectos.
Su empleo solamente reditúa en claros grandes.
El desperdicio de materiales (en un pequeño número de casos).
PREESFUERZO
Podemos observar una de las grandes desventajas como son el equipo especializado para su transporte y colocación
Presforzar significa la creación de fuerzas internas y de esfuerzos permanentes en una
estructura con el propósito de mejorar su comportamiento ante diversas condiciones de servicio.
En estructuras de concreto, el preesfuerzo se introduce al tensar cables de refuerzo de alta
resistencia. Como el concreto es resistente a la compresión y débil a la tensión, tensar el acero
de refuerzo (contra el concreto), coloca a este bajo esfuerzos de compresión empleados para
contrarrestar los esfuerzos de tensión producidos por las cargas externas.
Los métodos empleados para presforzar el concreto son:
™ Pretensado
™ Postensado
Pretensado
En el pretensado los tendones (cables de acero, sencillos o trenzados) se tensan,
posterior mente se hace el vaciado del concreto. Una vez que el concreto ha fraguado, los
tendones se liberan de los anclajes temporales y su fuerza de tensión se transmite por
adherencia de los tendones al concreto. El pretensado se puede realizar en grandes plataformas
de 100 o más metros de largo o bien en moldes independientes.
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22
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Postensado
En el postensado los tendones se tensan y anclan contra el concreto después de que
éste ha fraguado. Generalmente el tensado se emplea utilizando gatos hidráulicos.
Podemos observar como se lleva a cabo el preesfuerzo
Trabes o vigas
Son elementos horizontales de carga que soportan elementos de entrepiso o de cubierta, y
pueden ser de concreto armado, prefabricadas, acero etc.
Podemos observar como trabajan en conjunto tanto trabes como columnas
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Las trabes son elementos que soportan la mayor parte de la carga y los mayores esfuerzos de
torsión. Están constituidos por al menos cuatro varillas de acero corrugado dispuesta en los
extremos de un cuadrado alrededor de 25 x 25 cm, con una serie de anillos de fijación o estribos,
que forman el armazón dependiente
De la forma en que se requiera; posteriormente han de rellenarse estas estructuras o armazones
con hormigón, para darle mayor rigidez y fuerza.
Podemos clasificar a las trabes como:
1. contratrabe: se utilizan enclavadas en el terreno natural y sobre las cuales descansan los muros
y los castillos También pueden estar sobre la superficie del terreno natural o parcialmente
enclavadas.
Se observa la contratrabe unida con el cimiento y la columna
2. Trabes de amarre: Las trabes de amarre son trabes que se emplean para soportar las cargas
de los muros y de las losas, deben tener un grueso igual al del muro y una altura mínima de 15cm,
una anchura mínima de 12cm y puede contener intersección con la columna. Estas trabes
deberán colocarse a la altura del entrepiso para que queden embebinadas en la losa, a la altura
de enrase de cubierta de la construcción. Otra función de las trabes de amarre es la de servir de
soporte en huecos donde han de instalarse puertas o ventanas.
Trabes
Podemos observar el armado de la trabe
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Existen varios tipos de trabes de acuerdo a sus apoyos es la siguiente:
Trabes simplemente apoyada o trabe simple
Esta tiene apoyos cerca de sus extremos pero éstos solo restringen los movimientos verticales; es
decir los extremos de la viga pueden rotar libremente cuando las cargas tienen una componente
horizontal o cuando el cambio de longitud de la viga debido a la temperatura puede ser
importante, los apoyos también tienen que evitar movimientos horizontales.
En tal caso suele bastar con la restricción horizontal en uno solo de los apoyos. La distancia que
hay entre los apoyos recibe el nombre de claro. La carga que tiene que soportar cada uno de los
apoyos se denomina reacción.
Trabes con extremos empotrados y el otro simplemente apoyado.
Cuando se coloca un apoyo simple bajo el extremo de una trabe en voladizo, el resultado es la
trabe que tiene un extremo empotrado y el otro simplemente apoyado.
Trabe doblemente empotrada
La trabe doblemente empotrada tiene ambos extremos empotrados y en ninguno de ellos puede
haber rotaciones ni movimientos verticales. En la práctica es difícil lograr un extremo
perfectamente empotrado, de modo que lo más usual es que se permita cierta rotación en los
extremos de la trabe. Por consiguiente, casi todas las condiciones de apoyo son intermedias entre
las de una trabe simple y las de una empotrada.
Trabe con voladizos
Es una trabe que vuela más allá de sus apoyos simples. Los voladizos así formados, tienen un
extremo libre, como las autenticas trabes en cantilever, pero los apoyos permiten una libre
rotación.
Columnas
Las columnas representan el elemento vertical de soporte para la mayoría de las
estructuras a base de marcos. La adecuada sección de su tamaño, forma, espaciamiento y
composición influyen de manera directa en la capacidad de carga de las columnas; estas se
deben referir al conjunto al que pertenecen, el sistema en el que trabajan, es decir, a las
características generales del edificio en términos de la forma en que se encuentran definidas las
partes integrantes. Estas partes se denominan marcos y son estructuras reticulares que
contienen un cierto número de claros para una serie de niveles o entrepisos.
Las columnas forman una unidad con las trabes o vigas de entrepiso y trabajan en
conjunto, el cual es capaz de tomar momentos flexionantes y fuerzas cortantes, como resultado
de la aplicación de cargas gravitacionales y accidentales, para distribuirlas a lo largo y ancho del
marco y así obtener mejor equilibrio de fuerzas o acciones externas.
Las características de altura y sección de la columna, al interactuar con las secciones de
las trabes que llegan a un mismo nodo, producen un grado de altura efectiva de columna. Esto se
traduce en un factor de esbeltez, que permite determinar la capacidad real de una columna en
función de la altura, su sección transversal y el número de elementos que le dan soporte lateral.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Las columnas y su grado de esbeltez (L /r):
Es el cociente de la longitud entre puntos de apoyos laterales consecutivos y el radio de giro
mínimo de la sección transversal de la columna, con respecto al eje centroidal alrededor del cual
puede sufrir una flexión lateral o pandeo.
Las columnas se clasifican de acuerdo a los siguientes criterios: por su grado de esbeltez, por su
geometría y por el material del que están constituidas. A continuación se describirá cada uno de
estos criterios.
Grado de Esbeltez
•
Columnas cortas: el grado de esbeltez es menor a 30. estas columnas se rompen bajo
una carga axial que produce un esfuerzo unitario casi constante y que corresponde al
punto crítico de elasticidad para materiales dúctiles o la resistencia a la ruptura por
compresión para materiales frágiles. La carga crítica depende de área de la sección
transversal y de la resistencia del material.
•
Columnas largas: el grado de esbeltez es mayor a 150. estas columnas fallan por pandeo.
