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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA
INFORME FINAL DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
“ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL SISMO RESISTENTE
PABELLÓN DE LABORATORIOS DE LA FACULTAD DE
INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CON FINES DE
DISEÑO DEL QUINTO PISO”
Autor:
Ing. PITHER ASCENCION ORTIZ ALBINO
PERIODO DE EJECUCIÓN
01 DE DICIEMBRE DEL 2010 AL 30 DE NOVIEMBRE DEL 2011
(12 meses)
RESOLUCIÓN DE APROBACIÓN
Resolución Rectoral Nº 1243-2010-R, Callao, 10 de diciembre 2010
Callao, 2012
2
INDICE
RESUMEN 4
I. INTRODUCCIÓN 51.1 ANTECEDENTES GENERALES 51.2 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 5
1.2.1 IMPORTANCIA 51.2.2 JUSTIFICACIÓN 6
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 61.3.1 OBJETIVO GENERAL 61.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 7
1.4 FORMULACION DE LA HIPÓTESIS 71.5 DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN 81.6 ORGANIZACIÓN DEL PRESENTE INFORME FINAL 8
II. MARCO TEORICO 92.1 CONCEPTOS EMPLEADOS 92.2 DIMENSIONAMIENTO Y ESTIMACIÓN DE CARGAS 9
2.2.1 DIMENSIONAMIENTO 92.2.2 ESTIMACION DE CARGAS 10
2.3 ANALISIS ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE 102.3.1 FILOSOFIA DE DISEÑO SISMICO 102.3.2 ANALISIS SISMORRESISTENTE 11
2.4 MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO Y EJEMPLO DE APLICACIÓN 152.4.1 MODELO MATEMATICO UTILIZADO 152.4.2 EJEMPLO DE APLICACIÓN 16
III. MATERIALES Y METODOS 303.1 APLICACIÓN 30
3.1.1 ESTIMACION DE CARGAS 303.2 ANALISIS ESTRUCTURAL SISMO RESISTENTE 30
3.2.1 CRITERIOS DE ESTRUCTURACION Y DISEÑO 303.2.2 ANALISIS SISMORESISTENTE 313.2.3 RESULTADOS DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO 33
IV. DISEÑO, REDISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 424.1 DISEÑO DE LOS MUROS DE CORTE DE CONCRETO ARMADO (PLACAS) 424.2 DISEÑO DE COLUMNAS ACERO 434.3 DISEÑO DE VIGAS DE ACERO 434.4 REDISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO DEL TECHO CUARTO PISO 444.5 DISEÑO DE LA ESCALERA DEL CUARTO AL QUINTO PISO 454.6 REDISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 47
4.6.1 REDISEÑO DE LA CIMENTACIÓN 474.6.2 REDISEÑO DE LAS LOSAS ALIGERADAS DEL CUARTO NIVEL 48
3
V. EXPEDIENTE TECNICO 515.1 MEMORIA DESCRIPTIVA 51
5.1.1 ANTECEDENTES 515.1.2 UBICACIÓN 525.1.3 DE LA EDIFICACIÓN 52
5.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 525.2.1 OBRAS PRELIMINARES 535.2.2 OBRAS PROVISIONALES 545.2.3 MOVIMIENTO DE TIERRAS 555.2.4 OBRAS DE CONCRETO SIMPLE 5 55.2.5 OBRAS DE CONCRETO ARMADO 565.2.6 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO 645.2.7 ACERO DE REFUERZO 655.2.8 ESTRUCTURAS METALICAS 665.2.9 SOLDADURA 725.2.10 PINTURA 745.2.11 MONTAJE 775.2.12 PANELES DE TECHOS PRECOR8 80
5.3 PRESUPUESTO 835.4 FORMULA POLINOMICA 845.5 CRONOGRAMA DE EJECUCION DE OBRA 84
VI.- RESULTADOS 85
VII.- DISCUSIÓN 867.1 CONCLUSIONES 867.2 RECOMENDACIONES 88
VIII.-REFERENCIALES 898.1 BIBLIOGRAFÍA 89
IX.-APENDICE 90
X.-ANEXOS 92
4
RESUMEN
La Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Nacional del Callao, cuenta
con el edificio denominado “Pabellón de Laboratorios de la FIEE”, esta edificación es de 04
pisos más un semisótano. Como se hace necesario la implementación de ambientes físicos para
uso de la Facultad. Una de las soluciones vendría a ser el crecimiento vertical, lo que significa
construir un piso más; Para llevar adelante este propósito se ha efectuado el Análisis y Diseño
Estructural Sismo Resistente de la edificación incluida el incremento de piso. La solución de
