Diseño Vivienda Unifamiliar 3 Pisos Pachacamac - Ingeniería Civil

FACULTAD DE INGENIERÍA
Carrera de Ingeniería Civil
DISEÑO DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
DE 3 PISOS EN EL DISTRITO DE
PACHACAMAC-MANCHAY
Trabajo de Investigación para optar el Grado Académico
de Bachiller en Ingeniería Civil
ROBERTH JACKSON ATENCIA ARIZA
(0000-0001-9611-6814)
SARELY LEONOR MAMANI SALCEDO
(0000-0002-3071-2098)
JAMES ANDRES RAMOS HERRERA
(0000-0001-5046-010X)
EFRAIN URPE PACASI
(0000-0003-1363-9869)
Asesor:
Mg. /Ing. José Alberto Acero Martínez
(0000-0003-4154-9510)
Lima - Perú
2021
Grupo 228
INFORME DE ORIGINALIDAD
6
%
INDICE DE SIMILITUD
7%
FUENTES DE INTERNET
0%
PUBLICACIONES
4%
TRABAJOS DEL
ESTUDIANTE
FUENTES PRIMARIAS
1
es.scribd.com
2%
2
ptdocz.com
2%
3
tesis.usat.edu.pe
1%
4
repositorio.usil.edu.pe
1%
5
www.infocurso.com
1%
6
documents.mx
1%
Fuente de Internet
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ÍNDICE
RESUMEN ................................................................................................................... 1
HOJA DE PRESENTACIÓN........................................................................................ 2
1.
Descripción del problema del proyecto .................................................................. 3
1.1
Descripción de la realidad problemática. ......................................................... 3
1.2
Delimitación de la Investigación. .................................................................... 5
1.3
Formulación del Problema de la Investigación. ............................................... 6
1.3.1
Problema principal .................................................................................. 6
1.3.2
Problemas secundarios ............................................................................ 6
1.4
1.4.1
Objetivo General ..................................................................................... 6
1.4.2
Objetivos específicos ................................................................................ 6
1.5
2.
Justificación e importancia .............................................................................. 7
Expediente Técnico................................................................................................ 7
2.1
Memoria Descriptiva ...................................................................................... 7
2.1.1
Antecedentes ............................................................................................ 8
2.1.2
Ubicación ................................................................................................ 9
2.2
3.
Objetivos de la Investigación. ......................................................................... 6
Alcance del proyecto....................................................................................... 9
2.2.1
Áreas involucradas .................................................................................. 9
2.2.2
Normas y Códigos vigentes ...................................................................... 9
Propuesta de Diseño............................................................................................. 10
3.1
Diseño sísmico .............................................................................................. 10
3.1.1
Modelo estructural. ................................................................................ 10
3.1.2
Análisis de modos y frecuencias ............................................................. 11
3.1.3
Representación de las solicitaciones sísmicas ........................................ 11
3.1.4
Resultado del análisis por superposición espectral ................................ 12
3.1.5
Control de irregularidades..................................................................... 14
3.1.6
Cortante en la base y fuerzas laterales por entrepiso. ............................ 15
3.1.7
Fuerza cortante mínima en la base. ....................................................... 15
3.1.8
Junta de separación sísmica................................................................... 16
3.2
Diseño estructural ......................................................................................... 16
3.2.1
Diseño de losa aligerada. ...................................................................... 16
4.
3.2.2
Diseño de vigas. ..................................................................................... 20
3.2.3
Diseño de columnas. .............................................................................. 25
3.2.4
Diseño de placas. ................................................................................... 42
3.2.5
Diseño de zapatas. ................................................................................. 46
3.2.6
Diseño de escalera. ................................................................................ 53
Juego de planos constructivos. ............................................................................. 57
4.1
Plano de Ubicación y Localización. .............................................................. 57
4.2
Plano de conjunto ......................................................................................... 59
4.2.1
Plano de cimentación. ............................................................................ 60
4.2.2
Plano de aligerado................................................................................. 62
4.3
4.3.1
Vista en planta. ...................................................................................... 63
4.3.2
Elevación. .............................................................................................. 64
4.3.3
Secciones. .............................................................................................. 65
4.4
5.
Plano de vista en planta, elevaciones y secciones. ......................................... 63
Plano de instalaciones. .................................................................................. 66
4.4.1
Instalaciones sanitarias(desagüe). ......................................................... 66
4.4.2
Instalaciones sanitarias (agua). ............................................................. 67
4.4.3
Especificaciones de desagüe. ................................................................. 68
4.4.4
Especificaciones de agua. ...................................................................... 68
4.4.5
Instalaciones eléctricas (Alumbrado). .................................................... 69
4.4.6
Instalaciones eléctricas (tomacorrientes y especiales)............................ 70
4.4.7
Instalaciones eléctricas (Comunicaciones). ............................................ 71
Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto. ....... 72
6. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e internacionales
(Normatividad) ........................................................................................................... 74
7. Memoria de calidades y especificaciones propuestas de construcción y /o
materiales.................................................................................................................... 75
8.
Plan de metodología de trabajo ............................................................................ 78
9.
Cronograma de ejecución. .................................................................................... 79
9.1
Diagrama de Gantt y Diagrama de Ruta Crítica. ............................................ 79
9.2
Diagrama WBS. ............................................................................................ 83
9.3
Flujo de Caja................................................................................................. 84
10.
Presupuesto y análisis de costos. ....................................................................... 85
10.1 Resumen de costos. ....................................................................................... 85
10.2 Hoja de presupuesto. ..................................................................................... 86
10.3 Análisis de precios unitarios.......................................................................... 89
10.4 Listado de insumos. .................................................................................... 120
10.5 Cronograma de desembolso de recursos ...................................................... 122
11.
Plan de control de calidad y seguridad en obra................................................ 122
11.1 Plan de control de Calidad .......................................................................... 122
11.2 Plan de seguridad en obra............................................................................ 123
12.
Plan de gestión Ambiental. ............................................................................. 125
13.
Análisis de resultados. .................................................................................... 126
13.1 Análisis de las derivas. ................................................................................ 126
13.2 Análisis del Cronograma ............................................................................. 127
13.3 Análisis de presupuesto. .............................................................................. 127
14.
Conclusiones de la solución propuesta. ........................................................... 127
15.
Recomendaciones de la solución propuesta..................................................... 129
Referencias Bibliográficas ........................................................................................ 130
Anexos...................................................................................................................... 132
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Países con más muertes en Latino América. ................................................... 3
Tabla 2: Promedio anual de sismos según su magnitud................................................. 4
Tabla 3.Masa participativa y periodo .......................................................................... 11
Tabla 4. Masa por niveles. .......................................................................................... 11
Tabla 5. Desplazamientos elásticos e inelásticos. ........................................................ 13
Tabla 6. Derivas elásticas e inelásticas. ...................................................................... 13
Tabla 7. Irregularidades en altura. .............................................................................. 14
Tabla 8. Desplazamientos máximos en extremos. ....................................................... 14
Tabla 9. Fuerzas laterales y factor de escalamiento. .................................................... 15
Tabla 10. Fuerzas laterales por piso. ........................................................................... 15
Tabla 11. Datos para el diseño de losa aligerada. ........................................................ 16
Tabla 12. Metrado de cargas para losa aligerada. ........................................................ 17
Tabla 13. Carga última ............................................................................................... 17
Tabla 14. Diseño de vigueta para momentos positivos. ............................................... 18
Tabla 15. Diseño de vigueta para momentos negativos. .............................................. 18
Tabla 16. Acero transversal o de temperatura. ............................................................ 19
Tabla 17. Verificación por fuerza cortante. ................................................................. 19
Tabla 18. Datos para el diseño de viga........................................................................ 20
Tabla 19. Diseño de la viga por corte. ........................................................................ 22
Tabla 20. Momentos nominales para diseño por capacidad. ........................................ 23
Tabla 21. Cortante última del tramo 1. ....................................................................... 23
Tabla 22. Cortante última del tramo 2. ....................................................................... 24
Tabla 23. Cortante última del tramo 3. ....................................................................... 24
Tabla 24. Cortante última del tramo 4. ....................................................................... 24
Tabla 25. Cortante última del tramo 5. ....................................................................... 25
Tabla 26. Espaciamiento de los estribos diseño por capacidad. ................................... 25
Tabla 27. Combinaciones para el diseño de columna. ................................................. 26
Tabla 28. Datos para el diseño de columna1. .............................................................. 27
Tabla 29. Área de acero por capa en la columna1. ...................................................... 27
Tabla 30. Falla en compresión pura. ........................................................................... 28
Tabla 31. Datos para fisuración incipiente. ................................................................. 28
Tabla 32. Momentos de la columna1 para la fisuración incipiente. ............................. 28
Tabla 33. Momento para el concreto de la columna1 en la fisuración incipiente. ........ 29
Tabla 34. Resultados de la fisuración incipiente para la columna1. ............................. 29
Tabla 35. Datos para la falla balanceada de la columna1. ........................................... 29
Tabla 36. Momento para la falla balanceada en la columna1. ..................................... 30
Tabla 37. Momento del concreto para la falla balanceada en la columna1. .................. 30
Tabla 38. Resultado de la falla balanceada para la columna1. ..................................... 30
Tabla 39. Datos para flexión pura en columna1. ......................................................... 31
Tabla 40. Momento para flexión pura en columna1. ................................................... 31
Tabla 41. Momento del concreto para flexión pura en columna1. ............................... 31
Tabla 42. Resultados para flexión pura en columna1. ................................................. 32
Tabla 43. Tracción pura en columna1. ........................................................................ 32
Tabla 44. Resumen para el diagrama nominal (excluyendo ø) para la columna1. ........ 32
Tabla 45. Resumen para el diagrama nominal (incluyendo ø) para la columna1. ......... 33
Tabla 46. Diseño por corte en dirección X-X para la columna1. ................................. 35
Tabla 47. Diseño por corte en la dirección Y-Y para la columna1............................... 35
Tabla 48. Combinaciones para el diseño de columna2. ............................................... 36
Tabla 49. Datos para el diseño de la columna2. .......................................................... 37
Tabla 50. Área de acero por capa para la columna2. ................................................... 37
Tabla 51. Resumen para el diagrama nominal (excluyendo ø) en columna2. ............... 38
Tabla 52. Resumen para el diagrama nominal (incluyendo ø) en la columna2............. 38
Tabla 53.Diseño por corte en la dirección X-X para la columna2. .............................. 40
Tabla 54. Diseño por corte en la dirección Y-Y para la columna2............................... 41
Tabla 55. Combinaciones (Cargas últimas)................................................................. 43
Tabla 56. Datos para el diseño de escalera. ................................................................. 53
Tabla 57. Espesor, paso y contrapaso de escalera. ...................................................... 54
Tabla 58. Altura promedio de la escalera. ................................................................... 54
Tabla 59. Metrado de cargas para el diseño de escalera. ............................................. 54
Tabla 60. Refuerzo positivo........................................................................................ 55
Tabla 61. Refuerzo negativo....................................................................................... 55
Tabla 62. Refuerzo transversal en escaleras. ............................................................... 56
Tabla 63. Parámetros Urbanísticos y Edificatorios del Distrito de Pachacamac. .......... 74
Tabla 64: Límites granulométricos. ............................................................................ 76
Tabla 65: Trabajabilidad del concreto en estado fresco. .............................................. 77
Tabla 66: Resistencia a la compresión de elementos de concreto. ............................... 78
Tabla 67: Matriz de identificación de Riesgos. ......................................................... 124
Tabla 68: Deriva máxima de entrepiso (Dirección X). .............................................. 126
Tabla 69: Deriva máxima de entrepiso (Dirección Y). .............................................. 126
Tabla 70. Resumen del Costo Directo....................................................................... 127
ÍNDICE DE FIGURAS.
Figura 1: Construcción de viviendas en el Perú. ........................................................... 5
Figura 2. Modelo estructural con software Etabs. ....................................................... 10
Figura 3. Espectro Inelástico de Pseudo - Aceleraciones. ........................................... 12
Figura 4. Momento flector de la vigueta. .................................................................... 17
Figura 5. Diagrama de fuerza cortante. ....................................................................... 19
Figura 6. diagrama de momento flector de las vigas. .................................................. 20
Figura 7. Diagrama de fuerza cortante. ....................................................................... 22
Figura 8.distribución de acero por capas en columna1. ............................................... 26
Figura 9. Diagrama de interacción en la dirección X-X para columna1....................... 34
Figura 10. Diagrama de interacción en la dirección Y-Y para la columna1. ................ 34
Figura 11. Distribución de acero por capa para la columna2. ...................................... 36
Figura 12. Diagrama de interacción en la dirección X-X para la columna2. ................ 39
Figura 13. Diagrama de interacción en la dirección Y-Y para la columna2. ................ 40
Figura 14. Cuadro de columnas. ................................................................................. 41
Figura 15. Detalle de refuerzo. ................................................................................... 44
Figura 16. Diagrama de interacción en dirección Y-Y para la placa P5....................... 45
Figura 17. Diagrama de interacción en dirección X-X para la placa P5....................... 45
Figura 18. Modelo de zapata conectada. ..................................................................... 46
Figura 19. Esquema de distribución de acero.............................................................. 50
Figura 20. Esquema de Armado de Zapata conectada. ................................................ 53
Figura 21. Detalle de escalera. ................................................................................... 56
Figura 23. Postes situados en la entrada del terreno del proyecto. ............................... 72
Figura 24. Muros situados en las colindas del terreno del proyecto ............................. 73
Figura 25: Diagrama de flujo del plan de metodología de trabajo. .............................. 79
“AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA”
CARTA N° 001 – 2021
A
: Ing. Acero Martínez, José Alberto
Asunto
: Solicito conformidad de elaboración del trabajo de bachiller.