La carga crítica para una columna de este tipo depende de su rigidez, longitud y
condiciones de apoyo lateral en los extremos a lo largo de la columna. Cuando se alcanza
la carga crítica, la columna queda en
equilibrio inestable y el más pequeño
desplazamiento lateral al eje aumentará progresivamente hasta que el material falle en
algunos de sus puntos, por los esfuerzos combinados de compresión y flexión.
•
Columnas para edificios: el grado de esbeltez esta entre 30 y 120. Estas columnas
componen una serie, que va desde las columnas cortas a las largas y algunos de cuyos
tipos pueden tener las características de unas y otras, las columnas pueden fallar por
compresión directa del material, si tienen características de las cortas, por flexión lateral o
pandeo si tienen características de las largas o por un defecto local seguido de un pandeo.
Geometría
La geometría que pueden adoptar las columnas de concreto reforzado son diversas, las
empleadas más comúnmente son las cuadradas, rectangulares y circulares.
•
Las cuadradas tienen la ventaja de presentar el mismo momento de inercia en ambas
direcciones, con lo que su resistencia, se puede decir es igual tanto para el eje xx como
para el eje yy. Presentando las mismas proporciones en ambas caras y son fáciles de
modular en relación con otros elementos de la construcción.
•
Las rectangulares se tienen momentos de inercia diferentes entre el eje mayor y el eje
menor de la columna, Para este tipo de secciones es necesario calcular los momentos
resistentes y su capacidad de carga para cada uno de sus ejes.
•
Las circulares tienen características de simetría en sus ejes, los cuales se pueden
suponer perpendiculares entre sí, hecho que las hace similares en su comportamiento a
las cuadradas. La geometría circular requiere de consideraciones especiales de diseño en
relación con las cuadradas y rectangulares.
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26
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Columnas de acuerdo a los materiales:
•
Columnas de tabique: Las columnas de tabique son aquellas que se constituyen a base de
ese material y las dimensiones de las columnas se logran acomodando el tabique en
formas diferentes formas. El mortero usado para asentar tabique generalmente es
(cemento / arena).
Una disposición en forma de rehilete producirá a la columna, una pequeña cavidad central.
En la parte de la cavidad se coloca una varilla de acero, para estar reforzada, esta columna se
acepta como mínimo 16 pulg. De ancho.
•
Columnas de concreto: Son elementos de apoyo vertical en una estructura. Las columnas
de concreto quedan comprendidas de la siguientes categorías:
1. Cuadradas con refuerzo ( zunchado )
2. Redondas con refuerzo ( Espiral )
Las columnas zunchadas: El refuerzo se mantiene en su lugar mediante anillos hechos de
varilla de refuerzo. Este tipo de refuerzo puede adoptar con facilidad otras formas así
como cuadradas, rectangulares etc.
Las columnas espiral: Son aquellas en las que el refuerzo se coloca dentro de un círculo,
con el grupo completo de varillas encerrado por un espiral cilíndrico hecho de varilla de
acero o alambrón.
El tipo de apoyo de una columna determina su longitud libre de pandeo, su esbeltez o su grado de
restricción de tal manera que al trabajar en voladizo, para efectos de diseño su altura se duplica.
Este comportamiento provoca una reducción en la capacidad de carga de la columna.
Tradicionalmente se han clasificado las columnas según su esbeltez, en largas y cortas.
Sección mínima
El reglamento de construcción del GDF. (Gobierno del distrito federal), en sus Normas
Técnicas Complementarias, diseño de concreto considera las siguientes normas en relación con
columnas.
™ Lado menor 30 centímetros
™ Una relación de lado largo a lado corto no mayor a cuatro
™ Una relación de altura a lado menor no mayor de 15.
Existen otras limitaciones específicas en cuanto a diseño estructural se refiere, pero dependen
de las antes mencionadas. Las dimensiones de las columnas varían dependiendo de los
claros de la estructura, y las magnitudes de los momentos flexionantes y cortantes que
producen dichas cargas. Finalmente las deformaciones que sufre la estructura ante la
presencia de cargas laterales, determinan la necesidad de secciones transversales de
columnas, mayores a las supuestas originalmente.
Normalmente, en edificios de varios niveles, se tienen secciones transversales de
columnas que varían de un piso, o de un grupo de pisos, a otro, esto se efectúa con el objeto
de reducir el peso de la estructura, adecuarla a las solicitaciones de las cargas y tener una
mayor economía en el proceso de construcción. Por esta razón, en los primeros niveles las
columnas requieren de una sección transversal mayor y disminuye de tamaño en la medida
que se alcanzan los niveles superiores.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Muros
Son elementos verticales de carga que desarrollan un trabajo similar al de las columnas
pero dada su magnitud, también se emplean para proporcionar rigidez lateral a una estructura.
Así mismo existen muros colados en sitio y prefabricados.
Muro de carga
Los muros de carga de concreto armado pueden diseñarse como columnas cargadas
excéntricamente, o bien por un método empírico al que se hace referencia en el reglamento.
Muro sin carga
Los muros de concreto armado que no soportan carga, comúnmente denominados muros
divisorios o paneles, pueden ser precolados o colados en situ. Los paneles que sólo sirven
como recubrimiento exterior, cuando son precolados, suelen estar fijos a las columnas o entre
pisos del marco rígido, se apoyan en una contratrabe ( viga de desplante) o descansan entre
zapatas, cubriendo el claro entre ellas y sirviendo al mismo tiempo como contratrabes y
muros. Los muros divisorios colados in sitio. Son más comunes en las sub estructura. Menos
frecuentes son los paneles colados in situ, apoyados en contratrabes y fijos al marco
En casi todas estas aplicaciones de los muros sin carga los esfuerzos son bajos, lo que
permite el uso alternativo de otros materiales, como obra de albañilería sin refuerzo- siempre y
cuando vaya apoyado sobre vigas- e incluso paneles de otros materiales. Es necesario
procurar el espesor mínimo, un esfuerzo mínimo, y el uso máximo de la estandarización para
aprovechar técnicas de producción en masa y diseñar de modo que se cumplan funciones
dobles, como cuando los paneles sirven como muros y como vigas de gran peralte.
Muros divisorios interiores
Son la solución ideal a los diferentes desempeños requeridos de un muro divisorio sencillo
hasta el muro con las especificaciones más exigentes. Sus materiales son de alta calidad y
están específicamente
pensados, diseñados y fabricados
para lograr el óptimo
funcionamiento en cada tipo de muro. Junto con las especificaciones de instalación asegura al
proceso constructivo un excelente resultado. La estructura de los muros divisorios Panel Rey
se construye con perfiles de acero galvanizado, que garantiza la resistencia y durabilidad, esta
se reviste con paneles de yeso que dan al muro solidez y una superficie lisa y tersa para la
aplicación de los acabados de su preferencia (texturizados, tapiz, pintura etc.)