concreto armado no es viable debido al peso de la estructura lo que implica aumento del tamaño
de la cimentación, la solución con pórticos de acero es una solución que evita aumentar el tamaño
de la cimentación. El proyecto fue diseñado en al año de 1985 de acuerdo con la Norma de
Diseño Sismo resistente 1977 a la fecha esta ha cambiado con el denominado Reglamento
Nacional de Edificaciones publicado en el año 2006 y 2009, la cual incrementa las
consideraciones para el diseño de edificaciones lo que implica un reforzamiento de la
construcción anterior con muros de corte. También se ha efectuado una comprobación de las
estructuras de la cimentación. Por otra parte se ha incrementado el espesor y se ha incrementado
el denominado acero negativo del aligerado del techo del cuarto nivel, como consecuencia del
rediseño y aumento de la sobrecarga en el último nivel. Investigación realizada por el Ing. Pither
Ascención Ortiz Albino titulada “Análisis y Diseño Estructural Sismo Resistente Pabellón de
Laboratorios de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica con Fines de diseño del Quinto
Piso”- Año 2011.
5
I. INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES GENERALES
La Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica cuenta con el edificio denominado Pabellón
de Laboratorios, el cual a la fecha es de 04 pisos más semisótano. Como quiera a la fecha es
necesario la implementación de ambientes físicos, para uso de la Facultad y habiéndose aprobado
la Implementación de la Nueva Escuela de Meca trónica la necesidad de aulas y ambientes
administrativos es evidente. Por tal motivo y en vista de que en la Ciudad Universitaria de la
Universidad Nacional del Callao no se cuenta con espacio físico (terreno) para la construcción de
un nuevo pabellón, la solución vendría a ser el crecimiento vertical, lo que significa construir un
quinto piso. Por otra parte El Reglamento Nacional de Edificaciones da las pautas para el
análisis y diseño de este tipo de estructuras, con las Normas E020, E030, E050, E060.
Toda estructura ya edificada puede ser ampliada en un nivel o más niveles siempre en cuanto se
pueda demostrar mediante Análisis y diseño estructural Sismo resistente de tal forma que
puedan soportar los efectos del peso propio, peso de cargas vivas (alumnos, profesores personal
administrativo visita, etc.) y fuerzas de los sismos. Existe estudio de suelos, de la comprobación
de la resistencia del suelo.
1.2 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
1.2.1 IMPORTANCIA
EL presente proyecto de investigación es importante:
- Porque permite solucionar un problema de infraestructura de la FIEE.
- Porque sin él no se podría ampliar un quinto piso.
- Porque sin él no se podría estimar los costos de ejecución.
6
- Porque sin el proyecto no se contaría con un instrumento que sirve para buscar financiamiento
ya sea con recursos propios, de la Facultad, Universidad o Externos.
1.2.2 JUSTIFICACIÓN
Se justifica desde el punto de vista:
Científico
Se justifica a través del desarrollo de la aplicación de una nueva concepción tecnológica u modelo
constructivo en el campo de la ingeniería Civil estructural, teniendo en cuenta que la tecnología
tradicional que se ha aplicado no hace posible estructuralmente el incrementar un piso, más aun,
no cabría otra alternativa de solución, pero lo que se trata de aplicar con el nuevo modelo la
posibilidad de incremento de un piso según se va a demostrar a través de los cálculos
justificativos que se desarrolla en la presente.