Tema
: Presentación del diseño de una vivienda unifamiliar de tres pisos en
el distrito de Pachacamac – Manchay.
Fecha
: 05 de abril del 2021
Mediante la presente nos dirigimos ante usted para saludarle y a la vez hacer presente que
nosotros Atencia Ariza Roberth Jackson, Mamani Salcedo Sarely Leonor, Ramos
Herrera James Andres y Urpe Pacasi Efrain, estudiantes de la carrera de Ingeniería
Civil de la universidad San Ignacio de Loyola, hacemos de su conocimiento que hemos
culminado con el trabajo de bachiller, correspondiente al análisis y diseño estructural de
la vivienda unifamiliar de tres pisos ubicada en la Mz. X1 Lt. 5 los Rubies, del centro
poblado Los Huertos de Manchay – Sector Pedregal (Zona 5) del distrito de Pachacamac
– Lima.
Este análisis y diseño de la edificación unifamiliar comprende cómo se detalla a
continuación:
Diseño estructural
− Presupuesto total de inversión
− Cronograma de ejecución
− Planos de estructura, arquitectura, instalaciones eléctricas e instalaciones
sanitarias
− Plan de control y seguridad en obra
− Plan de gestión ambiental
Adjunto el trabajo de bachiller para su validación.
Atentamente.
……………………………………
Ramos Herrera, James A.
Representante
“AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA”
CARTA N° 002 - 2021
A
: Jaime Ramos Lázaro
Asunto
: Presentación del diseño de una vivienda unifamiliar de tres pisos en
el distrito de Pachacamac – Manchay.
Fecha
: 06 de abril del 2021
Mediante la presente nos dirigimos ante usted para saludarle y a la vez hacer presente que
nosotros Atencia Ariza Roberth Jackson, Mamani Salcedo Sarely Leonor, Ramos Herrera
James Andres y Urpe Pacasi Efrain, estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil de la
universidad San Ignacio de Loyola, hacemos de su conocimiento que culminamos el
análisis y diseño estructural de su vivienda unifamiliar de tres pisos ubicada en la Mz. X1
Lt. 5 los Rubies, del centro poblado Los Huertos de Manchay – Sector Pedregal (Zona 5)
del distrito de Pachacamac - Lima.
Este análisis y diseño de la edificación unifamiliar comprende cómo se detalla a
continuación:
− Diseño estructural
− Presupuesto total de inversión
− Cronograma de ejecución
− Planos de estructura, arquitectura, instalaciones eléctricas e instalaciones sanitarias
− Plan de control y seguridad en obra
− Plan de gestión ambiental
Adjunto el documento para los fines que crea conveniente.
Atentamente.
……………………………………
……………………………………
Ramos Herrera, James A.
Ing. Acero Martínez, José Alberto
Representante
Asesor
“AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA”
CARTA N° 003 - 2021
A
: Director (a) de la carrera de ingeniería civil
Asunto
: Aprobación del trabajo de bachiller.
Tema
: Diseño de una vivienda unifamiliar de tres pisos en
el distrito de Pachacamac – Manchay.
Referencia
: CARTA N° 001 - 2021
Fecha
: 06 de abril del 2021
Mediante el presente me dirijo ante usted para saludarle y a la vez informarle que los
estudiantes de la carrera de ingeniería Civil, Atencia Ariza Roberth Jackson, Mamani
Salcedo Sarely Leonor, Ramos Herrera James Andres y Urpe Pacasi Efrain, de la
universidad San Ignacio de Loyola, hicieron presente su trabajo de bachiller “diseño de
una vivienda unifamiliar de tres pisos en el distrito de Pachacamac – Manchay”, lo cual
fue revisado y evaluado de acuerdo al reglamento nacional de edificación. En este sentido,
se otorga conformidad a la elaboración de su trabajo de bachiller.
Atentamente.
……………………………………
Ing. Acero Martínez, José
Asesor
RESUMEN
El presente proyecto consiste en el “diseño de una vivienda unifamiliar de 3 pisos
en el distrito de Pachacamac-Manchay”, mediante la elaboración de un expediente técnico
para el diseño estructural de la vivienda unifamiliar ubicado en la Mz. “X1” Lt. 5 los
Rubies del centro poblado los Huertos de Manchay – Sector Pedregal (Zona 5) del Distrito
de Pachacamac – Lima. Así mismo, hay que señalar que se busca contribuir en la
reducción de la vulnerabilidad sísmica en las viviendas.
El área construida del proyecto se distribuye de acuerdo al número de pisos:
primer piso 102.19 m2, segundo y tercer piso 105.42 m2, azotea 36.00 m2. Además, está
compuesta por una tienda, 7 baños, 6 dormitorios, una cocina, un comedor, una sala, una
lavandería y un jardín. El sistema estructural de la vivienda unifamiliar es de concreto
armado “muros estructurales” comprendidos por placas, columnas, vigas, muros de
tabiquería, zapatas aisladas, zapatas conectadas y cimientos corridos. Para el techo se
consideró losas aligeradas en una dirección con un peralte de 20 cm. Los cuales fueron
diseñados y verificados mediante memorias de cálculo donde se muestran el
cumplimiento de las Normas Técnicas Peruanas vigentes como la Norma E-020 “Norma
de cargas”; Norma E-030 “Norma de diseño sismo resistente”; Norma E-050 “Norma de
suelos y cimentaciones”; Norma E-060 “Norma de concreto Armado” y Norma E-070
“Norma de albañilería”.
El presupuesto total estimado que considera todas las áreas requeridas para la
ejecución es de S/ 941, 718.33, siendo 20% y 10% el porcentaje de gastos generales y
utilidad respectivamente. El tiempo considerado para la ejecución del proyecto es de 120
días calendarios con fecha de inicio el 05 de enero del 2021 y fecha de finalización el 04
de mayo del 2021.
Para realizar una adecuada ejecución de este proyecto y el cumplimiento de los
valores asumidos para el diseño, se adjuntan un juego de planos con las especificaciones
técnicas correspondientes. Así mismo, se realizó un plan de control y seguridad en obra
con la finalidad de atender las características e indicaciones del director de obra, hacer
cumplir la ley de seguridad y salud en el trabajo, del mismo modo respaldar la seguridad
de los trabajadores en la construcción. Por otro lado, se ejecutó el plan de gestión
ambiental con el fin de identificar posibles impactos de las actividades del proyecto y
buscar la estrategia adecuada para disminuir o eliminar los riesgos de daños e impactos
ambientales.
1
HOJA DE PRESENTACIÓN
PROYECTO:
DISEÑO DE UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR DE 3 PISOS EN
EL DISTRITO DE PACHACAMAC-MANCHAY.
CLIENTE:
JAIME RAMOS LÁZARO Y ROSY ESCALANTE.
OBJETIVO:
CONTRIBUIR EN LA REDUCCIÓN DE LA
VULNERABILIDAD SÍSMICA EN EL DISTRITO DE
PACHACAMAC - MANCHAY MEDIANTE EL DISEÑO
GEOTÉCNICO Y ESTRUCTURAL DE UNA VIVIENDA
UNIFAMILIAR DE 3 PISOS.
RECURSOS:
ESTUDIO DE SUELO
DISEÑO ARQUITECTONICO
DISEÑO ESTRUCTURAL
PRESUPUESTO
CRONOGRAMA DEL PROYECTO:
DURACIÓN: 120 DÍAS.
RESUMEN DE PRESUPUESTO:
COSTO DIRECTO
S/ 617,588.47
GASTOS GENERALES (20%)
S/ 123,517.69
UTILIDAD (10%)
S/ 61,758.85
SUBTOTAL
S/ 802,865.01
IGV (18%)
S/ 144,515.70
PRESUPUESTO TOTAL
S/ 947,380.71
2
1. Descripción del problema del proyecto
1.1
Descripción de la realidad problemática.
En las últimas décadas se ha observado en todo el mundo un aumento masivo de
las pérdidas provocadas por catástrofes naturales (terremoto) (Calvi et al., 2006). Según
Smolka et al. (2004), las razones del aumento de las pérdidas son múltiples, aunque
ciertamente incluyen al aumento de la población mundial y el acelerado desarrollo
urbanístico. En la tabla 1 se muestra los terremotos más mortíferos de América Latina,
evidenciándose claramente a Perú en la lista (BBC NEWS, 2017).
Tabla 1: Países con más muertes en Latino América.
PAIS
FECHA
MAGNITUD
MUERTES
Haití
12-01-2010
7.0
316 000
Perú
31-05-1970
7.8
66 000
Chile
25-01-1939
7.8
24 000
Guatemala
04-02-1976
7.5
23 000
Nicaragua
23-12-1972
6.2
10 000
México
19-09-1985
8.1
9 500
Fuente: Elaboración propia en base a los datos (BBC NEWS, 2017)
El Perú forma parte del cinturón de fuego del Pacifico (anillo de fuego) donde se
libera más del 85% de energía, por ello la probabilidad de que ocurra un evento sísmico
(terremoto) es muy elevada (Tavera, 2008). En la tabla 2 se observa el promedio anual de
sismos de diferentes magnitudes en la escala de Ritcher en todo el mundo (Servicio
Geológico de los Estados Unidos, 2010). Asimismo, Flores (2016) menciona que frente
a un sismo severo el país sufrirá daños importantes como; colapso de viviendas, pérdidas
humanas, materiales y económicas.
3
Tabla 2: Promedio anual de sismos según su magnitud.
DESCRIPCIÓN
MAGNITUD
PROMEDIO ANUAL
Micro
2.0 – 2.9
1 300 000
Menor
3.0 – 3.9
130 000
Ligero
4.0 – 4.9
13 000
Moderado
5.0 – 5.9
1 319
Fuerte
6.0 – 6.9
134
Mayor
7.0 – 7.9
18
Enorme
> 8.0
1
Fuente: Elaboración propia (Adaptado de USGS, 2010).
Por otra parte, la vulnerabilidad sísmica en nuestro país es evidentemente un
problema grave debido a que el 80% de viviendas son autoconstruidas, como se muestra
en la figura 1 (CAPECO, 20018). La Asociación de Desarrolladores Inmobiliarios del
Perú (2019), asegura que cada año en Lima se construyen alrededor de 50 mil viviendas
informales, a través de la autoconstrucción, y 21 mil viviendas formales, por parte de
empresas privadas. Además, Laucata (2013) señala que las viviendas informales son
construidas con materiales de baja calidad, sin contar con asistencia profesional y
claramente sin conocimientos del Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE).
4
Construcción de viviendas
20%
80%
Viviendas informales
Viviendas formales
Figura 1: Construcción de viviendas en el Perú.
Fuente: Elaboración propia (Adaptado de CAPECO, 2018)
El distrito de Pachacamac - Manchay no es ajeno a esta problemática, puesto que
el 70% de las viviendas construidas en este lugar no soportarían un sismo de 7.5 grados
en la escala de Ritcher (Mapcity, 2014). Además, este distrito está ubicado en una zona
de alto riesgo sísmico (Zona 4), encontrándose muy vulnerable ante estos
acontecimientos. Por ello, la seguridad estructural de las viviendas es importante para
evitar daños severos en la edificación.
1.2
Delimitación de la Investigación.
El proyecto en estudio se encuentra ubicado en la calle los Rubies Mz X1 lote 5
en el centro poblado los Huertos de Manchay - Sector el Pedregal (Zona 5) del Distrito
de Pachacamac en la ciudad de Lima. Asimismo, como referencia el terreno de estudio
se encuentra a dos cuadras de la Av. Victor Malásquez y al frente de la losa deportiva de
este sector (ver plano de ubicación). El área consta de 120 metros cuadrados, constituida
por 8 metros de ancho, 15 metros de largo, el cual colinda con viviendas ya edificadas en
sus tres lados y con un solo acceso por la Calle los Rubies.
5
1.3
Formulación del Problema de la Investigación.
1.3.1 Problema principal
− ¿Podrá el diseño geotécnico y estructural de una vivienda unifamiliar de 3 pisos
reducir la vulnerabilidad sísmica en el Distrito de Pachacamac - Manchay?
1.3.2 Problemas secundarios
− ¿Cuáles son los requerimientos necesarios para diseñar los elementos
estructurales?
− ¿La elaboración de planos de estructura y arquitectura, servirán como guía para
mejorar la calidad en la construcción?
− ¿Cómo se podrá realizar el análisis sísmico (estático y dinámico) de la vivienda
unifamiliar de 3 pisos?
− ¿Cómo elaborar un adecuado presupuesto del proyecto?
− ¿Cómo reducir los impactos ambientales y los accidentes del personal durante el
proceso constructivo?
1.4
Objetivos de la Investigación.
1.4.1 Objetivo General
− Contribuir en la reducción de la vulnerabilidad sísmica en el distrito de
Pachacamac - Manchay mediante el diseño geotécnico y estructural de una
vivienda unifamiliar de 3 pisos.
1.4.2 Objetivos específicos
− Diseñar los elementos estructurales (vigas, columnas, muros, loza, zapatas, etc.)
según la Norma Técnica de Edificación E-0.60 (Concreto Armado).
− Realizar los planos de estructura y arquitectura.
− Realizar el análisis sísmico (estático y dinámico) de la vivienda unifamiliar
utilizando el software ETABS.
− Elaborar el presupuesto de costos y la planificación de la vivienda unifamiliar.
− Desarrollar un plan de gestión ambiental en obra, así como el monitoreo y
seguridad en obra.