Muros sencillos
Es muy fácil construir muros curvos, con nichos, arcos, relieves verticales, horizontales o
diagonales.
Se puede colocar todo tipo de accesorios (cuadros, repisas, gabinetes, etc)
Es el muro más adecuado para pasillos, estancias, oficinas, sala – comedor etc.
Muros resistentes a la transmisión del sonido
Cuando se requiere aislar un recinto de los sonidos externos podrá lograr una resistencia al
paso del sonido S.T.C. (Sound transmisión class) de 60, con lo cual cumple con la más
exigente especificación.
Excelente para hospitales, hoteles, auditorios, oficinas, cines, etc.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Muros resistentes a la humedad
La humedad en interiores afecta a los materiales del muro cuando no se ha previsto su
protección. El panel de yeso “RH” Resistente a la Humedad repele la humedad. Sirve de
substrato para adherir eficazmente azulejos o mármol con el adhesivo normal para azulejos.
Ideal para baños, cocinas, lavanderías y sótanos.
Muros resistentes al fuego
Protege y evita la generación o propagación de incendios.
Un muro de panel de yeso “RF” Resistente al fuego dará protección por períodos durante 45
minutos y hasta 3 horas en caso de incendio. Es el muro protector ideal para cocinas, cuartos
de máquinas, para cubos de elevadores, etc.
Muros termo – aislantes
Aísla la transmisión de calor, y nos protege del frío brindando un mayor confort y un ahorro de
energía en aire acondicionado o calefacción. Es el muro más adecuado para accesos,
cuartos refrigerados, divisiones entre cocina y comedor, cuartos de calderas, muros ductos,
etc.
Revestimiento de muros de mampostería
Los materiales panel rey permiten remodelar en forma rápida y eficiente los muros de
mampostería, el acabado que se tendrá será insuperable, logrando superficies planas, lisas y
tersas, ideales para recibir el acabado final de su elección. Asimismo podrá dar a su muro otras
propiedades adicionales. Excelente para toda remodelación.
Muros fachada
El muro fachada Panel tiene como función principal el de cerrar los espacios de una
edificación creando una barrera entre el exterior y el interior. Los muros fachadas son
resistentes y durables ante los agentes climatológicos tales como vientos y sismos. Utiliza
perfiles de acero galvanizado y paneles para exteriores e interiores. El muro fachada se adapta
a una gran variedad de estilos arquitectónicos, es ideal para edificaciones tales como hoteles,
edificios de oficinas, centros comerciales, escuelas, departamentos, etc.
Muro cortina:
Ideal para edificar superficies de edificios de grandes
superficies continuas en la fachada.
volúmenes. Se crean grandes
Muro tapón:
Ideal para construir muros entre las losas de entrepisos de edificios, como por ejemplo los
que tienen balcones.
Según su forma de colocación se les denomina:
Capuchino.- cuando los tabiques se asientan por su cara angosta, son útiles en divisiones
pequeñas.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Al hilo.- Cuando se coloca en sentido longitudinal, es útil en exteriores e interiores.
A tizón.- Cuando se colocan en sentido transversal, son útiles para soportar cargas mayores.
Combinadas.- Cuando se alternan los tres tipos anteriores.
Huecos.- Cuando se deja en su interior una cámara de aire; se recomienda en climas
extremosos, trabaja como aislante del frío y del calor.
En todos los casos es necesario cuatrapear los tabiques.
Análisis de cargas
Cargas Muertas
Artículo 196: Se considerarán como cargas muertas los pesos de todos los elementos
constructivos, de los acabados y de todos los elementos que ocupan una posición permanente
y tienen un peso que no cambia sustancialmente con el tiempo.
Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones especificadas de los
elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales. Para estos últimos se utilizarán
valores mínimos probables cuando sea más desfavorables para la estabilidad de la estructura
considerando una carga muerta meno, como en el caso de volteo, flotación, lastre y succión
producida por viento. En otros casos se emplearán valores máximos probables.
Artículo197: El peso muerto calculado de losas de concreto de peso normal coladas en el lugar
se incrementará en 20Kg/m². Cuando sobre una losa colada en el o precolada, se coloque una
capa de mortero de peso normal, el peso calculado de esta capa se incrementará también en
20 kg/m², de manera que el incremento total será de 40 kg/m². Tratándose de losas y morteros
que posean pesos volumétricos diferentes del normal, estos valores se modificarán en
proporción a los pesos volumétricos.
Estos aumentos no se aplicarán cuando el efecto de la carga muerta sea favorable a la
estabilidad de la estructura.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Cargas Vivas
Artículo 198: Se consideran cargas vivas las fuerzas que se producen por el uso y ocupación
de las Edificaciones y que no tienen carácter permanente. A menos que se justifiquen
racionalmente otros valores, estas cargas se tomarán iguales a las especificadas en el artículo
199.
Las cargas especificadas no incluyen el peso de muros divisorios de mampostería o de otros
materiales, ni el de muebles, equipos u objetos de peso fuera de lo común, como cajas fuertes
de gran tamaño, archivos importantes, libreros pesados o cortinajes en salas de espectáculos.
Cuando se prevean tales cargas deberán cuantificarse y tomarse en cuenta en el diseño en
forma independiente de la carga viva especificada. Los valores adaptados deberán justificarse
en la memoria de cálculo e indicarse en los planos estructurales.
Artículo199.Para la aplicación de las cargas vivas unitarias se deberá tomar en consideración
las siguientes disposiciones:
I.- La carga viva máxima Wm se deberá emplear para diseño estructural por fuerza
gravitacional y para calcular asentamientos inmediatos en suelos, así como en el diseño
estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales.
II.- La carga instantánea Wa se deberá usar para diseños sísmico y por viento y cuando se
revisen distribuciones de carga más desfavorables que la uniformemente repartida sobre
toda el área.
III.- La carga media W se deberá emplear en el cálculo de asentamiento diferidos y para el
cálculo de flechas diferidas;
IV.- Cuando el efecto de la carga viva sea favorable para la estabilidad de la estructura, como
en el caso de problemas de flotación, volteo y de succión por viento, su intensidad se
considerará nula sobre toda el área, a menos que pueda justificarse otro valor acorde con
la definición del artículo 187 de este reglamento.
V.- Las cargas uniformes de la tabla siguiente se considerarán distribuidas sobre el área
tributaria de cada elemento.