Tecnológico
La investigación se va enmarcar Tecnológicamente dentro de la tecnología y las Normas
Americanas ACI, ASTM, Reglamento Nacional de Edificaciones, el aporte justificativo es, que
parte de lo aplicado tecnológicamente, está en un proceso de incorporación y aplicación dentro
de la Ingeniería Peruana. Con la investigación, se estipulará una metodología de cálculo, diseño y
elaboración de expediente técnico.
Experimental u aplicativo
La justificación se establece por el motivo que se tiene que construir la obra, o sea un piso más, el
incremento representa 950m2 de más, que se estima representa en un 22% del área construida
actual.
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
7
Demostrar mediante el Análisis Estructural Sismo resistente, la posibilidad incrementar en un
nivel más, el referido Pabellón de Laboratorios de la FIEE, buscando la solución más económica
y diseñar los elementos estructurales denominados vigas, columnas, y analizar y rediseñar si el
caso lo amerita de los elementos estructurales como cimentación así como las, columnas placas
del primero al cuarto piso etc.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Utilizar las Matemáticas y la Física como herramientas que sirvan de aplicación para
analizar y diseñar elementos estructurales.
Analizar los diferentes materiales que pueden constituir la solución del planteamiento del
problema.
1.4 FORMULACION DE LA HIPÓTESIS
Es factible adicionar un piso más al edificio del Pabellón de laboratorios de la Facultad de
Ingeniería Eléctrica y Electrónica, efectuando el Análisis Estructural Sismo resistente y posterior
Diseño de sus elementos resistentes, teniendo en cuenta la construcción ya existente.
a. Variables Independientes
- Módulo de Elasticidad
- Dimensión de los elementos
- Secciones.
- Fuerzas externas
b. Variable Dependiente
- Fuerzas internas
- Desplazamientos
- Secciones
8
1.5 DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN
Está constituido por todas aquellas o personas interesadas en el Análisis y diseño de estructuras
de concreto armado u otros materiales que se han definido durante el diseño. La investigación
está enmarcada dentro de la Ingeniería Aplicada, concretamente en la aplicación de la Mecánica
de Materiales.
1.6 ORGANIZACIÓN DEL PRESENTE INFORME FINAL
En la Introducción se define la Importancia, Justificación, y Objetivos así como la
delimitación del presente trabajo, el Marco Teórico brinda una visión panorámica de las teorías,
fórmulas que justifican la aplicación de métodos, en Materiales y Métodos
se efectúa la aplicación práctica del ejemplo, con el Análisis sismo resistente de la edificación,
luego , en diseño, rediseña los elementos estructurales, se efectúa el diseño de elementos
estructurales tales como cimentación, columnas, vigas, vigas de acero, columnas de acero,
arriostres de acero, escaleras, en Expediente Técnico se describe la memoria Descriptiva,
Especificaciones Técnicas, presupuesto, Formula Polinómica y Cronograma de ejecución de
obra. En la discusión se da a conocer las conclusiones y recomendaciones, finalmente se hace
una lista de las referencias bibliográficas, apéndice y en el anexo se ha visto conveniente
ubicar los planos del proyecto.
9
II. MARCO TEORICO
2.1 CONCEPTOS EMPLEADOS
a. Ductilidad
Considerando a la estructura como un todo la ductilidad se considera como la capacidad de la
estructura de soportar grandes deformaciones disipando energía [4]
b. Resistencia
Es un término general que se refiere a la capacidad de una estructura para resistir cargas, ejemplo
la resistencia a la compresión del concreto, la resistencia a la fluencia del acero, resistencia a la
rotura del acero [5]
c. Rigidez
En una curva esfuerzo deformación, se puede decir que esta relación es lineal para todos los
materiales, esta generalización se denomina Ley de Hooke. E ,significa que que el
esfuerzo es directamente proporcional a la deformación y la constante de
proporcionalidad es E, y se denomina módulo de Elasticidad. Físicamente, el modulo
elástico representa la rigidez del material, al que a veces se le conoce como módulo de Young.