6
1.5
Justificación e importancia
La investigación se presenta en base a la inseguridad que viven el 81.5% de
familias en el distrito de Pachacamac, este escenario se muestra debido a la informalidad
en la construcción de las viviendas (INEI, 2018). Estos problemas nacen a causa de no
contar con un especialista en el área de construcción que conlleva al inadecuado diseño
estructural y planificación del proceso constructivo; ya que no cumplen con el
Reglamento Nacional de Edificaciones (Nervi, 2017). Por tanto, las viviendas muestran
una vulnerabilidad elevada frente a un evento sísmico (Arévalo, 2020).
CAPECO (2018) señala que 78% de auto constructores piensan que es difícil
cumplir con las normas y requisitos debido al escaso económico que poseen. Esto genera
una inadecuada construcción de viviendas, provocando que la edificación este vulnerable
frente a un evento sísmico futuro (Morales y Zavala, 2008). Por consiguiente, el uso de
criterios de ingeniería en la construcción de una vivienda es sumamente importante para
reducir la vulnerabilidad sísmica de la estructura.
Por otra parte, Vásquez (2017) indica que los factores más importantes que se
debe considerar en la construcción de una vivienda son: el diseño estructural, el control
de los procesos constructivos y el control de calidad de los materiales. Dentro de este
marco, esta investigación es importante ya que aportará a la construcción de viviendas
más seguras ante un sismo en el Distrito de Pachacamac - Manchay. Además, este estudio
servirá como referente para futuras investigaciones y como modelo de construcción.
2. Expediente Técnico
2.1
Memoria Descriptiva
PROPIETARIO: Jaime Ramos Lázaro y Rosy Escalante.
PROYECTO: diseño de una vivienda unifamiliar de 3 pisos en el Distrito de PachacamacManchay.
UBICACIÓN: Mz. “X1” Lt. 5 los Rubies del centro poblado los huertos de Manchay –
Sector Pedregal (zona 5) del Distrito de Pachacamac – Lima.
FECHA: 10/12/2020
7
GENERALIDADES:
El presente Proyecto contempla el diseño de una edificación destinada a Comercio Vivienda Unifamiliar que consta de tres niveles.
El área del terreno es de 120 m2. y el área construida total es de 349.03 m2, y corresponde
a cada piso las siguientes áreas construidas:
− Primer piso: 102.19 m2.
− Segundo piso: 105.42 m2.
− Tercer piso: 105.42 m2.
− Azotea: 36.00 m2.
El diseño arquitectónico tiene la siguiente distribución de ambientes:
Primer piso: Ingreso y escalera que lleva al segundo piso, tienda, servicio higiénico.
Segundo piso: Escalera que llega del primer piso y lleva al tercer piso, hall, estar,
comedor, sala, kitchen, servicios higiénicos, 2 dormitorios con closets.
Tercer piso: Escalera que llega del segundo piso y lleva a la azotea, hall, estar, servicios
higiénicos, dormitorio principal con closet y 3 dormitorios con closets.
Azotea: Escalera que llega del segundo piso, Lavandería y servicio higiénico.
Los niveles de los pisos son los que se indican a continuación:
− Primer nivel: +3.40 m.
− Segundo nivel: + 6.25 m.
− Tercer nivel: + 9.10 m.
− Azotea: + 11.825 m.
2.1.1 Antecedentes
El presente proyecto por construirse ha surgido como una necesidad del
propietario para satisfacer sus necesidades de vivienda, confort y seguridad para él y su
familia.
El proyecto, materia de construcción, ha sido proyectado por estudiantes de Ingeniería
civil de la Universidad San Ignacio de Loyola, de acuerdo a los lineamientos de
distribución, espacio, dimensionamiento conforme lo estipula el Reglamento Nacional de
Construcciones (RNE).
8
2.1.2 Ubicación
El terreno donde se ha proyectado la vivienda a construirse se encuentra ubicado en la
Mz. “X1” Lt. 5 los Rubies del centro poblado los huertos de Manchay – sector pedregal
(zona 5) del distrito de Pachacamac – Lima.
2.2
Alcance del proyecto.
El presente proyecto pretende realizar el diseño y análisis del modelamiento
estructural sismorresistente de una vivienda unifamiliar de 3 pisos en el Distrito de
Pachacamac - Manchay, cumpliendo con los requisitos planteados en el Reglamento
Nacional de Edificaciones (RNE). Previamente, se tomará como dato el Estudio de
Mecánica de Suelos (EMS) del proyecto “Expediente técnico de una vivienda unifamiliar
en Manchay” ubicado aproximadamente a 120 metros de distancia del terreno en estudio,
el cual fue realizado por estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad
San Ignacio de Loyola en mayo del 2019.
Posteriormente, se presentará los metrados de los elementos estructurales, el
presupuesto, cronograma y plan de gestión ambiental. Además, se entregará un conjunto
de planos (ubicación, estructura, arquitectura, cimentación, instalación eléctrica y
sanitaria) de la vivienda unifamiliar al propietario del terreno en estudio. De esta manera,
se pretende abarcar el diseño integral de toda la edificación.
2.2.1 Áreas involucradas
Las principales áreas involucradas en este Proyecto son los siguientes:
− Geotecnia.
− Estructuras.
− Gestión.
− Instalaciones eléctricas y sanitarias.
2.2.2 Normas y Códigos vigentes
Para elaborar este proyecto se utilizaron las siguientes normas del reglamento
Nacional de Edificaciones (RNE):
− Norma E.020 “Cargas”
− Norma E.030 “Diseño sismo resistente”
− Norma E.050 “Suelos y cimentaciones”
9
− Norma E.060 “Concreto armado”
− Norma E.070 “Albañilería”
3. Propuesta de Diseño
3.1
Diseño sísmico
3.1.1 Modelo estructural.
El análisis se realizó con el objetivo de conocer el comportamiento de dicha
estructura bajo solicitaciones sísmicas, Es decir conocer la irregularidad torsional,
verificar que las derivas máximas cumplan de acuerdo con los mínimos que nos ofrecen
la Norma Peruana E.030, A demás se obtendrán Fuerzas internas de los diferentes
elementos de la estructura sismorresistente, para luego utilizarlas para el diseño.
Figura 2. Modelo estructural con software Etabs.
Fuente: Elaboración propia.
Por cada nivel se consideran dos masas traslacionales y una rotacional. Las masas fueron
obtenidas directamente por el programa ETABS V9.2.0, en base al modelo, a partir de las
cargas aplicadas y peso propio de los elementos, considerando 100% carga muerta + 25%
carga viva.
10
3.1.2 Análisis de modos y frecuencias
Utilizando la combinación Cuadrática Completa (CQC) se obtuvo mediante el programa
ETABS los diferentes modos y frecuencias, los más representativos, se muestran en la
tabla 3.
Tabla 3.Masa participativa y periodo
Principales Modos
Periodo
UX
UY
Modal
1
0,221
0,2173
0,2423
Modal
2
0,185
0,4795
0,2736
Modal
3
0,164
0,0494
0,2398
Modal
4
0,1167
0,0007
0,0708
Modal
5
0,086
0,1219
0,0004
Modal
6
0,064
0,0129
0,0886
Modal
7
0,071
0,0628
0,0288
Modal
8
0,039
0,0082
0,0029
95%
95%
Fuente: Elaboración propia
Se puede apreciar claramente los modos de vibración de mayor importancia del edificio
para cada dirección, resaltándose sus respectivos periodos y masas participantes.
Tabla 4. Masa por niveles.
NIVEL
MASA POR PISO
UX (tonf-s²/m)
UY (tonf-s²/m)
PISO 4
5,125
5,125
PISO3
14,216
14,216
PISO2
16,373
16,373
PISO1
16,628
16,628
Fuente: Elaboración Propia
3.1.3 Representación de las solicitaciones sísmicas
Las solicitaciones sísmicas se determinan, según lo indicado en la Norma E.030, por
espectros inelásticos de pseudo-aceleraciones.
Se define como:
11
Donde:
Z: Factor de zona = 0.4
U: Factor de Uso
=
1
S: Factor de Suelo = S2
C: Factor de Amplificación sísmica, C =2.5, (Tp/T) <= 2.5
R: Coeficiente de Reducción = 6
Se tomó el valor de 6, debido que en ambas direcciones se estimó más del 80% de cortante
localizado en los muros. Por ello, consideramos como Muro estructural.
Debido a la irregularidad se tendrá que afectar por ¾ al coeficiente de reducción de R.
R= 4.5
La figura 3, muestra el Espectro Inelástico de Pseudo-Aceleraciones, usado en el
análisis.
Figura 3. Espectro Inelástico de Pseudo - Aceleraciones.
Fuente: extraído de Etabs.
3.1.4 Resultado del análisis por superposición espectral
Control de desplazamiento lateral: Los desplazamientos laterales que nos proporciona el
programa está en base a las solicitaciones sísmicas reducidas, por ende, se debe
multiplicar dicho desplazamiento lateral elástico por 0.75R para obtener los
12
desplazamientos laterales inelásticos, que serían los desplazamientos esperados ante un
sismo no reducido.
Tabla 5. Desplazamientos elásticos e inelásticos.
DESPLAZAMIENTO MAXIMO
0,75xR
0,75xR
NIVEL
DX (mm)
DY (mm)
PISO4
2,9
1,95
9,79
6,58
PISO3
2,7
2,07
9,11
6,99
PISO2
1,69
1,29
5,70
4,35
PISO1
0,69
0,528
2,33
1,78
9,79
6,99
DESPLAZAMIENTO MÁXIMO
DX (mm) DY (mm)
=
>
Fuente: Elaboración propia
De la Tabla 5 se tomarán los desplazamientos máximos inelásticos para el diseño de la
junta sísmica.
A continuación, se presentan las Derivas de entrepisos
Tabla 6. Derivas elásticas e inelásticas.
Derivas de entre pisos
Norma
Drift
Dirección x
0,75*R
Piso 4
0,000378
0,001701
0,007
CUMPLE
Piso 3
0,000493
0,0022185
0,007
CUMPLE
Piso 2
0,00051
0,002295
0,007
CUMPLE
Piso 1
0,000314
0,001413
0,007
CUMPLE
Drift
Dirección Y
0,75*R
Norma
Piso 4
0,00033
0,001485
0,007
CUMPLE
Piso 3
0,000277
0,0012465
0,007
CUMPLE
Piso 2
0,000273
0,0012285
0,007
CUMPLE
Piso 1
0,000263
0,0011835
0,007
CUMPLE
Fuente: Elaboración propia
En la tabla 4 se puede ver que la deriva máxima en la dirección “X” es de 2.2%, mientras
que en la dirección “Y” es 1.24 %. Dichos valores son menores a la deriva máxima de 7
% contemplada en la Norma E.030.
13
3.1.5 Control de irregularidades.
Control de irregularidad en altura.
Tabla 7. Irregularidades en altura.
Rigidez (Tonf/mm)
NO HAY IRREGULARIAD EN
ALTURA
9,00
ES MAYOR QUE EL 70%
34,44
27,38
79,52
21,54
78,67
NO HAY IRREGULARIAD EN
ALTURA
10,3
ES MAYOR QUE EL 70%
19,7
14,9
75,75
12,0
80,20
Fuente: Elaboración propia.
Control de giro en planta
La norma señala que será necesario realizar el análisis torsional en estructuras donde el
desplazamiento promedio de algún entrepiso sea mayor al 50% del desplazamiento
máximo permisible multiplicado por 1.30. > = máximo desplazamiento.
Tabla 8. Desplazamientos máximos en extremos.
DESPLAZAMIENTO MÁXIMO EXTREMOS
ESTADO
Nivel
E1X (mm) E2X (mm)
PROMEDIO X 1,30
PISO4
2,9
2,69
3,63
PISO3
2,7
1,57
2,78
PISO2
1,69
0,925
1,70
0,68
0,457
0,74
PISO1
DESPLAZAMIENTO MÁXIMO EXTREMOS
Nivel E1Y (mm) E2Y (mm) PROMEDIO X 1,30
PISO4
1,95
2,95
3,19
NO HAY
TORSIÓN
NO HAY
TORSIÓN
NO HAY
TORSIÓN
NO HAY
TORSIÓN
ESTADO
NO HAY
TORSIÓN
14
PISO3
1,5
2,07
2,32
PISO2
0,938
1,29
1,45
PISO1
0,387
0,528
Fuente: Elaboración propia.
0,59
NO HAY
TORSIÓN
NO HAY
TORSIÓN
NO HAY
TORSIÓN
3.1.6 Cortante en la base y fuerzas laterales por entrepiso.
La fuerza cortante basal para cada dirección obtenida mediante el análisis dinámico y
estático con su respectivo factor de escalamiento.
Tabla 9. Fuerzas laterales y factor de escalamiento.
CORTANTE
CORTANTE
FACTOR DE
ESTÁTICO Y
DINÁMICO Y
ESCALAMIENTO
69,4108
69,2
1,0030
CORTANTE
CORTANTE
ESTÁTICO X
DINÁMICO X
79,3337
79,18
1,0018
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 10. Fuerzas laterales por piso.
ESTÁTICO
DINÁMICO
ESTÁTICO
DINÁMICO
FX (tonf)
Fx (tonf)
FY (tonf)
FY (tonf)
9,0968
11,6521
7,959
10,2513
31,7168
33,1402
27,7497
29,6004
24,9472
22,628
21,8269
19,6703
13,5729
11,7673
12,752
11,678
Fuente: Elaboración propia.
3.1.7 Fuerza cortante mínima en la base.
La fuerza cortante basal del edificio no podrá ser menor que el 80% del valor de la
cortante basal obtenida mediante análisis estático para estructuras regulares, ni menor que
el 90 % para estructuras irregulares. Para lograr esto, la Norma E.030 señala que los
resultados del análisis dinámico (excepto desplazamientos) se deben escalar por el factor
f, el cual representa la relación entre la fuerza cortante basal estática y dinámica, dicho
factor debe ser siempre mayor a la unidad. En tal sentido se CUMPLE (ver Tabla 9).