Tabla de cargas vivas unitarias, en kg/m³
Destino de piso o cubierta
Habitación (casa- habitación, vivienda, dormitorio,
cuarto de hotel, internados de escuela, cuarteles,
cárceles, correccionales, hospitales y similares)
W
70
Wa
90
Wm
170
Oficinas, departamentos y laboratorios
Comunicación para peatones (pasillos, escaleras,
rampas, vestíbulos y pasajes de acceso libre al
público)
Estadios y lugares de reunión sin asientos
individuales
Otros lugares de reunión (templos, salones de baile,
restaurantes, bibliotecas, cines, teatros, bibliotecas,
aulas, sala de juegos y similares)
100
40
180
150
250
350
150
220
380
350
460
530
Comercios, fábricas y bodegas
Cubiertas y azoteas con pendiente no mayor de 5%
Cubiertas y azoteas con pendiente mayor de 5%
Volados en vía pública ( marquesinas balcones y
similares)
Garages y estacionamientos (para automóviles
exclusivamente)
0.8wm
15
5
15
0.9wm
70
20
70
Wm
100
40
300
40
100
250
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31
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Cimentación
Se entiende por cimentación aquellos elementos de transmisión de cargas de las partes
estructurales de un edificio al terreno.
La selección de una cimentación, como se sabe, está en función de las cargas que se van
a trasmitir y de la capacidad de carga del suelo para soportarlas.
Estudios preliminares:
™
™
™
™
Determinar la magnitud y distribución de las cargas que se van a trasmitir.
Recopilar los estudios del suelo.
Buscar la solución viable en función de ambos informes.
Comparar técnicas, económica y constructivamente la alternativa más conveniente.
Clasificación de las cimentaciones
De acuerdo con su nivel de desplante:
™ Superficiales
™ Profundas
Según su distribución superficial
™ Continuas
™ Aisladas
Según su proceso de construcción
™ Construidas en sitio
™ Prefabricadas
™ Mixtas
Cimentaciones
Superficiales:
™ Zapatas aisladas
™ Zapatas corridas
™ Losas de cimentación
Intermedias:
™ Cajones de cimentación
Profundas:
™ Pilote de punta
™ Pilote de fricción
™ Pilotes mixtos
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32
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Zapata aislada:
Es una ampliación de la base de una columna.
Es recomendable su uso cuando:
™ La recepción de carga de la estructura es concentrada.
™ El suelo tiene una alta capacidad de carga y con sólo ampliar el área de la columna, él la
acepta sin fallar.
™ No se esperan hundimientos diferenciales.
™ Se liguen las zapatas mediante contratrabes.
™ Para mantener asentamientos pequeños, es forzoso que las zapatas trasmitan presiones
iguales ó menores que la capacidad de carga del suelo.
™ Es incorrecta la suposición de que a presiones iguales se producirán asentamientos
iguales. Para una misma intensidad de carga las zapatas grandes se asientan mas que las
pequeñas y las cuadradas más que las rectangulares.
Al diseñar y construir, especial cuidado merecen:
™
™
™
™
La falla de penetración entre columna y zapata.
La falla por cortante en el suelo debido a la penetración de la zapata en él.
La falla a flexión en la zapata
La falla por adherencia del acero.
Podemos observar como la zapata aislada
Es la ampliación de la columna
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Se observa una zapata aislada reforzada
33
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Zapata corrida:
Se utilizan debajo de un muro de carga o de una serie de columnas. Su lado menor es
similar al de las zapatas aisladas y el otro tan largo como lo requiera la línea de descarga de la
estructura sobre el cimiento.
Es recomendable su uso cuando:
™ Se tienen varias cargas distribuidas a lo largo de un eje.
™ La capacidad de carga del suelo soportante es regular.
™ No se esperan hundimientos en el suelo o éstos serán moderados y de magnitud tal que
los esfuerzos que generen puedan ser absorbidos o redistribuidos sin generar fallas en la
estructura.
Se observa la zapata corrida de concreto reforzado
Losas de cimentación:
Cuando por la magnitud de las cargas el ancho de las zapatas requiere ocupar el 50% ó
más de la superficie de desplante del edificio, las especificaciones recomiendan ligar entre sí las
zapatas formando una losa corrida.
Consideraciones de trabajo:
™ La losa trabaja apoyada perimetralmente, en contratrabes.
™ Se considera que la losa de cimentación recibe del suelo un empuje uniforme y actúa
hacia arriba.
™ Para evitar peraltes excesivos es conveniente dividir el área por medio de trabes
secundarias reduciendo los claros.
Podemos observar el armado y colado de la losa maciza
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34
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Cimentaciones profundas:
Su objetivo principal es incrementar la capacidad de carga del terreno ó trasmitir la carga a
un estrato más resistente, cuando este no soporta las cargas.
Objetivos de los pilotes:
™ Trasmitir las cargas de una estructura colocada sobre un suelo con insuficiente
capacidad de carga a un estrato profundo bajo él y que tenga la resistencia para
soportarlas. A estos elementos por su trabajo se les conoce como pilotes de punta.
™ Repartir mediante adherencia entre éstas y los estratos de material cohesivo del
subsuelo, la carga que trasmite el edificio, se les denomina pilotes de fricción.
™ Proporcionar anclaje a elementos estructurales.
™ Alcanzar profundidades no sujetas a erosión.
Dimensiones de los pilotes:
™ En pilotes circulares su diámetro estará entre 15 y 75 cm.
™ En pilotes cuadrados, su diagonal máxima será de dimensiones similares al anterior.
™ La longitud se procura no exceder de 40 a 50 m.
Criterios para su elección.
™ Por seguridad es mejor contar con muchos pilotes de menor poder, que tener pocos con
alta capacidad de carga.
™ La mejor elección es la que logre un equilibrio entre costo y seguridad.
Criterios para su empleo:
™ Los pilotes trabajan más adecuadamente si están ligados entre sí, por lo que es
importante estén confiados por las contratrabes o la losa de cimentación.
™ La separación entre pilotes debe ser tal que el funcionamiento de uno no afecte el de los
demás, se recomienda que la distancia mínima sea dos veces su diámetro medido centro a
centro, o su diagonal si son cuadradas.
™ En muros aislados la cimentación que las soporta debe tener dos hileras de pilotes
paralelos a él a fin de evitar su volteo.
™ Si hay dos muros paralelos, se puede colocar una sola hilera de pilotes debajo de cada
uno y ligar ambos entre sí.
Tipos de pilotes:
Por la forma en que trasmiten la carga
™ De punta
™ De fricción
Por su fabricación y colocación
™ Colado en sitio
™ Prefabricados
™ Por el tipo de material que lo conforma.
Clasificación:
Los pilotes se construyen en una gran variedad de tamaños, formas y materiales para adaptarse a
muchos requisitos especiales, incluyendo la competencia económica.
De acuerdo al principal material del que están hechos se clasifican en pilotes de madera,
concreto y acero.