El módulo de elasticidad (E), es una medida de la deformación de un material, determinada por la
pendiente de la porción recta de la curva esfuerzo deformación unitaria [3]
2.2 DIMENSIONAMIENTO Y ESTIMACIÓN DE CARGAS.
2.2.1 DIMENSIONAMIENTO
Como dijimos anteriormente la edificación se encuentra construida del primero al cuarto piso más
el semisótano, se da por aceptado las dimensiones ya establecidas.
10
2.2.2 ESTIMACION DE CARGAS
Se trata pues de cumplir con las cargas del Reglamento Nacional de Edificaciones, en lo que
corresponde al Título III, Subtitulo III.2 E.020 cargas. Dentro de las cargas que tenemos que
definir tenemos:
Carga Muerta
Viene a ser el peso de todos los elementos y materiales, dispositivos de servicio ( tuberías, ductos,
equipos de calefacción aire acondicionado, Instalaciones eléctricas, ascensores, maquinarias para
ascensores y otros similares), tabiques en el que interviene su peso propio cuya característica es
que sea permanente.
Carga Viva
Viene ser el peso de los que lo habitan, materiales, equipos, muebles y otros elementos móviles
soportados por la edificación.
2.3 ANALISIS ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE
2.3.1 FILOSOFIA DE DISEÑO SISMICO
La mayoría de Códigos reconoce la complejidad del Diseño Sísmico de las edificaciones y define
alcances u objetivos generales. En el caso del Reglamento Nacional de Edificaciones E.030
Diseño Sismorresistente en al Artículo 3 se expresa:
La filosofía del diseño sismorrresistente consiste en:
a) Evitar pérdidas de vidas.
b) Asegurar la continuidad de los servicios básicos.
c) Minimizar los daños a la propiedad.
Se reconoce que dar protección completa frente a todos los simos no es técnica ni
económicamente factible para la mayoría de las estructuras. En concordancia con tal filosofía se
establecen en esta Norma los siguientes principios para el diseño:
11
a) La estructura no bebería colapsar, ni causar daños graves a las personas debido a
movimiento sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.
b) La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan
ocurrir en el sitio durante su vida de servicio. experimentando posibles daños
dentro de límites aceptables.
La elaboración de un espectro de diseño (Coeficiente sísmico C) trata de determinar el
coeficiente con el cual se deben diseñar las estructuras, buscando lograr un comportamiento
elástico durante los sismos leves, cuya frecuencia de ocurrencia es alta, y un comportamiento
inelástico durante sismos severos cuya probabilidad de ocurrencia es menor. Para asegurar un
comportamiento inelástico en los elementos estructurales se diseña considerando una serie de
requisitos que buscan proporcionar ductilidad
El diseño así enfocado ya no resulta ser un cálculo matemático exacto sino un arte en el cual
los números sirven en forma relativa, interesando más los conceptos de comportamiento y
los tipos de falla que los cálculos “exactos”.
Dada la condición del Perú de país altamente sísmico, no será factible realizar ningún análisis o
diseño sin considerar fuerzas de sismo. Las fuerzas de sismo no deben ser consideradas como una
solicitación cuya verificación debe hacerse adicionalmente, sino con la misma importancia o
mayor que se concede a las cargas de gravedad.