15
3.1.8 Junta de separación sísmica.
La Norma de Diseño Sismorresistente E.030 señala que debe existir una distancia libre
(s) entre estructuras vecinas para evitar el contacto entre ellas. Dicha distancia libre (s)
será:
S >= 3 cm.
S 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes.
S = 3 + 0.004(h-500); h: altura del edificio; h y S en cm
Una edificación se debe retirar del límite de propiedad por lo menos 2/3 del
desplazamiento máximo del edificio o S/2.
Cálculo de la junta sísmica.
2
2
𝐷𝑋𝑋 = (9.79) = 6.52 𝑐𝑚
3
3
2
2
𝐷𝑦𝑦 = (6.99) = 4.34 𝑐𝑚
3
3
3.2
Diseño estructural
3.2.1 Diseño de losa aligerada.
A continuación, se presenta el diseño de losa aligerada de los ejes 1 – 3, A – D, como
una representación de todos los diseños de losas que contiene la edificación.
Datos:
Tabla 11. Datos para el diseño de losa aligerada.
DATOS
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
f'c
210
kg/cm2
fy
4200
kg/cm2
bw1
10
cm
bw2
40
cm
φ
0.9
d
17
cm
Fuente: Elaboración propia.
16
Dimensionamiento del peralte: Se considera la longitud más crítica, donde se obtiene
Lcr = 3.75 m. Por lo tanto, se usa Lcr/21 según lo especifica la norma E.030. Teniendo
como peralte una losa de h = 0.20m.
Metrado de cargas:
Tabla 12. Metrado de cargas para losa aligerada.
METRADO DE CARGAS
NOMBRE VALOR UNIDADES
NOMBRE
VALOR UNIDADES
PP
300
kgf/m2
Wpp
0.12
tonf/m
Acabados
150
kgf/m2
Wacabados
0.06
tonf/m
Tabiquería
280
kgf/m2
Wtabiqueria
0.112
tonf/m
sobrecarga
200
kgf/m2
Wsobrecarga
0.08
tonf/m
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 13. Carga última
CARGA VIVA, CARGA MUERTA Y CARGA
ÚLTIMA
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
Wmuerta
0.292
tonf/m
Wviva
0.08
tonf/m
Wu
0.545
tonf/m
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por flexión:
Figura 4. Momento flector de la vigueta.
Fuente: Elaboración propia.
17
Diseño de vigueta.
Tabla 14. Diseño de vigueta para momentos positivos.
DISEÑO DE VIGUETA (+)
NOMBRE
UNIDADES
+
+
MU
tonf.m
1.025
1.09
a
cm
0.966
1.029
As calculado
cm2
1.64
1.75
(+) As mínimo
cm2
0.41
0.41
As usar
cm2
1.64
1.75
As previsto
cm2
1φ3/8 + 1φ1/2
1φ3/8 + 1φ1/2
S
m
48.73
45.74
S usar
cm
40
40
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 15. Diseño de vigueta para momentos negativos.
DISEÑO DE VIGUETA (-)
NOMBRE
UNIDADES
-
-
-
MU
tonf.m
0.116
0.119
0.119
a
cm
0.107
0.109
0.109
As calculado
cm2
0.18
0.19
0.19
(-) As mínimo
cm2
1.01
1.01
1.01
As usar
cm2
1.01
1.01
1.01
As previsto
cm2
1φ1/2
1φ1/2
1φ1/2
S
cm
51.09
51.09
51.09
S usar
cm
40.00
40.00
40.00
Fuente: Elaboración propia.
18
Tabla 16. Acero transversal o de temperatura.
ACERO DE TEMPERATURA
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
As temperatura
1.44
cm2
acero de φ38
0.71
cm2
S
19.72
cm
S usar
25
cm
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por corte:
Figura 5. Diagrama de fuerza cortante.
Fuente: Elaboración propia.
Verificación.
Tabla 17. Verificación por fuerza cortante.
VERIFICACIÓN POR CORTANTE
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
ΦVC
1220.80
kgf
ΦVC
1.22
tonf
NOMBRE
UNIDADES
-
+
-
VU
tonf
0.896
0.929
0.929
CUMPLE
CUMPLE
CUMPLE
Verificación
Fuente: Elaboración propia.
19
3.2.2 Diseño de vigas.
En este ítem se presenta el diseño de la viga V-1(0.25x0.40), que se encuentra entre los
ejes (EJE D, EJE 1-6).
Datos:
Tabla 18. Datos para el diseño de viga.
DATOS
DETALLES
VARIABLE VALOR UNIDADES ACERO AREA UNIDAD
Ancho de Viga
b
25
cm
1/4
0.32
cm2
Altura de Viga
h
40
cm
3/8
0.71
cm2
Peralte efectivo
viga
d
34
cm
1/2
1.29
cm2
Resistencia a la
compresión
f'c
210
kg/cm2
5/8
2
cm2
Resistencia a la
fluencia del acero
fy
4200
kg/cm2
3/4
2.84
cm2
Factor de diseño
por flexión
Ø
0.9
1"
5.1
cm2
Factor
β1
0.85
1 3/8
10.06
cm2
Fuente: Elaboración Propia.
Figura 6. diagrama de momento flector de las vigas.
Fuente: Elaboración propia.
20
Diseño Por flexión:
DISEÑO POR FELIXIÓN
DETALLES
UNIDADES
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
Mu
ton.m
4.33
1.81
1.27
1.80
2.99
0.17
1.88
0.94
0.51
2.28
4.12
b
cm
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
d
cm
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
34.00
a
cm
3.33
1.35
0.94
1.35
2.27
0.13
1.41
0.70
0.38
1.71
3.16
As calculado
cm2
3.54
1.44
1.00
1.43
2.41
0.14
1.49
0.74
0.40
1.82
3.36
rmax= 0.75rb
%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
1.59%
Asmín
cm2
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
Asmáx
cm2
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
13.55
As usar
cm2
3.54
2.05
2.05
2.05
2.41
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
3.36
As colocado
cm2
2 Ø 5/8"
2Ø
5/8"
2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8"
2Ø
5/8"
2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8" 2 Ø 5/8"
21
Diseño por corte:
Figura 7. Diagrama de fuerza cortante.
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por corte:
Tabla 19. Diseño de la viga por corte.
DISEÑO POR CORTE
Detalle
Unidad
-
+
-
+
-
+
Vu
ton
4.75
3.06
4.17
2.36
1.47
4.93
Vc
ton
6.53
6.53
6.53
6.53
6.53
6.53
Ø Vc
ton
5.55
5.55
5.55
5.55
5.55
5.55
Verificación
Vu < Ø Vc
cumple
cumple
cumple
cumple
cumple
cumple
Vu > Ø Vc
no
cumple
no
cumple
no
cumple
no
cumple
no
cumple
no
cumple
Cuando "Vu < Ø Vc " cumple
Av
cantidad 2 Ø 1/4"
22
cm2
0.64
Smáx
cm
37.10
Smáx
cm
30.72
Susar
cm
25
Av mínimo1
cm2
0.431
Av mínimo2
cm2
0.521
verificación de
Av
cumple
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por Capacidad:
Tabla 20. Momentos nominales para diseño por capacidad.
DISEÑO POR CAPACIDAD
Detalles
Unidades
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
As colocado
cm2
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
a
cm
3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76 3.76
Mn
tonf.m
5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 21. Cortante última del tramo 1.
DETALLES
UNIDADES
Reacciones por carga última "WL/2"
Reacciones por momentos "(Mi+Md)/L"
Resultante
Vu1
Vu2
Vu
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
TRAMO 1
Momentos positvos
Momentos negativos
4.21
4.21
4.21
4.21
4.80
-4.80
-4.80
4.80
9.00
-0.59
-0.59
9.00
7.73
7.73
7.73
Fuente: Elaboración propia.
23
Tabla 22. Cortante última del tramo 2.
DETALLES
UNIDADES
Reacciones por carga última "WL/2"
Reacciones por momentos "(Mi+Md)/L"
Resultante
Vu1
Vu2
Vu
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
TRAMO 2
Momentos positvos
Momentos negativos
2.23
2.23
2.23
2.23
3.00
-3.00
-3.00
3.00
5.23
-0.77
-0.77
5.23
4.81
4.81
4.81
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 23. Cortante última del tramo 3.
DETALLES
UNIDADES
Reacciones por carga última "WL/2"
Reacciones por momentos "(Mi+Md)/L"
Resultante
Vu1
Vu2
Vu
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
TRAMO 3
Momentos positvos
Momentos negativos
1.58
1.58
1.58
1.58
4.23
-4.23
-4.23
4.23
5.81
-2.65
-2.65
5.81
5.39
5.39
5.39
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 24. Cortante última del tramo 4.
DETALLES
UNIDADES
Reacciones por carga última "WL/2"
Reacciones por momentos "(Mi+Md)/L"
Resultante
Vu1
Vu2
Vu
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
TRAMO 4
Momentos positvos
Momentos negativos
5.14
5.14
5.14
5.14
3.92
-3.92
-3.92
3.92
9.07
1.22
1.22
9.07
7.79
7.79
7.79
Fuente: Elaboración propia.
24
Tabla 25. Cortante última del tramo 5.
DETALLES
UNIDADES
Reacciones por carga última "WL/2"
Reacciones por momentos "(Mi+Md)/L"
Resultante
Vu1
Vu2
Vu
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
tonf
TRAMO 5
Momentos positvos
Momentos negativos
3.69
3.69
3.69
3.69
5.46
-5.46
-5.46
5.46
9.16
-1.77
-1.77
9.16
7.89
7.89
7.89
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 26. Espaciamiento de los estribos diseño por capacidad.
DETALLES
UNIDADES Tramo 1 Tramo 2
Tramo 3
Tramo 4
Tramo 5
Vu
tonf
7.73
4.81
5.39
7.79
7.89
Vc
tonf
6.53
6.53
6.53
6.53
6.53
Ø Vc
tonf
5.55
5.55
5.55
5.55
5.55
Vs
tonf
2.57
-0.87
-0.19
2.64
2.75
Vs máx
tonf
25.87
25.87
25.87
25.87
25.87
S
cm
78.96
-232.73
-1094.72
76.75
73.77
S máx (d/2)
cm
17
17
17
17
17
S máx (d/4)
cm
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5
S usar
cm
20
20
20
20
20
Fuente: Elaboración propia.
3.2.3 Diseño de columnas.
COLUMNA 1
Diseño por flexo compresión
De acuerdo al modelo en el programa para la columna 1 (C1) se obtuvo las siguientes
cargas actuantes:
25
Tabla 27. Combinaciones para el diseño de columna.
COMBINACIONES
PU (ton)
Mux(ton.m)
Muy(ton.m)
1.4CM +1.7CV
35.894
0.69
0.44
1.25(CM+CV)+SX
24.0453
0.60
-0.87
1.25(CM+CV)-SX
39.21
0.60
1.64
1.25(CM+CV)-SY
41.51
1.07
2.03
1.25(CM+CV)+SY
21.75
0.13
-1.26
0.9CM+SX
13.78
0.38
-1.01
0.9CM-SX
28.94
0.38
-1.01
0.9CM-SY
31.24
0.85
1.89
0.9CM+SY
11.48
-0.09
-1.40
Fuente: Elaboración propia.
A continuación, se muestra un ejemplo de distribución de acero por capas.
Figura 8.distribución de acero por capas en columna1.
Fuente: Elaboración propia.
Datos generales de la columna:
26
Tabla 28. Datos para el diseño de columna1.
Datos de la
columna
Unidad
valor
b
cm
25
a
cm
30
β1
0.85
f'c
kg/cm^2
210
fy
kg/cm^2
4200
Ag
cm2
750
Ast
cm2
22.72
ρ
-
0.03029333
Ρmín
-
0.001
Ρmax
-
0.006
As1 colocado
cm2
3Ø 3/4"
As2 colocado
cm2
2Ø 3/4"
As3 colocado
cm2
3Ø 3/4"
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 29. Área de acero por capa en la columna1.
Área
Unidad
valor
Capa
Unidad
valor
A1
cm2
8.52
d1
cm
24
A2
cm2
5.68
d2
cm
15
A3
cm2
8.52
d3
cm
6
Fuente: Elaboración propia.
Para la construcción del diagrama de iteraciones se procede a calcular los siguientes
puntos:
•
Falla en compresión pura. Para obtener dicho punto es necesario utilizar la
formula mostrada a continuación. Donde: φ = 0.7
𝑃𝑛 = 0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ (𝐴𝑔 − 𝐴𝑠𝑡) + 𝑓𝑦 ∗ 𝐴𝑠𝑡
27
Donde: φ = 0.7
Tabla 30. Falla en compresión pura.
Po
225.24
Tonf
0.8Po
180.19
Tonf
Ø Po
157.67
Tonf
0.8ØPo
126.14
Tonf
Fuente: Elaboración propia.
•
Fisuración incipiente. (Compresión borde superior). En la tabla se muestran los
siguientes datos:
Tabla 31. Datos para fisuración incipiente.
yp
15
cm
Ø
0.7
-
Esi
2000000
kg/cm2
c
24
cm
a
20.4
cm
Fuente: Elaboración propia.
Calculando Momentos por cada capa de la columna 1:
Tabla 32. Momentos de la columna1 para la fisuración incipiente.
Capa
Asi
di
(cm2) (cm)
Esi
fsi
fsi real
(kg/cm2) (kg/cm2)
Fsi=
fsi*Asi
(Kg)
brazo= ypdi (cm)
Momento
1
8.52
24
0.00000
0
0
0
-9
0
2
5.68
15
0.00113
2250
2250
12780
0
0
3
8.52
6
0.00225
4500
4200
35784
9
322056.00
Total
48564
Total
322056.00
Fuente: Elaboración propia.