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35
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Pilotes de madera:
Desde el imperio romano quedó bien establecido el uso de troncos de árboles como
pilotes; los detalles de la cimentación fueron descubiertas por Vitruvio en el año 58 d. C.
Probablemente, los pilotes de madera son el tipo que más se usa en todo el mundo. Bajo muchas
circunstancias, proporcionan cimentaciones seguras y económicas. Su longitud está limitada por la
altura de los árboles disponible; son comunes de 12 a 18m, en tanto que longitudes mayores no
pueden obtenerse económicamente en todas las regiones. Los pilotes de madera no pueden
soportar los esfuerzos debido a un fuerte hincado, en ocasiones es necesario para penetrar
mantos muy resistentes. Los pilotes de madera no pueden hincarse en suelos de mucha
resistencia sin sufrir daño, por tanto, rara vez se usan para cargas mayores de 30 toneladas.
Aunque los pilotes de madera pueden durar indefinidamente cuando están rodeados
permanentemente por un suelo saturado, están sujetos a pudrirse arriba de la zona de saturación.
Así mismo se pueden destruirse o dañarse por insectos. La vida de los pilotes de madera, arriba
del nivel del agua puede aumentarse mucho tratándolos a presión con cerosota. La duración
efectiva con este tratamiento se sabe que excede a los 40 años.
Los pilotes de madera en aguas estancadas o saladas también están sujetas al ataque por
varios organismos, así el deterioro puede llevarse a cabo en unos cuantos años o meses. El
tratamiento químico no suele ser efectivo por tanto no pueden usarse donde queden expuestos
aguas saladas abiertas, a menos que se pruebe que no existen organismos destructivos.
Pilotes de concreto
Poco después de 1900, se idearon varios tipos de pilotes de concreto. Desde entonces, han
aparecido numerosas variantes, y en la actualidad se dispone de una gran variedad de pilotes
entre los que el ingeniero puede elegir el que mejor se adapte a una obra determinada. Los pilotes
de concreto pueden dividirse en dos categorías principales, colados en el lugar o precolados. Los
colados en el lugar a su vez se subdividen en pilotes con y sin ademe.
El concreto de un pilote con ademe se cuela dentro de un molde, que usualmente
consiste en un forro de metal o tubo delgado que se deja en el terreno. El forro puede ser tan
delgado que su resistencia se desprecia al valuar la capacidad estructural del pilote, pero, sin
embargo, debe tener la resistencia suficiente para que no sufra colapso bajo la presión del terreno
que lo rodea antes que se llene con concreto.
Al elegir entre la gran variedad de pilotes colados en el lugar, el ingeniero necesita tener un
conocimiento detallado, sobre las características y dimensiones de los pilotes disponibles. Los
pilotes precolados de concreto se fabrican de muchas formas. Un tipo usado comúnmente para los
caballetes de los puentes, y ocasionalmente en los edificios deben reforzarse para soportar el
manejo que están listos para hincarse, y deben estar reforzados para resistir los esfuerzos
causados por el hincado. Si se ha subestimado la longitud necesaria, resulta muy difícil
prolongarlos. Si la longitud se ha sobrestimado, el cortarlos es caro. Por el contrario, los pilotes
seccionales precolados pueden variar su longitud fácilmente.
Los pilotes precolados pueden ser también preesforzados. Con el preesforzado se trata de
reducir las grietas producidas por la tensión durante el manejo del hincado, y de proporcionar
resistencia a los esfuerzos de flexión. Los pilotes preesforzados de una pieza tienen las mismas
desventajas que los pilotes ordinarios, si sus longitudes se estiman mal
Como la mayor parte de las variantes de los pilotes de concreto pueden hincarse hasta alcanzar
una alta resistencia sin daño, usualmente es posible asignarles mayores cargas admisibles que a
los pilotes de madera.
Bajo condiciones ordinarias no están sujetas a deterioro y pueden usarse arriba de del nivel del
agua freática. Elevadas concentraciones de sales de magnesio o de sulfato de sodio pueden
producir deterioro y requiere precauciones especiales o la selección de un material diferente. Las
sales en el agua de mar y la humedad marina, atacan al refuerzo en los pilotes a través de grietas
en el concreto; al formarse el óxido, el concreto se desconcha. La mejor protección para esto es
utilizar un concreto que sea denso y de alta calidad. El deterioro de los pilotes de concreto
preesforzado no es tan rápido, porque las grietas de tensión se reducen al mínimo.
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36
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Pilotes de acero
Se utilizan mucho como pilotes los tubos de acero, que usualmente se llenan de concreto
después de hincados, los perfiles de acero en “H” cuando las condiciones requieren un hincado
violento, longitudes desusadamente grandes, o elevadas cargas de trabajo por pilote.
Los pilotes de perfiles de acero en “H” penetran más fácilmente que otros tipos, en parte
porque desalojan relativamente poco material. En consecuencia, se usan frecuentemente para
alcanzar un estrato de gran capacidad de carga a gran profundidad. Si el hincado es difícil, y
especialmente si el material superior contiene obstrucciones o gravas gruesas, es probable que los
patines se dañen y los pilotes se tuerzan o se doblen.
Los pilotes de acero están sujetos a la corrosión. El deterioro es usualmente insignificante,
si todo el pilote esta enterrado en una forma natural, pero puede ser intenso en algunos rellenos
debido al oxígeno atrapado. Si los pilotes se prolongan hasta el nivel del terreno, o más arriba del
mismo, las zonas inmediatas, arriba y abajo del nivel del suelo son especialmente vulnerables.
Además, puede esperarse un ataque intenso entre los niveles de las mareas del agua de mar, y
arriba de la alta marea donde el pilote queda sujeto al ataque de sales, los recubrimientos
epóxicos son efectivos y no se dañan con facilidad.
Suelos
Es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene de la
desintegración, alteración física, química de las rocas y de los residuos de las actividades de
los seres vivos que sobre ella se asientan.
Principales tipos de suelos.
Gravas.- Son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen más de dos
milímetros de diámetro. Dado el origen cuando son acarreadas por las aguas las gravas
sufren desgaste en sus aristas y son por lo tanto redondeadas.
La forma de las partículas de las gravas y su relativa frescura mineralógica dependen de la
historia de su formación.
Arenas.- Es el nombre que se les da a los materiales de granos finos procedentes de la
denudación de las rocas o de su trituración artificial, y cuyas partículas varían entre 2 mm y
0.05mm de diámetro.
Limos.- Son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, pudiendo ser limo orgánico
como el que suele encontrarse en los ríos siendo en éste caso de características plásticas o
limo inorgánico que es producido en canteras. El diámetro de las partículas de los limos esta
comprendido entre 0.05 y 0.005mm. Los limos sueltos y saturados son completamente
inadecuados para soportar cargas por medio de zapatas.