2.3.2 ANALISIS SISMORRESISTENTE
En este capítulo determinaremos de acuerdo al Reglamento cual es la fuerza global que afecta a
cada nivel de la estructura, de ocurrir algún evento sísmico; Será en capítulos siguientes en el que
por medio de un programa de computo podremos distribuir estas fuerzas globales por pórtico y
por nivel de cada pórtico. Como primera información necesitó conocer el peso de la estructura,
se calcula considerando el 100% de carga muerta más el 50% de la carga viva por tratarse de
una estructura de categoría A (centro educativo), es decir es una Edificación Esencial cuya
12
función no debería interrumpirse inmediatamente después que ocurra un sismo severo. Teniendo
en cuenta que el Perú es un País que se encuentra en una zona de actividad sísmica permanente,
se deberá considerar para todo los efectos la acción de los sismos. Se trata de calcular la fuerza
cortante base aplicando la Norma Técnica de Edificaciones E.030 DISEÑO
SISMORRESISTENTE, en primer lugar se debe distinguir que existe dos métodos de análisis de
edificios que son el Análisis Estático y el Análisis Dinámico.
Análisis Estático.- Este método representa la solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de
fuerzas horizontales actuando en cada nivel de la edificación. Debe emplearse solo para
edificios sin irregularidades y de baja altura. El periodo fundamental para cada dirección se
estimara con la siguiente expresión:
(4.1)Donde:
Donde:
= 53 Para edificios cuyos elementos resistentes en la dirección considerada sean
únicamente pórticos
= 45 Para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean pórticos y
las cajas de ascensores y escaleras.
= 60 Para estructuras de Mampostería y para todos los edificios de concreto armado
cuyos elementos sismo resistentes sean fundamentalmente muros de corte.
La fuerza cortante total en la base de la estructura correspondiente a la dirección considerada, se
determinara por la siguiente expresión:
Con / 0.10 (4.2)
Donde:
13
, , , = A los parámetro que nos da la norma.
= Fuerza cortante en la base de la estructura. En la dirección considerada.
A continuación se definen los parámetros de la siguiente manera:
Análisis Dinámico.- El análisis dinámico de estructuras se refiere al análisis de las pequeñas
oscilaciones o vibraciones que puede sufrir una estructura alrededor de su posición de equilibrio.
Como resultado de una perturbación exterior un edificio o estructura resistente que bajo la acción
de unas cargas estaba en reposo, experimenta oscilaciones que en primera aproximación pueden
representarse como un compuesto. El análisis dinámico es importante porque ese movimiento
oscilatorio produce una modificación de las tensiones y deformaciones existentes, que deben
tenerse en cuenta por ejemplo para lograr un diseño sísmico adecuado.
El análisis dinámico de las edificaciones podrá realizarse mediante procedimientos de
combinación espectral o por medio de análisis tiempo-historia.
Par edificaciones convencionales podrá usarse el procedimiento de combinación espectral.
Modos de vibración.- Los periodos naturales y modos de vibración podrán determinarse por un
procedimiento de análisis que considere apropiadamente la características de rigidez y la
distribución de las masas de la estructura
Aceleración Espectral.- Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizara
un espectro inelástico de pseudo-aceleraciones definido por
(4.3)
Donde:
= Aceleración Espectral
= Aceleración de la gravedad
14
= Coeficiente de reducción
Zonificación ( ).- Se interpreta como la Aceleración máxima del terreno con una probabilidad de
10% de ser excedida en 50 años.
Categoría de las Edificaciones ( ).- Se clasifica de acuerdo al uso que se le ha de dar al edificio
y se tiene las categorías Esenciales, Importantes, Comunes y Edificaciones Menores.
Parámetro de suelos ( ).- Se determina de acuerdo a las propiedades mecánicas del suelo,
espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de
las ondas de corte.
Factor de Amplificación Sísmica ( ).- Se interpreta como el factor de amplificación de la
respuesta estructural respecto la aceleración en el suelo.
(4.4)
Configuración Estructural.- Las estructuras deben ser clasificadas como Regulares (R) o
Irregulares (I), con el fin de determinar el procedimiento adecuado de análisis y los valores
apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica.