Para el cálculo de Cc se utilizó la siguiente formula:
𝐶𝑐 = 0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏
28
Tabla 33. Momento para el concreto de la columna1 en la fisuración incipiente.
Para el concreto
Cc (kg)
91035.00
kg
brazo
4.8
cm
Momento
436968.00
kg*cm
Fuente: Elaboración propia.
Se obtienen los siguientes resultados:
Tabla 34. Resultados de la fisuración incipiente para la columna1.
Pn
139.60
Tonf
Mn
7.59
Tonf-m
Ø Pn
97.72
Tonf
Ø Mn
5.31
Tonf-m
Fuente: Elaboración propia.
•
Falla balanceada. (Compresión borde superior 𝛼 = −1; 𝜑 = 0.7). En la tabla se
muestran los siguientes datos:
Tabla 35. Datos para la falla balanceada de la columna1.
yp
15
cm
α
-1
-
Esi = Ey
0.0021
-
Ø
0.7
-
Esi
2000000
kg/cm2
c
14
cm
a
12
cm
Fuente: Elaboración propia.
29
Calculando Momentos por cada capa de la columna 1:
Tabla 36. Momento para la falla balanceada en la columna1.
Esi
fsi
(kg/cm2)
fsi real
(kg/cm2)
Fsi=
fsi*Asi
(Kg)
brazo= ypdi (cm)
Momento
(kg*cm)
24
-0.00210
-4200
-4200
-35784
-9
322056
5.68
15
-0.00019
-375
-375
-2130
0
0
8.52
6
0.00173
3450
3450
29394
9
264546
Total
-8520
Total
586602
Capa
Asi
(cm2)
di
(cm)
1
8.52
2
3
Fuente: Elaboración propia.
Para el cálculo de Cc se utilizó la siguiente formula:
Cc = 0.85 ∗ f ′ c ∗ a ∗ b
Tabla 37. Momento del concreto para la falla balanceada en la columna1.
Para el concreto
Cc
53550
kg
brazo
9
cm
481950.00
kg*cm
Momento
Fuente: Elaboración propia.
Se obtienen los siguientes resultados:
Tabla 38. Resultado de la falla balanceada para la columna1.
Pn
45.03
Tonf
Mn
10.69
Tonf-m
Ø Pn
31.52
Tonf
Ø Mn
7.48
Tonf-m
Fuente: Elaboración propia.
•
Flexión pura. (Compresión borde superior α = 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑜; φ = 0.9). Se obtiene
el eje neutro mediante tanteos. En la tabla se muestran los siguientes datos:
30
Tabla 39. Datos para flexión pura en columna1.
yp
15
cm
α
-4.76
-
Esi =
Ey
0.0021
-
Ø
0.9
-
Esi
2000000
kg/cm2
c
5.54
cm
a
4.71
cm
Fuente: Elaboración propia.
Calculando Momentos por cada capa de la columna 1:
Tabla 40. Momento para flexión pura en columna1.
Capa
Asi
di
(cm2) (cm)
Esi
fsi
fsi real
(kg/cm2) (kg/cm2)
Fsi=
fsi*Asi
(Kg)
brazo= ypdi (cm)
Momento
(kg/cm2)
1
8.52
24
-0.01000
-20001
-4200
-35784
-9
322056
2
5.68
15
-0.00513
-10251
-4200
-23856
0
0
3
8.52
6
-0.00025
-500
-500
-4262
9
-38356
Total
-63902
Total
283700
Fuente: Elaboración propia.
Para el cálculo de Cc se utilizó la siguiente formula:
𝐶𝑐 = 0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏
Tabla 41. Momento del concreto para flexión pura en columna1.
Para el concreto
Cc
21007.41
kg
brazo
12.65
cm
Momento 265664.55 kg*cm
Fuente: Elaboración propia.
31
Se obtienen los siguientes resultados:
Tabla 42. Resultados para flexión pura en columna1.
Pn
-42.89
Tonf
Mn
5.49
Tonf-m
Ø Pn
-38.60
Tonf
Ø Mn
4.94
Tonf-m
Fuente: Elaboración propia.
•
Tracción pura. Se obtiene multiplicando 𝑓𝑦 ∗ 𝐴𝑠𝑡
Tabla 43. Tracción pura en columna1.
To
95.42
Tonf
Øto
85.88
Tonf
Fuente: Elaboración propia.
Resumen de Fuerza y Momento máximos en la Columna:
Tabla 44. Resumen para el diagrama nominal (excluyendo ø) para la columna1.
RESUMEN: PUNTOS PARA EL DIAGRAMA NOMINAL (EXCLUYENDO Ø)
Descripción
P (ton)
M (ton-m)
Compresión pura (Po)
225.2
0
0.8 Po
180.2
0
Fisuración incipiente
(borde superior en compresión)
139.6
7.59
Falla balanceada
(borde superior en compresión)
45.0
10.69
Flexión pura
(borde superior en compresión)
-43
5.49
Tracción pura (Po)
-95.42
0
32
Fisuración incipiente
(borde inferior en compresión)
139.6
-7.59
Falla balanceada
(borde inferior en compresión)
45.0
-10.69
Flexión pura
(borde inferior en compresión)
-43
-5.49
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 45. Resumen para el diagrama nominal (incluyendo ø) para la columna1.
RESUMEN: PUNTOS PARA EL DIAGRAMA NOMINAL (INCLUYENDO Ø)
Descripción
P (ton)
M (ton-m)
Compresión pura ØPo
157.7
0
0.8 ØPo
126.1
0
Fisuración incipiente
(borde superior en compresión)
97.7
5.31
Falla balanceada
(borde superior en compresión)
31.52
7.48
Flexión pura
(borde superior en compresión)
-39
4.94
Tracción pura Po
-85.88
0
Fisuración incipiente
(borde inferior en compresión)
97.7
-5.31
Falla balanceada
(borde inferior en compresión)
31.52
-7.48
Flexión pura
(borde inferior en compresión)
-39
-4.94
Fuente: Elaboración propia.
33
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN
COLUMNA 1 (25cmX30cm) XX
250.00
200.00
150.00
100.00
P (tn)
50.00
-15.00
0.00
-5.00
0.00
-50.00
-10.00
5.00
10.00
15.00
-100.00
-150.00
-200.00
-250.00
M (tn.m)
Figura 9. Diagrama de interacción en la dirección X-X para columna1.
Fuente: Elaboración propia.
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN
COLUMNA 1 (25cmX30cm) YY
250.00
200.00
150.00
100.00
P (tn)
50.00
-15.00
0.00
-5.00
0.00
-50.00
-10.00
5.00
10.00
15.00
-100.00
-150.00
-200.00
-250.00
M (tn.m)
Figura 10. Diagrama de interacción en la dirección Y-Y para la columna1.
Fuente: Elaboración propia.
34
Diseño por cortante
Tabla 46. Diseño por corte en dirección X-X para la columna1.
DISEÑO POR CORTANTE X-X
Mn (ton-m)
10.69
VU (ton)
7.12
VC (ton)
1.98
ΦVC (ton)
1.69
VU ≥ ΦVC
consideramos estribos de 3/8". 2
ramas con Av
Av (cm2)
1.42
Vs (ton)
6.40
S (cm)
22.38
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 47. Diseño por corte en la dirección Y-Y para la columna1.
DISEÑO POR CORTANTE Y-Y
Mn (ton)
5.31
VU (ton)
3.54
VC (ton)
5.27
ΦVC (ton)
4.48
VU < ΦVC
No se requieren estribos
Fuente: Elaboración propia.
35
COLUMNA 2.
Diseño por flexo-compresión
De acuerdo al modelo en el programa para la columna 2 (C2) se obtuvo las siguientes
cargas actuantes:
Tabla 48. Combinaciones para el diseño de columna2.
COMBINACIONES
PU (ton)
Mux(ton.m)
Muy(ton.m)
1.4CM +1.7CV
37.68
0.24
-0.28
1.25(CM+CV)+SX
41.51
0.66
-0.18
1.25(CM+CV)-SX
24.95
0.25
0.29
1.25(CM+CV)-SY
36.29
0.16
0.88
1.25(CM+CV)+SY
30.17
0.25
-1.35
0.9CM+SX
30.82
0.59
-0.10
0.9CM-SX
14.25
0.33
0.21
0.9CM-SY
25.59
-0.09
-0.96
0.9CM+SY
19.47
0.18
1.27
Fuente: Elaboración propia.
A continuación, se muestra un ejemplo de distribución de acero por capas.
Figura 11. Distribución de acero por capa para la columna2.
Fuente: Elaboración propia.
36
Datos generales de la columna:
Tabla 49. Datos para el diseño de la columna2.
Datos de la
columna
Unidad
valor
b
cm
25
a
cm
40
β1
0.85
f'c
kg/cm^2
210
fy
kg/cm^2
4200
Ag
cm2
1000
Ast
cm2
22.72
ρ
-
0.02272
Ρmín
-
0.001
Ρmáx
-
0.006
As1 colocado
cm2
3Ø 3/4"
As2 colocado
cm2
2Ø 3/4"
As3 colocado
cm2
3Ø 3/4"
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 50. Área de acero por capa para la columna2.
Área
Unidad
valor
Capa
Unidad
valor
A1
cm2
8.52
d1
cm
34
A2
cm2
5.68
d2
cm
20
A3
cm2
8.52
d3
cm
6
Fuente: Elaboración propia.
Resumen de Fuerza y Momento máximos en la Columna2.
37
Tabla 51. Resumen para el diagrama nominal (excluyendo ø) en columna2.
RESUMEN: PUNTOS PARA EL DIAGRAMA NOMINAL
(EXCLUYENDO Ø)
Descripción
P (ton)
M (ton-m)
Compresión pura (Po)
269.9
0
0.8 Po
215.9
0
Fisuración incipiente
(borde superior en compresión)
178.8
12.17
Falla balanceada
(borde superior en compresión)
75.9
18.74
Flexión pura
(borde superior en compresión)
-18
11.65
Tracción pura (Po)
-95.42
0
Fisuración incipiente
(borde inferior en compresión)
178.8
-12.17
Falla balanceada
(borde inferior en compresión)
75.9
-18.74
Flexión pura
(borde inferior en compresión)
-18
-11.65
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 52. Resumen para el diagrama nominal (incluyendo ø) en la columna2.
RESUMEN: PUNTOS PARA EL DIAGRAMA NOMINAL (INCLUYENDO Ø)
Descripción
P (ton)
M (ton-m)
Compresión pura ØPo
188.9
0
0.8 ØPo
151.1
0
Fisuración incipiente
(borde superior en compresión)
125.1
8.52
38
Falla balanceada
(borde superior en compresión)
53.10
13.12
Flexión pura
(borde superior en compresión)
-16
10.49
Tracción pura Po
-85.88
0
Fisuración incipiente
(borde inferior en compresión)
125.1
-8.52
Falla balanceada
(borde inferior en compresión)
53.10
-13.12
Flexión pura
(borde inferior en compresión)
-16
-10.49
Fuente: Elaboración propia.
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN
COLUMNA 2 (25cmX40cm) XX
350.00
250.00
P (tn)
150.00
-30.00
50.00
-20.00
-10.00
0.00
-50.00
10.00
20.00
30.00
-150.00
-250.00
M (tn.m)
Figura 12. Diagrama de interacción en la dirección X-X para la columna2.
Fuente: Elaboración propia.
39
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN
COLUMNA 2 (25cmX40cm) YY
350.00
250.00
P (tn)
150.00
50.00
-30.00
-20.00
-10.00
-50.00 0.00
10.00
20.00
30.00
-150.00
-250.00
M (tn.m)
Figura 13. Diagrama de interacción en la dirección Y-Y para la columna2.
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por cortante.
Tabla 53.Diseño por corte en la dirección X-X para la columna2.
DISEÑO POR CORTANTE X-X
Mn (ton-m)
18.74
VU (ton)
12.50
VC (ton)
3.55
ΦVC (ton)
3.01
VU ≥ ΦVC
consideramos estribos de 3/8". 2 ramas
con Av
Av (cm2)
1.42
Vs (ton)
11.16
S (cm)
18.18
Fuente: Elaboración propia.
40
Tabla 54. Diseño por corte en la dirección Y-Y para la columna2.
DISEÑO POR CORTANTE Y-Y
Mn (ton)
7.82
VU (ton)
5.21
VC (ton)
6.31
ΦVC (ton)
5.36
VU < ΦVC
No se requieren estribos
Fuente: Elaboración propia.
CUADRO DE COLUMNAS
Ó
Figura 14. Cuadro de columnas.
Fuente: Elaboración propia.
41
3.2.4 Diseño de placas.
Diseño por flexo-compresión.
L a Norma Peruana E.0.60 de Concreto Armado, establece que la cuantía mínima de debe
cumplir ρh >= 0.25%, así mismo en caso de que Vu ≤ 0.5 φVc. ρv >= 0.15%,
Los espaciamientos no deben exceder:
✓ L/5
✓ 3/t
✓ 45cm
Para poder construir el diagrama de interacción será necesario realizar un armado
tentativo el refuerzo vertical distribuido a lo largo del muro, además de proponer el
armado de refuerzo vertical en las cabezas (extremos).
Importante: el diseño será adecuado si los diferentes pares Pu y Mu, obtenidos mediante
las combinaciones de carga, se ubican dentro del diagrama de interacción generado.
Diseño por Corte.
La cuantía mínima horizontal es de ρh >= 0.25%, así mismo en caso de que Vu ≤ 0.5 φVc.