Arcillas.- Son partículas sólidas con diámetro menor de 0.005mm y cuya masa tiene la
propiedad de volverse plástica al ser mezclada con agua. La estructura de estos minerales es
generalmente cristalina y complicada, sus átomos están dispuestos en forma laminar.
Caliche.- Este término se aplica a ciertos estratos de suelos cuyos granos se encuentran
cementados por carbonatos calcáreos.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Loess.- Son sedimentos eólicos uniformes y cohesivos. Esa cohesión que poseen es debida a
un cementante del tipo calcáreo y cuyo color es generalmente castaño y claro.
Diatomita.- Son depósitos de polvo silícico, generalmente de color blanco, compuesto total o
parcialmente por residuos de diatomeas.
Tepetate.- Es un suelo de material pulvurulento, de color café claro o café oscuro con un
cementante que puede ser la misma arcilla o carbonato de calcio.
Gumbo.-Es un suelo arcilloso fino, generalmente libre de arenas y que parece cera a la vista;
es pegajoso, muy plástico y esponjoso. Es un material difícil de trabajar.
Propósito de la exploración del suelo:
El proceso de identificar las capas o estratos de depósitos que subyacen bajo una
estructura propuesta y sus características físicas se denomina “exploración del subsuelo”. Su
propósito es obtener información que ayude al ingeniero en:
™
™
™
™
™
™
™
Seleccionar el tipo y profundidad de la cimentación adecuada para una estructura.
Evaluar la capacidad de carga de la cimentación.
Estimar el asentamiento probable de una estructura.
Detectar problemas potenciales de la cimentación.
Determinar la localización del nivel freático.
Predecir el empuje lateral de tierra en estructuras como muros de retención.
Establecer métodos de construcción para condiciones cambiantes del subsuelo.
La exploración del subsuelo comprende varias etapas, entre ellas la recolección de información
preliminar, el reconocimiento y la investigación del sitio.
Recolección de información preliminar:
Incluye tipo de estructura por construir y su uso general, cargas aproximadas, espaciamiento de las
columnas, reglamento local de construcción, una idea general de la topografía y de tipo de suelo
que se encontrará cerca y alrededor del sitio propuesto.
Reconocimiento:
El ingeniero debe siempre hacer una inspección visual del sitio para obtener información sobre:
™
™
™
™
™
™
Topografía general del sitio.
Estratificación del suelo en cortes profundos.
Tipo de vegetación en el sitio.
Huellas de niveles altos del agua en edificios.
Niveles de aguas freáticas.
Tipo de construcciones vecinas, existencia de grietas en muros.
Investigación del sitio:
Consiste en la planeación, efectuar sondeos de pruebas y recolectar muestras del suelo a los
intervalos deseados para subsecuentes observaciones y pruebas de laboratorio.
Peso volumétrico.
Se define peso volumétrico de un suelo al peso de dicho suelo contenido en la unidad de volumen,
y generalmente se expresa en kg/m³. La principal aplicación de este dato está en la conversión de
pesos de material a volúmenes y viceversa.
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38
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Densidad:
La densidad absoluta de un cuerpo es la masa de dicho cuerpo contenida en la unidad de
volumen, sin incluir sus vacíos. La densidad aparente es la masa de un cuerpo contenida en la
unidad de volumen, incluyendo sus vacíos.
Generalmente a los materiales que contienen partículas gruesas en su mayor parte se les
determina la densidad relativa aparente, y a los materiales que están formados por gran cantidad
de partículas finas se les determina la densidad relativa absoluta.
Absorción:
El método se refiere a la determinación de la absorción del material en 24 horas. Para ello, la
muestra seleccionada del agregado grueso retenido en la malla de 3/8“ se sumerge en agua
durante 24 horas. Al final de éste tiempo deberá extraerse el material del agua y proceder a su
secado superficial, mediante un lienzo absorbente.
% A= (ph- ps/ps)
Granulometria:
El análisis granulométrico se refiere a la determinación de la cantidad en porcientos de los diversos
tamaños de las partículas que constituyen el suelo. Para el conocimiento de la composición
granulométrica de un determinado suelo existen diferentes procedimientos.
™ Tamizado.
™ Sedimentación.
Estructura:
La estructura es la distribución de las partes de un cuerpo. Se deben distinguir tres tipos de
estructuras:
™ Granular.
™ Apanalada.
™ Floculenta.
La estructura granular es propia de los suelos integrados por recios granos, la estructura
granular es típica de las gravas y arena.
La estructura apanalada es típica de los suelos limosos, los cuales fueron depositados en
agua, arreglándose las partículas unas con otras para formar arcos con grandes espacios vacíos.
La estructura floculenta es un arreglo complejo de partículas muy finas de arcilla depositadas
en agua. Ya formados los flóculos, éstos se sedimentan y luego de sedimentados se agrupan unos
con otros, dejando algunos espacios vacíos.
Tanto los suelos de estructuras apanaladas como los de estructuras floculentas presentan una
capacidad relativamente alta de carga mientras su estructura permanezca inalterada, pero si dicha
estructura es rota por cualquier medio, como la introducción de un sistema de pilotaje, el material
pierde resistencia.
Plasticidad de los suelos:
La plasticidad es la propiedad que presentan los suelos de poder deformarse, hasta cierto
límite, sin romperse. Por medio de ella se mide el comportamiento de los suelos en todas las
épocas.
Limite liquido.- Se define como el contenido de humedad expresado en porciento con respecto
al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado líquido al plástico.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Limite plástico.- Se define como el contenido de humedad, expresado en porciento con
respecto al peso seco de la muestra secada al horno, para el cual los suelos cohesivos pasan de
un estado semisólido a un estado plástico.
Limite de contracción.- Se define como el porciento de humedad con respecto al peso seco de
la muestra, con el cual una reducción de agua no ocasionan ya disminución en el volumen del
suelo. La diferencia entre el límite plástico y el límite de contracción se llama índice de contracción
y señala el rango para el cual el suelo tiene una consistencia semisólida.
Clasificación de los suelos
Clasificación por tamaño de las partículas.
Los resultados obtenidos de la prueba de granulometría por sedimentación se aplican en el
diagrama triangular de clasificación de suelos dada por comisión del Río Mississipi.
Para clasificar el suelo se toma el porcentaje de arena, limo y arcilla sobre la escala del
lado correspondiente del triángulo, se trazan tres rectas y su punto común da la clasificación del
suelo.
Uso de Suelo
Es un término clave de las intervenciones humanas en la naturaleza. Se puede referir a un
asentamiento urbano o a su zonificación prevista dentro de su Plan de Desarrollo Urbano y sus
reservas territoriales, etc.