15
2.4 MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO Y EJEMPLO DE APLICACIÓN
2.4.1 MODELO MATEMATICO UTILIZADO
El programa usado es el ETABS (Software para diseño integral de edificios) que es un programa
de computadora de propósito especial desarrollado específicamente para sistemas de edificación,
en la que se puede formular análisis estático y dinámico lineal y nolineal. Dicho software está
basado en Elementos Finitos con la que se crea, modifica, analiza, diseña y optimiza un edificio,
calculado a través de un Modelo Matemático, que se define de la siguiente manera:
SMKXXCXM (4.5)
Donde:
M Es la matriz de masa
C Es la matriz de amortiguamiento viscoso
K Es la matriz de rigidez estática de los elementos del sistema estructural.
S Es un vector de fuerzas externas aplicado (sismo)
X Es el vector aceleración dependiente del tiempo
X Es el vector velocidad dependiente del tiempo
X Es el vector desplazamiento dependiente del tiempo
El concepto de programas de propósitos especiales para estructuras tipo edificación se introdujo
hace mas de 40 años (R.W. Clough, 1963). Sin embargo, la necesidad de programas de propósito
especiales, tales como ETABS, nunca ha sido más evidente debido a que los Ingenieros
Estructurales formulan el análisis estático y dinámico lineal y no lineal en la práctica y usar el
poder de las computadoras disponibles actuales para crear grandes y complejos modelos
analíticos.
16
2.4.2 EJEMPLO DE APLICACIÓN
En lugar de resolver la ecuación dinámica anterior, conviene considerara primero el caso
más simple de vibración libre no amortiguada y es el caso en el que no existe
amortiguamiento y no existe movimiento en el terreno por lo que tenemos:
0 KUUM (4.6)
Ahora bien, toda estructura elástica puede vibrar libremente en forma tal que el
desplazamiento de cada una de sus masas con respecto a su posición con el equilibrio
estático es igual al producto de una función de posición de la masa considerada por una
función del tiempo, que es la misma para todas las masas. En otras palabras, los
desplazamientos se pueden expresar como.
tZqtU (4.7)
Donde para una estructura de tres pisos tenemos:
)(
)(
)(
3
2
1
tu
tu
tu
U
3
2
1
z
z
z
Z (4.8)
Se dice que una estructura de esta manera vibra en su modos naturales; el conjunto de
valores zj (que son independientes de t) se denomina forma de modo y el periodo de la
función del tiempo q(t) , en caso de existir , se llama periodo natural
Derivando la expresión 5 tenemos )()( tqZtU y sustituyendo en (4) llegamos a:
0 KZpqMZ (4.9)
por sencillez se ha omitido los (t). Para la masa i el desarrollo de (6) nos da
17
0)( qzkjqzm iijii (4.10)
De donde
ii
iij
zm
zkj
q
q (4.11)
El primer miembro de esta ecuación es función de t, mientras que el segundo no, por
tanto ambos deben ser constantes para que la igualdad subsista. Si llamamos –w2 a este
valor constante, obtenemos:
02 qwq , cuya solución es, )( tasenwq (4.12)
De acuerdo con lo anterior existen modos de vibración que satisfacen las condiciones de
la expresión (5). Estos son tales que el movimiento de cada masa es armónico simple con
periodo naturalw
T2
; w se llama frecuencia natural circular.
Derivando 02 veces la ecuación (4.12) se tiene
qwtasenwwq 22 )( Sustituyendo este valor en la ecuación (4.9) y considerandoque 0q , Tenemos:
0)( 2 ZMwK (4.13)
Que es un sistema de ecuaciones lineal homogéneo. Para que existan valores de Z
distintos de cero es necesario que el determinante del sistema se anule, esto es, que.