ρh >= 0.20%.
En cuanto a los espaciamientos
✓ L/3
✓ 3/t
✓ 45cm
Asimismo, la resistencia a corte estará dada por el aporte del concreto y de Acero de
refuerzo longitudinal. De la forma ΦVn = ΦVc + ΦVs.
𝑁𝑢
𝐴𝑣𝑓𝑦𝑑
ΦVn = Φ0.53√𝑓′𝑐 t.d(1+0.0071.𝐴𝑔 ) +Φ
𝑆
Donde:
✓ Nu (kg): Carga axial amplificada.
✓ “L” y “t”: Longitud y espesor del muro en centímetros.
✓ “d”: Peralte efectivo.
Asimismo, con la finalidad de evitar una falla frágil por corte, se realizará el diseño por
capacidad, de tal forma que:
42
𝑀𝑢𝑟
Vu >Vua. 𝑀𝑢𝑎
DONDE:
✓ Vua: Fuerza cortante proveniente del análisis.
✓ Mua: Momento flector proveniente del análisis.
✓ Mur: Momento flector teórico (asociado a Pu) que resiste la sección con el
✓ refuerzo proporcionado y sin considerar el factor de reducción de capacidad Φ.
Ejemplo de Diseño de Muro de corte.
Como ejemplo se presenta el diseño de una placa de tipo C, ubicado entre el eje 3 y 4, en
la parte central de la edificación.
En la tabla 1 se muestra las diferentes combinaciones de carga axial y momento (cargas
últimas) calculados en la base de la placa del primer piso.
Tabla 55. Combinaciones (Cargas últimas)
P5
CORTANTES
MOMENTOS
P
V2
V3
M2
M3
tonf
tonf
tonf
tonf-m
tonf-m
1.4CM+1.7CV
215,4814
0,4235
1,4733
-52,4197
-15,27
1.25(CM+CV) +Sx
184,0091
-1,0487
-59,6296
-377,7879
-20,9704
1.25(CM+CV)-Sx
191,9714
1,7748
62,1851
287,1364
-5,7095
1.25(CM+CV)-Sy
188,3395
-41,9973
3,6567
-31,3341
-324,3188
1.25(CM+CV) +Sy
187,641
42,7234
-1,1011
-59,3174
297,6389
0.9CM+Sx
116,5747
-1,201
-60,114
-360,1319
-16,2474
0.9CM-Sx
124,537
1,6225
61,7007
304,7923
-0,9865
0.9CM-Sy
120,9051
-42,1496
3,1722
-13,6781
-319,5958
0.9CM+Sy
120,2066
42,5711
-1,5856
-41,6615
302,3619
COMBINACIÓN
AXIAL
Fuente: Elaboración propia.
43
Se pueden observar que en ambas direcciones las solicitaciones sísmicas son
importantes.
Procedimiento del cálculo.
𝑃𝑢 𝑀𝑢
✓ PUD =
2
+
𝐿
✓ Pud = ΦPmáx
(tonf)…………1
……2
✓ ΦPmáx = 0.80*0.70*(0.85*210(Ag-As) +4200*As)
Diseño del alma.
ΦVn ≥ Vu , Donde Φ = 0.85
✓
𝐻𝑚
𝐿𝑚
>2
entonces α =0.53
✓ Vc = 0.53 *√𝑓′𝑐 t *Lm*10 …(tonf)
𝑉𝑢
✓ Vs = Φ - Vc ………………1’
Para obtener la separación de los refuerzos se usó la siguiente expresión.
✓ S=
2∗0.71
AsH
x100 (cm) ……2’
✓ Donde Ash = ρh*100*t (cm2)
t: Espesor de 25cm
En la figura 15 se puede observar la sección de reforzada de la placa P5 en forma de C
y además en la figura 16 y 17, se muestra el diagrama de interacción generado.
Figura 15. Detalle de refuerzo.
Fuente: Elaboración propia.
44
DIAGRAMA DE INTERACCION Y- Y
2500
2000
Pn
1500
DISEÑO
1000
ETABS
500
0
-1500
-1000
-500
0
-500
500
1000
1500
Mn
Figura 16. Diagrama de interacción en dirección Y-Y para la placa P5.
Fuente: Elaboración propia.
DIAGRAMA DE INTERACCION X- X
2500
2000
Pn
1500
DISEÑO
1000
ETABS
500
0
-2000
-1000
0
-500
1000
2000
Mn
Figura 17. Diagrama de interacción en dirección X-X para la placa P5.
Fuente: Elaboración propia.
En la figura 16 y 17 se puede observar que las cargas últimas se encuentran dentro y
cerca del diagrama de interacción, por lo que se concluye que el dimensionamiento de
las placas es aceptable.
45
3.2.5 Diseño de zapatas.
Diseño de zapata conectada (eje 2-2): Diseñar la siguiente zapata.
VIGA DE
CONEXIÓN
C1
T2
T1=2S1-2.5S 1
A
C1
A
S1
P1
S2
P1
NPT=+0.15m
CORTE A-A
hf
ZAPATA EXTERIOR
0.10
ZAPATA EXTERIOR
 PRINCIPAL
L1
T
Figura 18. Modelo de zapata conectada.
Fuente: Elaboración propia.
Datos.
ZAPATA EXTERIOR
P1 =
PD1+PL1
st
hf
ɣm
=
=
=
PD1 =
PL1 =
35.1
12.1
2.71
1.50
2.40
kg/cm²
m
Tn/m³
ZAPATA EXTERIOR
P2 =
PD2+PL2
Tn
Tn
PD2 =
PL2 =
S/C piso
fy
=
f'c =
=
37.5 Tn
15.1 Tn
0.40 Tn/m²
210 kg/cm²
4200 kg/cm²
Dimensiones de Columnas.
C1:
t1=
t2=
0.50
0.25
m
m
C1:
t1=
t2=
0.50
0.25
m
m
46
0.50
0.25
0.25
T1
L=
6.00
m
VIGA DE
CONEXIÓN
C1
C1
T2
LP
0.50
A
S1
S2
0.25
6.00
Dimensionando zapatas:
P = CM +CV
P= 47.2 Tn
Azap= 2.452 m2
S=1.11 m → S= 1.10 m
Viga de Conexión:
h =
L = 0.450 m
7
b = P1 = 0.254 m
31*L
h/2=
0.225
Usar: b x h = 0.25 x 0.45 m²
Dimensión de zapata:
wv =
0.25 * 0.45 * 2.4
=
0.27
Tn/m
åM2= 0
RN*(5.695)=P1 * 6+0.27*6.25²/2
RN = 50.664 Tn
47
P1 =
47.21
Tn
wv
=
0.27
Tn/m
2
1.11
S1 /2
S1 /2
RN
RN = reacción neta de la zapata exterior
0.555
5.695
6.25
Az =
Rn = 2.19 m²
sn
S1 = 1.11
2.193= T2 *1.11=1.976m
Usar: T1 x S1 = 2.00 x 1.10 m²
Diseño de la Viga de Conexión:
P1U =
69.73
Tn
wvu =
0.378
Tn/m
2
wnu
1.11
RN= reacción neta de la zapata exterior
Rnu
0.555
5.695
0.25
P1U =
Wvu =
6.00
69.73 Tn
0.378 Tn/m
48
åM2= 0
RNU *5.695=P1U * 6+0.378*6.25²/2
RNU = 74.75765 Tn
WNU = RNU =
S1
67.349 Tn/m
SECCIÓN DE MOMENTO MÁXIMO, Xo £ S
Vx=(Wnu-Wvu)Xo-P1U=0
Xo =
1.041
𝑚
=
𝑎=
𝑓𝑦
-11.2
USAR:
m
𝑋𝑜 −
CONFORME
𝑡
2
Tn-m
→
As
→
a =
8.20
cm
cm²
cm²
cm²
cm²
→
→
→
→
a
a
a
a
6.819
6.705
6.696
6.696
cm
cm
cm
cm
Æ
5/8 "
=
8.7141 cm²
𝑎
−
2
𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦
0.85 ∗ 𝑓ó′ 𝑐 ∗ 𝑏
As =
As =
As =
As =
1.11
𝑋𝑜 2
−𝑃
2
𝑛 −
Mumáx =
𝐴𝑠 =
m< S =
7.245
7.124
7.114
7.114
3.59
4
=
𝐴𝑠
𝑏
𝑚 𝑛=
4
𝑓𝑦
=
=
=
=
→
r
→
rmín = 0.00333
r > rmín
CONFORME
= 0.00704
CONFORME
49
Refuerzo en la cara inferior:
𝐴𝑠 =
𝐴𝑠 𝐴𝑠
,
3
2
As =
Asmín =
≥ 𝐴𝑠𝑚 𝑛
3.9587 cm²
3.125 cm²
COMO As >
Asmín
Þ
USAR:
4
5/8 "
6
3/8 "
5.56
6
Æ 3/8 "
Figura 19. Esquema de distribución de acero.
Fuente: Elaboración propia.
Diseño por Corte:
P
d
V2U
WVU
WNU
=
−
𝑡 +
V1U =
-27.68 Tn
2 =
−
V2U =
4.6111 Tn
Vu=
Æ
4.61
0.75
−𝑃
∗ −𝑃
= 6.1481 Tn
50
V2U =
Vu=
Æ
4.6111 Tn
4.61
0.75
= 6.1481 Tn
𝑐 = 0.53 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗
Vc =
7.2542 Tn
Þ
Vc < Vn
CONFORME
USAR :Estribo de montaje
Þ
S
Estribo: f 3/8" @ 0.65 m
£
36*f
→
S £
68.76 cm
Diseño de la Zapata:
=
→
2
𝑢∗ 𝑣
=
𝑚
WNU = 37.379 Tn/m
2
0.25
MUmáx = 10.513 Tn/m
∗ 𝑓′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗
=
r
=
2∗
w =
0.08
b =
111
0.875
− 0.59
→
0.004
Si:
VC
=
𝑓𝑦
𝑓′ 𝑐
WNU
T
2.00
Despejando
=
∗ 𝑓′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗
USAR:
h =
− 0.59
→
d =
25.64 cm
60
Þ
d =
51.55 cm
cm
Diseño por corte:
𝑢𝑑 =
𝑁𝑢
Vud =
𝑣−
13.44 Tn
51
𝑢𝑑 =
𝑣−
𝑁𝑢
Vud =
13.44 Tn
Vn = Vud = 17.919 Tn
Æ
𝑐 = 0.53 𝑓 ′ 𝑐 ∗ 𝑏 ∗
Vc =
43.548 Tn
Þ
Vc < Vn
CONFORME
→
As
→
a =
1.28
cm
→
→
→
→
a
a
a
a
=
=
=
=
1.169
1.167
1.167
1.167
cm
cm
cm
cm
@
0.16
m
→
ASTemp
Diseño por Flexión:
𝐴𝑠 =
𝑎=
𝑎
−
2
𝑓𝑦
𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦
0.85 ∗ 𝑓 ′ 𝑐 ∗
As =
As =
As =
As =
5.4636 cm²
5.4575 cm²
5.457 cm²
5.457 cm²
USAR: 6.30
7
Æ 1/2 "
=
5.9951 cm²
CONFORME
Refuerzo Transversal:
0.15
VIGA DE
CONEXIÓN
# Æ 1/2
2.00
Æ 1/2 @0.16m
@0.15m
13 Æ
2.00
21.6
cm²
m
C1
7
Æ 1/2 @0.16m
C1
@
7
1.10
USAR: 17.1 13 Æ 1/2 "
=
1.10
= 0.00 8 ∗ 𝑏 ∗ 𝑡
#¡REF!
𝑚
#¡REF!
𝐴
1/2
@0.15m
2.00
6.00
52
3/8 "
@0.16m
6Æ
7 Æ 1/2
@0.16m
5/8 "
7 Æ 1/2
4Æ
# Æ
1/2 @0.15m
13 Æ 1/2 @0.15m
Figura 20. Esquema de Armado de Zapata conectada.
Fuente: Elaboración propia
3.2.6 Diseño de escalera.
El diseño de escalera se está realizando en dos tramos. Para ello, en la Tabla 53 se
muestran los datos que serán de utilidad durante el proceso de diseño.
Tabla 56. Datos para el diseño de escalera.
Nombre
valor
unidad
Ln
L1
L2
H1
H2
B
Leje a eje 1
Leje a eje 2
φ
fy
350
175
175
162.5
162.5
1.2
2.65
2.65
0.9
4200
210
cm
cm
cm
cm
cm
m
m
m
f'c
kgf/cm2
kgf/cm2
Fuente: Elaboración Propia.
Espesor, paso y contrapaso: Como primer paso determinamos el espesor “t”, el paso y
el contrapaso, haciendo uso de la siguiente ecuación:
𝑡=
𝐿
𝐿1
𝐻1
; 𝑃 = ; 𝐶𝑃 =
25
7
9
53
Tabla 57. Espesor, paso y contrapaso de escalera.
ESPESOR "t"
Nombre
valor
unidad
t
t
14
15
PASO “P”
cm
cm
Nombre
valor
unidad
25
CONTRAPASO “CP”
cm
P
Nombre
valor
unidad
CP
18
Fuente: Elaboración propia.
cm
Altura promedio “hm”: La altura promedio se calcula mediante la siguiente expresión.
ℎ𝑚 = ℎ𝑜 +
𝐶𝑃
𝑡
𝐶𝑃
=
+
2
cos (𝜃)
2
Tabla 58. Altura promedio de la escalera.