Certificado de Uso de Suelo
Trámite que permite obtener el documento que hace constar lo que los programas vigentes
disponen en materia de uso del suelo y normas de ordenación para un predio determinado sobre si
un uso del suelo esta permitido o prohibido.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Requisitos para el Certificado Formato DU-03, debidamente requisitado
• Boleta de Predial actualizada
• Comprobante de pago de derechos
• Identificación
Licencia de Uso de SueloConsiste en autorizar el uso del suelo y señalar las disposiciones
normativas para el aprovechamiento de los inmuebles ubicados en el territorio estatal.
Requisitos
• Formato único de solicitud debidamente requisitado y firmado por el propietario.
• Documento que acredite la propiedad o posesión del predio o inmueble, inscrito en el
Registro Público de la Propiedad (copia simple y original para cotejo).
• Acta constitutiva de la sociedad en caso de ser persona moral.
• Poder notarial del representante legal.
Instalaciones
Red de distribución. La red de distribución de agua potable, es el conjunto de tuberías que
tiene como finalidad proporcionar agua al usuario, ya sea mediante hidrantes de toma pública
y a base de toma domiciliaria.
La distribución se inicia en el tanque de regularización y las tuberías que la integran son de
diferentes diámetros, que van enterradas en la vía públicas, es decir, en terrenos de propiedad
del municipio (nunca en terrenos de propiedad particular), a las que se conectan tuberías de
pequeños diámetros para introducir el agua a las casas y edificios.
Instalación hidráulica. Es un conjunto de tuberías y conexiones de diferentes diámetros y
diferentes materiales; para alimentar y distribuir agua dentro de las casas y edificios.
Características.
z
z
z
z
z
z
Deben de conducir el agua a presión con un mínimo de pérdidas de carga.
Deben de instalarse con facilidad, con el menor herramental.
Deben de durar bastante tiempo; el mismo que la construcción.
La selección de los materiales debe de realizarse en base a: la calidad de la instalación y
por lo tanto de la obra.
Las tuberías de cobre en las instalaciones hidráulicas tradicionalmente se utilizan.
La adaptabilidad a los diseños.
Dotaciones recomendadas de agua potable
Dotación
Edificación
z
z
z
z
z
z
z
z
85 l/persona/día
150 l/persona/día
200 l/persona/día
250 l/persona/día
500 l/persona/día
70 l/empleado/día
200 l/huésped/día
2 l/espectador/función
Zonas rurales
Habitación popular (D. F.)
Habitación de interés (D. F.)
Departamento de lujo (D. F.)
Residencia con alberca (D. F.
Edificios de oficinas
Hoteles (con todos los servicios)
Cines
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Tuberías utilizadas en las instalaciones hidráulicas.
Las tuberías utilizadas en las instalaciones hidráulicas, en forma general son:
1. Galvanizada cedula 40.
2. Galvanizada norma “X”.
3. De cobre tipo “M”.
4. Tubería negra, roscada o soldable.
5. De acero al carbón cedula 40.
6. De acero al carbón cedula 80.
7. De asbesto cemento clase A-7.
8. Hidráulica de PVC Anguer.
9. Hidráulica de PVC cementada.
Galvanizada cedula 40:
Se emplea en:
- En instalaciones de construcciones económicas, con servicio de agua caliente y fría.
- En instalaciones a la intemperie.
- De poco uso en obras.
- Su uso es común, aunque no recomendable, para conducir vapor.
- Para sistemas de riego o para abastecimiento de agua potable.
Galvanizada norma “X”:
Se fabrica solamente en diámetros comerciales de 51 mm
Sólo debe utilizarse entre tramos, en instalaciones sujetas a poca presión.
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en
adelante.
42
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Cobre tipo “M”:
- Se utiliza en todos los casos de agua fría y agua caliente.
- En albercas con sistema de calentamiento.
- Para conducir agua helada en sistemas de aire acondicionado.
- En retorno de agua caliente.
- No debe usarse a la intemperie, ni a presiones mayores de 150 libras/pulgadas
Acero al carbón cedula 40:
Para cabezales de succión y distribución de agua fría, cuartos de máquinas.
- Para cabezales de vapor.
- Se utiliza en pequeños tramos de redes de distribución de agua fría.
- No debe utilizarse a presiones internas mayores a 200 libras/pulgadas.
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43
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Simbología
Simbología
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Interpretar plano hidráulico
En éste se identifican los tipos de accesorios, grifos y válvulas que se van a colocar, lo mismo
que las terminales para lavamanos y sanitarios
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Red de drenaje y alcantarillado. Es una red de conductos o tuberías generalmente
subterráneas que se encarga de recolectar aguas negras y pluviales y transportarla en forma
rápida y segura, hasta el lugar de disposición final. Las pruebas que deben de someter a las
tuberías son prueba de impermeabilidad, contra infiltraciones y resistencia.
Requisitos que debe satisfacer un sistema de alcantarillado
• localización adecuada
• seguridad en la eliminación
• capacidad suficiente
• resistencia adecuada
• profundidad de instalación apropiada
• facilidad para limpieza e inspección
Tipos de sistemas:
• sistema de aguas negras
• sistema de aguas pluviales
• sistema combinado
Partes que integran el alcantarillado
• Albañal interior
• Albañal exterior
• Subcolector
• Colector
• Emisor
• Pozo de visita común
• Pozo de visita especial
Instalación sanitaria
Es el conjunto de tuberías de conducción, conexiones, obturadores hidráulicos en general,
como son las trampas tipo P, tipo S, sifones, céspoles, coladeras, etc., necesarios para la
evacuación, obturación y ventilación de las aguas negras y pluviales de una edificación.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Objetivo
Retirar de las construcciones en forma segura aunque no necesariamente económica:
•
•
•
Las aguas residuales (aguas jabonosas, aguas grasas, aguas negras)
Pluviales
Establecer operaciones ó trampas hidráulicas, (para evitar que los gases y malos olores
producidos por la descomposición de materias orgánicas acarreadas, salgan por donde se
usan los muebles sanitarios ó por las coladeras integradas)
Las partes que componen una instalación sanitaria
- Bajadas de agua pluvial
- Bajadas de aguas negras
- Coladeras
- Cespoles de bote
- Obturadores hidráulicos
- Tuberías de desagüe secundarias
- Registro sencillos de 60 x 40 cm.
- Registro doble tapa
- Registro con coladera
- Registro especiales
- Rejillas de piso
- Redes principales de drenaje
- Tubería albañal
- Tubos ventiladores
El Proyecto de Instalaciones Sanitarias deberá constar de los siguientes planos para su
presentación:
•
•
•
•
•
Planos de suministro y distribución de agua fría y caliente.
Planos de instalaciones interiores de aguas negras, ventilación y aguas de lluvia.
Red exterior de agua fría.
Redes exteriores de aguas negras y lluvias.
Planos detallados de estanques, calentadores, bombas, tanquillas, hidroneumáticos,
canales, bocas de visita, etc.