02 MwK (4.14)
18
APLICACION DEL ANÁLISIS DINAMICO MODAL ESPECTRAL DE UNPORTICO DE 04 VANOS Y 03 NIVELES (03 GRADOS DE LIBERTAD)
Para aclara los conceptos antes mencionados se ha de calcular los elementos mecánicos
(fuerzas, desplazamientos y cortantes) por los métodos de Análisis estático y dinámico
modal espectral elástico, para lo cual se ha escogido el pórtico 02 principal de la
distribución en planta con los siguientes datos:
Figura 2.1: Vista en Planta del edificio
Edificación ubicada en Lima
Z = 0.4 g
Uso Institución penal U = 1.3
S = 1.2
C = 2.5
Period 0 T p(s) = 0.6, Concreto f ´c = 210 kg / cm2
Peso de la losa aligerada h = 0.25, peso 350 kg /cm2, Sobre carga = 300 kg /cm2
C 1
C 1 C 1
C 1
C 2 C 2 C 2
C 2
C 2
C 2C 2C 2
C 2
C 2
C 3
C 3 C 3
C 3 C 3
C 3
P L A N T A D E L E D IF IC IO
A B C D E
1
2
3
4
C 1 = 0 .4 5 x 0 .4 5C 2 = 0 .5 0 x 0 .5 0C 3 = 0 .6 0 x 0 .6 0
V IG A D IR E C IO N X 0 .3 5 x 0 .7 0
V IG A D IR E C C IO N Y 0 .3 0 x 0 .4 5
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Figura 2.2: Corte elevación del Pórtico 02
Para encontrar los pesos de cada entrepiso se ha procedido al metrado de las cargas que
actúan encontrando los pesos de cada entrepiso, dichos peso se ha dividido entre el valor
de la aceleración de la gravedad encontrando la masa de cada entre piso.
En concordancia con el acápite 4.1.2 de la Norma que dice: “el peso (P) se calculara
adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga
viva o sobrecarga que se determinara de la siguiente manera:
b) En edificaciones de la categoría A y B, se tomara el50% de la de la carga viva
d) En azoteas y techos en general se tomara el 25% de la carga viva ”
RESUMEN METRADO DE CARGA PARA EL ANÁLISIS DINÁMICO
Descripcion Nivel 01 Nivel 02 Nivel 03
Vigas principales 14.53 14.53 14.53Vigas secundarias 6.56 6.56 6.56Columna 14.22 11.38 5.69Aligerado 38 38 38Tabiqueria 12.15 12.15 -Acabados 12.15 12.15. 12.15Muros perimetrales de cada piso 9.11 7.29 1.82Obre caraga 15.18 15.18 7.59Peso de cada piso 121.90 117.24 86.34Masa de cada entre piso(tn-seg2)/cm 0.1246 0.11951 0.08801
Tabla 2.1: Metrado de cargas
ELEVACION DEL EDIFICIO PORTICO 2
20
CALCULO DE LA RIGIDEZ DE ENTREPISO
La rigidez de entrepiso es la relacion entre la fuerza cortante absorvida por un marco,
muro o contraviento en un entepiso y el desplazamiento horizontal relativo entre los 2
niveles que lo limita. Para el cálculo de la rigidez de entrepiso se puede utilizar 2
métodos.
Método de Muto
Método de Wilbur.
Las fórmulas de Wilbur se aplican a marcos regulares formados por piezas de momento
de inercia constante en los que las deformaciones axiales son despreciables y las
columnas tienen puntos de inflexión. La versión que aquí se presenta se basa en las
siguientes hipótesis:
1) Los giros en todos los nudos de un nivel y de los dos niveles adyacentes son
iguales, excepto en el nivel de desplante, en donde puede suponerse
empotramiento o articulación según corresponda.
2) Las cortantes en los dos entrepisos adyacentes al del interés son iguales a la de
este.