ALTURA PROMEDIO "hm"
Nombre
valor
cosΦ
0.81
ho
18.48
hm
27.48
hm
0.275
Fuente: Elaboración propia.
unidad
cm
cm
m
Metrado de cargas: Para el Metrado de cargas se consideró el Peso propio (PP) de
2400 kgf/m2, Acabados de 100 kgf/m2 y Sobrecarga de 200 kgf/m2.
Tabla 59. Metrado de cargas para el diseño de escalera.
METRADO DE CARGAS
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
Wpp
0.792
tonf/m
Wacabados
0.120
tonf/m
Wsobrecarga
0.24
tonf/m
NOMBRE
VALOR
UNIDADES
Wmuerta
0.912
tonf/m
Wviva
0.24
tonf/m
WU
1.68
tonf/m
Fuente: Elaboración propia.
54
Cálculo de los momentos máximos de diseño y refuerzos necesarios:
✓ Refuerzo positivo.
Tabla 60. Refuerzo positivo.
NOMBRE
MU
NOMBRE
d
NOMBRE
W
NOMBRE
ρ
NOMBRE
As+
As mínimo +
UNIDADES
tonf-m
VALOR
12.00
VALOR
0.21
VALOR
0.0103
VALOR
14.83
3.24
cumple
As mínimo + < As+
NOMBRE
VALOR
S
16.18
S usar
20
Fuente: Elaboración propia.
+
5.913
UNIDAD
cm
UNIDAD
cm
UNIDAD
UNIDAD
cm2
cm2
UNIDAD
cm
cm
✓ Refuerzo negativo.
Tabla 61. Refuerzo negativo
MOMENTOS
NOMBRE
MU
UNIDADES
tonf-m
PERALTE EFECTIVO
NOMBRE
VALOR
d
12.65
CUANTÍA MECANICA
NOMBRE
VALOR
W
0.06
CUANTÍA DE DISEÑO
NOMBRE
VALOR
ρ
0.0028
ÁREA DEL ACERO POSITIVO
NOMBRE
VALOR
As+
4.26
As mínimo +
3.64
As mínimo + < As+
-
1.971
UNIDAD
cm
UNIDAD
UNIDAD
UNIDAD
cm2
cm2
cumple
55
considerando acero de 3/8"
ESPACIAMIENTO DE BARRAS
NOMBRE
VALOR
UNIDAD
S
19.98
cm
S usar
20
cm
Fuente: Elaboración propia.
Cálculo de Refuerzo transversal.
Tabla 62. Refuerzo transversal en escaleras.
REFUERZO TRANSVERSAL
NOMBRE
VALOR
UNIDAD
As
2.70
cm2
considerando acero de 3/8"
S
26.30
cm
S usar
25
cm
Fuente: Elaboración propia.
Figura 21. Detalle de escalera.
Fuente: Elaboración propia.
56
4.
Juego de planos constructivos.
4.1Plano de Ubicación y Localización.
57
58
4.2 Plano de conjunto
59
4.2.1 Plano de cimentación.
60
61
4.2.2 Plano de aligerado.
62
4.3
Plano de vista en planta, elevaciones y secciones.
4.3.1 Vista en planta.
63
4.3.2 Elevación.
64
4.3.3 Secciones.
65
4.4
Plano de instalaciones.
4.4.1 Instalaciones sanitarias(desagüe).
66
4.4.2 Instalaciones sanitarias (agua).
67
4.4.3 Especificaciones de desagüe.
4.4.4 Especificaciones de agua.
68
4.4.5 Instalaciones eléctricas (Alumbrado).
69
4.4.6 Instalaciones eléctricas (tomacorrientes y especiales)
70
4.4.7 Instalaciones eléctricas (Comunicaciones).
71
5. Resumen de cumplimiento con las restricciones y limitaciones del proyecto.
CONDICIONES DE ENTORNO
Ubicación: El proyecto se encuentra en la localidad de Manchay, alejado de las vías
principales del distrito de Pachacamac. Por lo tanto, la adquisición de materiales de
construcción se debe realizar con una buena programación logística para evitar pérdidas.
Postes de luz: Existe 1 poste de luz que debe ser reubicado previa coordinación con la
compañía Luz del Sur S.A. Estos postes impiden el ingreso normal por el frente del
terreno para actividades que requieran el ingreso de maquinaria pesada.
Figura 22. Postes situados en la entrada del terreno del proyecto.
Fuente: Elaboración propia.
72
Muros colindantes: Los cercos perimétricos del terreno se verán afectados al momento
de la excavación masiva y otras actividades, por lo que se tendrá que realizar con cuidado
previa autorización y coordinación de los propietarios.
Figura 23. Muros situados en las colindas del terreno del proyecto
Fuente: Elaboración propia.
Parámetros urbanísticos
En este proyecto de edificación existen parámetros urbanísticos los cuales pueden
conllevar a restricciones y limitaciones. Es así como estos parámetros se deben tener en
consideración desde la conceptualización del proyecto.
Sin embargo, en el presente proyecto cumple con el parámetro urbanístico y edificatorio
propuesto por la municipalidad de Pachacamac, como se muestra en la tabla 3. Por
consiguiente, este proyecto puede construirse sin inconvenientes.
73
Tabla 63. Parámetros Urbanísticos y Edificatorios del Distrito de Pachacamac.
MUNICIPALIDAD
DISTRITAL DE
PARAMETROS
PROYECTO
PACHACAMAC
USOS
Unifamiliar - Multifamiliar
Unifamiliar
90m2 – 150 m2
120 m2
-
-
-
-
5 pisos
3 pisos
3
3
Uno cada vivienda
Uno cada vivienda
AREA DE LOTE
NORMATIVO
COEF. EDIFICACIÓN
% MÍNIMO DE ÁREA
LIBRE
ALTURA MÁXIMA
RETIRO MUNICIPAL
FRONTAL
ESTACIONAMIENTO
Fuente: (El Peruano, 2020)
6. Resumen de cumplimiento con estándares de diseños nacionales e internacionales
(Normatividad)
El presente proyecto se realizó respetando las Normas Técnicas de Edificación del
Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), donde estas Normativas Nacionales
establecen los requerimientos mínimos para el diseño y análisis de una edificación.
− Norma Técnica de Edificación E.020 “Cargas”
En el modelamiento de una edificación se utilizó esta norma para establecer los
efectos de las cargas muertas y vivas que estarán presentes en la estructura,
actuando en forma de combinaciones. Las cargas muertas dependen del tipo de
material que se va a usar en la edificación y las cargas vivas se asignan de acuerdo
con el uso de la estructura.
74
− Norma Técnica de Edificación E.030 “Diseño Sismo resistente”
Esta norma se utilizó para realizar el análisis estático y dinámico de la vivienda
frente a un sismo, se tuvieron consideraciones, como: la ubicación del proyecto
(Factor de Zona “Z” y Tipo de Perfil del suelo “S”), factores de Irregularidad
(Planta “Ip” y Altura “Ia”), etc.
Este proyecto es válido ya que cumple con los requerimientos mínimos y máximos
permisibles establecidos por la NTE E.030, como: deriva máxima, distorsión
angular máxima, etc.
− Norma Técnica de Edificación E.060 “Concreto Armado”
En la asignación de las propiedades del concreto (Modulo de Elasticidad “Ec”,
Resistencia a la compresión “f’c”, etc.) se utilizó esta norma. Además, el diseño
de los elementos estructurales (losas, vigas, columnas, zapatas, etc.) se realizó
considerando los métodos y especificaciones mínimas propuestas por esta NTE
E.060.
7. Memoria de calidades y especificaciones propuestas de construcción y /o materiales.
− Cemento
Se utilizará cemento Portland Tipo I, el cual debe cumplir con la Norma ASTM
C 150. Este cemento hidráulico se vende en bolsas de 42.5 kg.
En obra no se aceptará bolsas de cemento que estén en mal estado, como:
presencia de perforaciones o envoltura en estado de deterioro. Estas bolsas se
almacenarán en un lugar libre de humedad y contaminación, no estarán en
contacto directo con el suelo. Su almacenamiento será en pilas de 10 bolsas como
máximo.
− Agua
Se utilizará solo agua potable para la mezcla y curado del concreto, el cual debe
cumplir con la Norma Técnica E.060.
− Agregados
Se utilizará piedra chancada libre de impurezas.
Tamaño Máximo Nominal
Se deberá cumplir con los siguientes requisitos propuestos por la NTE E.060:
a) 1/3 de la altura de la losa.
b) 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado.
75
c) 3/4 del espaciamiento mínimo libre entre las barras o alambre individuales
de refuerzo.
Módulo de Fineza
Deberá cumplir con la Norma ASTM C 125.
Se debe verificar en la ficha técnica de los agregados que el Módulo de fineza de
la arena debe ser mayor a 2.3. y menor a 3.1 para asegurar una correcta proporción
de agregado fino y grueso.
Límite granulométrico de la arena
Según la Norma ASTM C 33, el agregado no debe contener más del 45% de
material retenido en cualquiera de los dos tamices adyacentes. Además, debe
cumplir con los límites granulométricos, como se muestra en la tabla 4.
Tabla 64: Límites granulométricos.
TAMIZ
% QUE PASA
9.5 mm (3/8 in)
100
4.75 mm (N° 4)
95 - 100
2.36 mm (N° 8)
80 - 100
1.18 mm (N° 16)
50 – 85
600 m (N° 30)
25 – 60
300 m (N° 50)
5 - 30
150 m (N° 100)
0 - 10
Fuente: ASTM C 33.
El almacenamiento del agregado será de forma que se evita la segregación, debe
estar cubierto con plástico y en un lugar que esté libre de contaminación.
76
− Concreto
Estado Fresco
Se debe realizar el ensayo de cono de Abrams para verificar la trabajabilidad del
concreto. Según la Norma ASTM C 143, los resultados de los ensayos en los
vaciados en los elementos estructurales deben estar en el rango de +1 y -1, ver
tabla 70.
Tabla 65: Trabajabilidad del concreto en estado fresco.
ELEMENTO
SLUMP
ESTRUCTURAL
(PULGADAS)
Placas
4”
Vigas de cimentación
4”
Sobrecimiento armado
4”
Columnas
3 1/2”
NORMA
Método de ensayo
para la medición
Vigas
3 1/2”
Viguetas y losa
3”
Escalera
3”
Vigas de confinamiento
4”
Columnas de confinamiento
4”
del asentamiento
del concreto
(ASTM C 143)
Fuente: Norma ASTM C 143.
Estado Endurecido
Se elaborará probetas para verificar la resistencia a compresión del concreto en
cada elemento estructural, como se muestra en la tabla 6.
77
Tabla 66: Resistencia a la compresión de elementos de concreto.
ELEMENTO
F’c(kg/cm2)
NORMA
ESTRUCTURAL
Placas
280
Vigas de cimentación
280
Sobrecimiento armado
210
Método de ensayo
normalizado para la
Columnas
280
Vigas
210
Viguetas y losa
210
determinación de la
resistencia a la
compresión del
concreto en
muestras cilíndricas
Escalera
210
Vigas de confinamiento
175
Columnas de confinamiento
175
(ASTM C 39)
Fuente: Norma ASTM C 39
Curado de concreto
Se realizará con agua pótale. Los elementos de concreto se deben mantener
permanentemente húmedo durante los 7 primeros días
8. Plan de metodología de trabajo
La metodología de trabajo para el diseño de una vivienda unifamiliar de 3 pisos en el
distrito de Pachacamac - Manchay comenzó con la propuesta del plano arquitectónico, al
mismo tiempo con la elaboración del Plan de gestión Ambiental y Plan de control de
calidad y seguridad en obra. Luego, se elaboró la estructuración de la vivienda respetando
las limitaciones del proyecto y las Normas. Se procedió a realizar el juego de planos
(ubicación, arquitectura, estructura, cimentación, instalaciones eléctricas, instalaciones
sanitarias). Finalmente se realizó los metrados correspondientes, el presupuesto del
proyecto y cronograma de ejecución (ver figura 25).
78
Figura 24: Diagrama de flujo del plan de metodología de trabajo.
Fuente: Elaboración propia.
9. Cronograma de ejecución.
9.1
Diagrama de Gantt y Diagrama de Ruta Crítica.
79
80
81
82
DIAGRAMA
DE WBS
9.2
Diagrama
WBS.
83
9.3
Flujo de Caja.
EGRESOS DEL PROYECTO
Porcentaje de avance
Mano de Obra
Materiales
Equipos
Subcontratos
Gastos generales
Total de egresos
ENERO
INGRESOS DEL PROYECTO
Anticipio del 15%
Valorizaciones
Devolución de anticipio
Total a Pago (+IGV)
Neto
IGV (18%)
Total de Ingresos
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
S/. 141,257.75
S/.
- S/. 236,182.96 S/. 287,224.09 S/. 270,461.50 S/. 147,849.78
S/.
- S/.
- S/.
- S/.
- S/. 264,622.85
S/. 141,257.75 S/. 236,182.96 S/. 287,224.09 S/. 270,461.50 -S/. 116,773.07
S/. 115,831.35 S/. 193,670.02 S/. 235,523.75 S/. 221,778.43 -S/. 95,753.92
S/. 25,426.39 S/. 42,512.93 S/. 51,700.34 S/. 48,683.07 -S/. 21,019.15
S/. 115,831.35 S/. 193,670.02 S/. 235,523.75 S/. 221,778.43 -S/. 95,753.92
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
25.08%
30.50%
28.72%
15.70%
S/. 70,746.09 S/. 86,034.92 S/. 81,013.87 S/. 44,286.83
S/. 78,371.87 S/. 95,308.69 S/. 89,746.41 S/. 49,060.54
S/. 4,728.99 S/. 5,750.97 S/. 5,415.34 S/. 2,960.34
S/. 100.69 S/. 122.45 S/. 115.31 S/.