(a) Escalas de los Planos:
El contratista consultará con la Gerencia con relación a la escala a usar en los diferentes
planos y detalles.
Clasificación de las instalaciones sanitarias
Dependiendo del tipo de casa o edificio al que se va a prestar servicio, las instalaciones sanitarias
se clasificarán en 3 tipos:
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47
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Primera clase: Es de uso privado y se aplica a instalaciones en viviendas, cuartos de baño
privado, hoteles o instalaciones similares, destinadas a una familia o una persona.
Segunda clase: Es la llamada de uso semipúblico, corresponde a instalaciones en edificios de
equipamiento e industrias, en donde los muebles son usados por un número limitado de personas
que ocupan la edificación.
Tercera clase: Son las instalaciones de uso público, donde no existe limitación en el número de
personas ni en el uso, tal es el caso de los baños públicos, sitios de espectáculos y centros de
reunión.
Simbología
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Ejemplos de instalaciones en industria alimentaría
•
•
Lavadero de acero inoxidable 304.
Utilizado para limpieza de manos antes de laborar el proceso.
IMPORTANCIA
•
La higiene personal apropiada y unas buenas instalaciones sanitarias
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Instalación eléctrica: Se entiende por instalación eléctrica al conjunto integrado por
canalizaciones, estructuras, conductores, accesorios y dispositivos que permiten el suministro
de energía eléctrica desde las centrales generadoras hasta el centro de consumo, para
alimentar a las máquinas y aparatos que la demanden para su funcionamiento.
OBJETIVO.
Puede decirse que el objetivo fundamental de una instalación eléctrica es el cumplir con los
requerimientos planteados durante el proyecto de la misma, tendientes a proporcionar el
servicio eficiente que satisfaga la demanda de los aparatos que deberán ser alimentados con
energía eléctrica.
Clasificación.
• Totalmente visibles
• Visibles entubadas
• Temporales
• De emergencia
• Parcialmente ocultas
• Ocultas
• A prueba de explosión
Elementos Principales.
`
Acometida:
La acometida de una instalación eléctrica está formada por una línea que une la red
general de electrificación con la instalación propia de la vivienda.
Clases:
` Acometida Aérea: Es la que va desde el poste hasta la vivienda, en recorrido visto, a una
altura mínima de 6 m para el cruce de la calle.
`
Acometida Subterránea: Así se llama a la parte de la instalación que va bajo tierra desde la
red de distribución pública hasta la unidad funcional de protección o caja, instalada en la
vivienda.
La acometida normal de una vivienda es monofásica, de dos hilos, uno activo (positivo) y el
otro neutro, en 120 voltios.
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50
APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
`
Medidor:
Es el aparato destinado a registrar la energía eléctrica consumida por el usuario.
Conductores:
` Los conductores son los elementos que transmiten o llevan el fluido eléctrico. Se emplea
en las instalaciones o circuitos eléctricos para unir el generador con el receptor.
Normalmente en las viviendas se usan cables de 8, 10, 12 y 14 mm de diámetro.
`
Interruptores, apagadores o swich.
Los interruptores son aparatos diseñados para poder conectar o interrumpir una corriente
que circula por un circuito. Se accionan manualmente
Conmutadores:
` Los conmutadores son aparatos que interrumpen un circuito para establecer contactos con
otra parte de éste a través de un mecanismo interior que dispone de dos posiciones:
` conexión y
` desconexión.
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
`
Cajas de empalmes y derivación:
Las cajas de empalme (cajetines) se utilizan para alojar las diferentes conexiones entre los
conductores de la instalación. Son cajas de forma rectangular o redonda, dotadas de guías
laterales para unirlas entre sí.
Sistema de iluminación (alumbrado)
Los factores fundamentales que se deben tener en cuenta al realizar el diseño de una
instalación son los siguientes:
`
`
`
`
`
`
Iluminancias requeridas (niveles de flujo luminoso (lux) que inciden en una superficie)
Uniformidad de la repartición de las iluminancias.
Limitación de deslumbramiento
Limitación del contraste de luminancias.
Color de la luz y la reproducción cromática
Selección del tipo de iluminación, de las fuentes de luz y de las luminarias.
Como elementos de un sistema de iluminación tenemos:
`
`
`
Fuente de luz. Tipo de lámpara utilizada, que nos permitirá conocer las necesidades
eléctricas.
Luminaria. Sirve para aumentar el flujo luminoso, evitar el deslumbramiento y viene
condicionada por el tipo de iluminación y fuente de luz escogida.
Sistema de control y regulación de la luminaria.
Lámparas
Fluorescentes
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Incandescentes
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Simbología Eléctrica
Diagrama Unifilar
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
•
Planeación:
Es la actividad humana que utiliza el pensamiento como precursor de la
acción dirigida hacia la obtención de metas.
•
Es el establecimiento de
•
•
•
QUÉ se quiere lograr en el futuro,
CÓMO se va a lograr y
PORQUÉ lo quiere lograr.
Planeación Normativa: Consta de la definición e identificación de todas las leyes, reglamentos y
disposiciones relacionadas con la edificación.
Reglamentos:
• reglamentos de construcción de la entidad
• reglamento de ingeniería sanitaria relativo a edificaciones
• reglamento de obras e instalaciones eléctricas
Seguridad social
• registro de la obra ente el imss
• registro de la obra ente el infonavit
Legislación fiscal
• impuestos de las personas físicas
• impuestos sobre productos del trabajo
• impuestos sobre honorarios
• impuesto sobre la renta
• etc.
Planeación estratégica
• analiza los aspectos económicos y financieros de elaboración y control de un proyecto de
edificación
Se toman en cuenta
• variables que corresponden a:
• el predio
• a la construcción
• rentabilidad de la inversión
• tasa de rendimiento
• toma de decisiones
• cargo por usos de capital
• costo de la decisión
• créditos y finanzas
• créditos para la ejecución de la obra
• fianzas
Partes del proyecto de una obra de edificación
• Anteproyecto (propuesta de solución)
•
Proyecto definitivo
1. Proyecto arquitectónico
2. Proyecto estructural
3. Proyecto de instalaciones
•
•
Presupuesto base
Duración de la obra
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APUNTES DE ELEMENTOS PARA EL DISEÑO III
Planeación operativa
• Transforma el conocimiento en acción por medio de una secuencia ininterrumpida de
relaciones interpersonales. promueve el aprendizaje mutuo y efectivo mediante el dialogo
de las personas interesadas.
•
Se concentra en los cambios organizacionales con una orientación básica hacia la acción
y la movilización de los recursos necesarios
Control de tiempos
• Programa de ruta critica
• Establecimiento de redes
• Tiempos y holgura
• Asignación de recursos
• Presentación de resultados
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