63.03
S/. 30,793.08 S/. 37,447.73 S/. 35,262.26 S/. 19,276.37
S/. 184,740.73 S/. 224,664.76 S/. 211,553.18 S/. 115,647.11
RESULTADOS DEL PROYECTO ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
Utilidad
S/. 115,831.35 S/. 8,929.30 S/. 10,858.99 S/. 10,225.26 -S/. 211,401.03
Utilidad acumulada
S/. 115,831.35 S/. 124,760.65 S/. 135,619.65 S/. 145,844.90 -S/. 65,556.12
84
10. Presupuesto y análisis de costos.
10.1
Resumen de costos.
85
10.2
Hoja de presupuesto.
86
87
88
10.3
Análisis de precios unitarios.
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
10.4
Listado de insumos.
120
121
10.5
Cronograma de desembolso de recursos
11. Plan de control de calidad y seguridad en obra
11.1
Plan de control de Calidad
El Plan de Control de Calidad tiene como finalidad atender las características y las
indicaciones del director de Obra, asimismo las especificaciones de la Normativa vigente.
Para ello, se establecen los siguientes aspectos:
− Control de calidad en la recepción de productos, equipos y sistemas
El control de recepción abarca controles, que somete al producto a criterios de aceptación
o rechazo mediante el muestreo del producto.
Los siguientes controles se realizarán durante la Obra:
122
Control de la documentación de los suministros
Los proveedores facilitarán los documentos de identificación de los productos al
Constructor, quien los entregará al Director de Obra. Los documentos son los
siguientes:
− El certificado de garantía firmado por el fabricante.
− Hoja de suministro y etiquetado.
− Los documentos de origen.
Control mediante ensayos
Según lo establecido en la reglamentación vigente, se deben realizar pruebas de
laboratorio y de campo de acuerdo con las frecuencias de los materiales indicados en las
especificaciones técnicas.
− Control en la ejecución de la obra
Durante la construcción de la Obra, se verificará los materiales que se utilicen en la
obra, el replanteo, la adecuada ejecución de las partidas detalladas para comprobar
que todo se realice de acuerdo a lo indicado en las especificaciones técnicas del
proyecto.
− Control de la Obra terminada
Se debe comprobar las prestaciones finales de la vivienda como obra terminada,
realizando las verificaciones convenientes y pruebas de servicio para que la Obra se
entregue sin ninguna observación. Así, poder adquirir los documentos que acrediten la
terminación de la Obra.
11.2
Plan de seguridad en obra
Se debe cumplir con lo siguiente:
− Ley No. 29783 “Ley de Seguridad y Salud en el Trabajo
− Norma G.050 “Seguridad durante la construcción”
Se establece lo siguiente como mínimo:
a) Matriz de Identificación de Peligros, Evaluación de Riesgos y
Determinación de Controles – IPERC
123
Se debe establecer una matriz IPERC que permite identificar los peligros, evaluar los
Riesgos y determinar los controles que se debe realizar para cada una de las partidas que
se van a ejecutar, con la finalidad de tomar las medidas de control necesarias (ver tabla
72).
SEVERIDAD
Tabla 67: Matriz de identificación de Riesgos.
Catastrófico
1
1
2
4
7
11
Fatalidad
2
3
5
8
12
16
Permanente
3
6
9
13
17
20
Temporal
4
10
14
18
21
23
Menor
5
15
19
22
24
25
A
B
C
D
E
Ha
Podría
Raro
Prácticamente
que
imposible que
suceda
suceda
Común
sucedido suceder
FRECUENCIA
Fuente: Elaboración propia.
b) Matriz Estándar de Equipos de Protección Individual
En esta Matriz se especifica los peligros y riesgos que estarán expuestos los
trabajadores en Obra, también se detalla el uso respectivo de los equipos de
protección individual (Equipos de protección individual “EPI” / Equipos de
protección personal “EPP”), con el fin de reducir el riesgo ante cualquier suceso.
c) Análisis de Trabajo Seguro (ATS)
Se debe identificar los peligros a los que están expuestos los trabajadores en la
construcción de la Obra, con la finalidad de disminuir o hasta incluso eliminar
el riesgo a sufrir algún accidente.
Además, se deben realizar charlas de 5 minutos para capacitar a los trabajadores
a cómo deben actuar frente a algún accidente o como prevenirlo, etc.
124
12. Plan de gestión Ambiental.
Según la Ley No. 27446 “Sistemas de evaluaciones de Impacto Ambiental: En la etapa
de construcción, todos los proyectos deben tener un estudio de impacto ambiental semi
detallado, que contenga subprogramas, programas y planes de medidas, con el fin de
controlar, prevenir y mitigar los impactos ambientales. Se utiliza una gran cantidad de
recursos y se desarrolla demasiadas actividades en el sector construcción, debido a que
este sector es una de las principales actividades que genera ingresos importantes en la
economía nacional. Sin embargo, las actividades que se realizan en el proceso
constructivo pueden ocasionar daños al medio ambiente. Por ello, se implementa el plan
de gestión ambiental.
Los tres principales programas del plan de gestión ambiental son los siguientes:
1. Plan de capacitación y educación ambiental.
Este Plan consiste en capacitar a todos los involucrados dentro de la obra en
temas de cuidado del medio ambiente y sensibilización. Este proceso se realizará
por un profesional especialista (SSOMA “Seguridad y Salud Ocupacional y
Medio Ambiente”), quien brindará información a los trabajadores para que
puedan identificar y afrontar problemas ambientales. Asimismo, habrá un
responsable para cada actividad, con el fin de supervisar los trabajos sin causar
daño al medio ambiente.
2. Plan de manejo Ambiental.
En este proceso, se identificará las actividades que produzcan mayor daño al
medio ambiente, con la finalidad de proponer medidas de contingencia para
tratar de minimizar los efectos negativos en el medio ambiente. En esta obra, las
partidas de excavación, eliminación de material excedente, movilización de
equipos tienen mayor relevancia.
3. Plan de monitoreo Ambiental.
En la ejecución de la obra, el responsable de la supervisión debe tener un control
diario de las actividades que se realzarán y cuáles fueron las medidas que se
propuso para los diferentes impactos ambientales.
125
13. Análisis de resultados.
13.1
Análisis de las derivas.
Se observa en las tablas 73 y 74 que las derivas máximas de entrepiso en la
dirección X e Y son menores a 0.007 (límite para la deriva del entrepiso según la
NTP E.030). Estos resultados indican que la estructura tiene suficiente rigidez en
ambas direcciones como para resistir las cargas sísmicas. Sin embargo, estos
valores son muy bajos ya que las placas le proporcionan a la estructura demasiada
rigidez.
Por otra parte, como se ha sobredimensionado las placas, esto genera mayores
gastos en los recursos, mano de obra y equipos debido a la utilización de cemento,
acero, agua y el aumento de horas de trabajo.
Tabla 68: Deriva máxima de entrepiso (Dirección X).
Derivas máximas de entre pisos
Piso
Norma
E.030
Deriva X< 0.007
(Deriva máxima
– Norma E.030)
Dirección X
0.75*R
Piso 4
0.000378
0.001701
0.007
CUMPLE
Piso 3
0.00493
0.0022185
0.007
CUMPLE
Piso 2
0.00051
0.002295
0.007
CUMPLE
Piso 1
0.000314
0.001413
0.007
CUMPLE
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 69: Deriva máxima de entrepiso (Dirección Y).
Derivas máximas de entre pisos
Piso
Norma
E.030
Deriva Y< 0.007
(Deriva máxima
– Norma E.030)
Dirección Y
0.75*R
Piso 4
0.00033
0.001485
0.007
CUMPLE
Piso 3
0.000277
0.0012465
0.007
CUMPLE
Piso 2
0.000273
0.0012285
0.007
CUMPLE
Piso 1
0.000263
0.0011835
0.007
CUMPLE
Fuente: Elaboración propia.
126
13.2
Análisis del Cronograma
Las partidas que están en la ruta crítica son primordiales en la ejecución
de la Obra, ya que si una de ellas cae en atraso afectará en el plazo de ejecución,
lo que provocará una ampliación de plazo. Asimismo, generará mayores gastos
generales en el presupuesto de Obra.
Cabe resaltar que las partidas que tienen mayor duración son las
excavaciones ya que se realizaran manualmente.
13.3
Análisis de presupuesto.
Tabla 70. Resumen del Costo Directo
Descripción
Cantidad
Porcentaje
Costo Directo
S/ 613,826.33
100%
Mano de obra
S/ 282,053.20
45.95%
Materiales
S/ 312,498.98
50.91%
S/ 19,274.15
3.14%
Equipos y
Herramientas
Fuente: Elaboración Propia.
En la tabla 75 se muestra que los equipos y herramientas poseen un menor
porcentaje en el costo directo, ya que existe mayor intervención por parte de la
mano de obra. Además, se debe a que el área del proyecto no permite el uso de
equipos a gran escala.
14. Conclusiones de la solución propuesta.
Del desarrollo de la propuesta de diseño de una vivienda Unifamiliar de 3 pisos en el
distrito de Pachacamac – Manchay se tienen las siguientes conclusiones:
Los muros estructurales (placas) mejoran la seguridad estructural, ya que rigidiza la
estructura. Es por ello, que se empleó este elemento estructural en ambas direcciones.
Además, hay que indicar que al inicio se consideró una estructura aporticada. Sin
embargo, no se cumplía con las limitaciones de las derivas máximas que nos indica la
Norma E. 030 en ambas direcciones. Lo cual nos llevó a modificar este sistema con el de
muros estructurales.
127
Del análisis sísmico se obtuvo una deriva máxima de 0.001485 en la dirección Y y
0.002295 en la dirección X. Por lo tanto, se concluye que las derivas de la estructura
cumplen con la restricción que exige la Norma Técnica Peruana Dx, Dy < 0.007 (concreto
armado).
Para garantizar un buen diseño de los elementos estructurales (Zapatas, Columnas, Placas,
Vigas y losas), se debe efectuar un adecuado predimensionamiento cumpliendo los
criterios mínimos que exige la norma E.060. Además, se debe respetar los
desplazamientos admisibles descritos en la norma y verificar las irregularidades. Por otro
lado, se realizó los diseños por corte y resistencia que avalen una edificación
sismorresistente.
Posterior a realizar los metrados y el análisis de costos unitarios, se determinó un Costo
Directo (CD) de S/ 613,826.33 (Seiscientos Trece Mil Ochocientos Veinte y Seis con
33/100 Soles), donde el precio de mano de Obra es aproximadamente de 45.95% del CD,
el precio de materiales es el 50.91% del CD y el precio de los equipos es del 3.14% del
CD. Por otro lado, se tiene que la inversión total asciende a un monto de S/ 947,380.71
(Novecientos Cuarenta y Siete Mil Trescientos Ochenta con 71/100 Soles).
El tiempo proyectado para la ejecución de la obra se estimó 120 días calendarios. Fijando
el primer mes un avance programado de 25.08%, el segundo mes un avance programado
de 30.50%, el tercer mes un avance programado de 28.72%, finalmente el cuarto mes un
avance de 15.70 %. Por otro lado, este calendario nos ayudará a identificar los problemas
y riesgos, con la finalidad de tomar medidas preventivas o correctivas durante la ejecución
de obra. Asimismo, evitar los atrasos y ampliación de plazo de ejecución de obra.
Con el presente plan de seguridad y salud en el trabajo (PSST), se establecieron los
lineamientos técnicos y mecanismos de control necesarios para garantizar la integridad
física y salud de los trabajadores inclusive a terceras personas durante la ejecución de
obras.
El impacto ambiental que causará la construcción de la obra es levemente negativo,
garantizándose con las medidas previstas de mitigación un control efectivo de las
condiciones ambientales, tanto durante la ejecución de la obra propuesta, como durante
el funcionamiento de esta.
128
Finalmente, se determina que la intervención de la ingeniería en la construcción es de
vital importancia, porque las viviendas construidas debe ser un lugar seguro para las
personas que lo habitan. Por lo tanto, para lograr esta seguridad se deben edificar
respetando la Norma Técnica Peruana. De esta manera, también se estaría contribuyendo
en la reducción de viviendas autoconstruidas (informales).
15. Recomendaciones de la solución propuesta.
Luego, de realizar el desarrollo de la propuesta se tiene las siguientes recomendaciones a
tomar en cuenta antes de poner en marcha la construcción de la vivienda:
Para el diseño de los elementos estructurales, es recomendable verificar los parámetros
que nos indica la norma E.060. De manera que garantice la seguridad estructural
verificando los refuerzos mínimos establecidos por la norma E.060.
Se recomienda realizar el estudio de mecánica de suelos, ya que las propiedades del suelo
varían de acuerdo a la zona. En tal sentido, hay que señalar que en el proyecto se tomó
datos referenciales de estudios realizados por los alumnos de la USIL en el año 2019, lo
cual se encuentra situado a 200 metros de distancia del proyecto.
Se recomienda la utilización de equipos de protección personal (EPP), así como también
asegurar a los trabajadores para cualquier tipo de accidentes. Además, ser flexible,
escuchar y realizar un seguimiento continuo de los trabajadores buscando el bienestar
para cada uno de ellos.
Se recomienda ejecutar las acciones mínimas sugeridas en el plan de manejo ambiental
para reducir, mitigar y controlar los impactos que podría generar la ejecución de la obra.
Asimismo, se debe ejecutar todas las medidas de mitigación ambiental establecidas en el
presente plan de manejo ambiental.
129
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El Peruano (2020). Municipalidad de Pachacamac: Parámetros Urbanísticos y
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MVCS (2006). Reglamento Nacional de Edificaciones. Perú: Lima.
131
Anexos
Anexo 1: Reuniones.
132
133