Las expresiones son:
Para el primer piso , suponiendo columnas empotradas en la cimentación
)(
48
111 hD
ER
)12
(
)(4
11
21
1
11
ct
cK
K
hh
K
hD
Para el segundo entre piso , columnas empotradas en la cimentación
21
)(48
222 hD
ER ;
2
32
11
21
2
22
)(
)12
(
)(4
tct
c K
hh
KK
hh
K
hD
Para entrepisos intermedios
)(48
nnn hD
ER
tn
n
tm
nm
cn
nn K
hh
K
hh
K
hD
)()(4 0
Nivel 01 Nivel 02 Nivel 03
Σ K cn 11417.78 14,272.22 14,272.22Σ K ctn 7336.39 7336.39 7,336.39D n 0.21280 0.24731 0.19535R n (kg/cm) 130,748.8722 140629.9786 178035.3212
K n (tn /cm) 130.748 140.629 178.035
Tabla 2.2: Calculó de la rigidez de entrepiso
Figura 2.3: Modelo matemático del Pórtico 02
m1=0.124271
m2=0.11199521
k1=130.748
k3=178.035
m3=0.0880112
k= rigidez en toneladas/cm m= masa en (ton-seg2)/cm
REPRESENTACION DINAMICA DEL PÓRTICO
22
CÁLCULOS DE LAS FRECUENCIAS Y MODOS DE VIBRAR
Las matrices de masas y rigideces son:
m
m1
0
0
0
m2
0
0
0
m3
m
0.124
0
0
0
0.12
0
0
0
0.088
k
271.377
140.629
0
140.629
318.664
178.035
0
178.035
178.035
Con estos datos y la ecuación 02 mwk tenemos
0
08801.000
0119952.00
00124271.0
035.178035.1780
035.178664.318629.140
0629.140377.2712
w
De donde encontramos los siguientes valores:
6478.26121 w 1
1 1760.16 segw segT 388.01
1044.21352 w 11 832.66 segw segT 136.02
4606.446621 w 1
1 207.46 segw .094.03 segT
Para calcular los modos de vibración, se remplazan los valores de ω2 en la siguienteexpresión
0
08801.000
0119952.00
00124271.0
035.178035.1780
035.178664.318629.140
0629.140377.271
3
2
12
y
y
y
w
k
k1 k2
k2
0
k2
k2 k3
k3
0
k3
k3
23
y tenemos.
00629.140)124271.0377.271( 3212 yyyw
0035.178)119952.0664.318(629.140 322
1 yywy
0)08801.0035.178(035.1780 32
21 ywyy
En ijy el índice i se refiere al nivel mientras que j identifica el modo. Podemos escoger
arbitrariamente alguna ijy por ejemplo y11=1; entonces tenemos:
82950.1
59287.1
1
31
21
11
1
y
y
y
Y
77468.0
04297.0
1
22
22
12
2
y
y
y
Y
71756.1
07473.2
1
33
23
13
3
y
y
y
Y
Las formas de estos tres modos de vibrar se aprecian en la siguiente figura.
MODOS DE VIBRAR DE LA ESTRUCTURA
1.71
-2.07
1.01.0
0.04
-0.771.82
1.59
1.0
T1=0.388 seg T2=0.136 seg T3=0.094seg
Figura 2.4: Modos de vibrar del Pórtico 2
24
Si el suelo se moviera con movimiento armónico con una frecuencia igual a la de algún
modo, la estructura vibraría con la configuración de ese modo y se dice que entraría en
resonancia, fenómeno que implica desplazamientos muy grandes.
Cada uno de ellos puede multiplicarse por cualquier constante arbitraria. Podemos verificar la
solución constatando la ortogonalidad de los modos con respecto a las matrices de masa y rigidez.
Por ejemplo, verificando la ortogonalidad con la matriz de masa se obtiene.
004412.0** 31 YmY T 003527.0** 32 YmY T 004412.0** 13 YmY T
El valor de 0 obtenido en los tres modos nos indica que existe ortogonolidad con respecto a la
matriz de masas.
Normalizando
Para normalizar, se calcula los coeficientes jC . Dado por la siguiente formula
jTj
j YmYC
**
1
Para el primer modo:
82950.1
59287.1
1
088012.000
0119521.00
00124271.0
)82950.159287.11(
11C
177.11 C
111 *YCnormY
153.2
874.1
177.1
1normY
Para el segundo modo:
375.22 C
25
222 *YCnormY
84.1
102.0
375.2
2normY
Para el tercer modo:
055.13 C
333 *YCnormY
812.1
189.2
055.1
3normY
Coeficiente de participación
Los coeficientes de participación se calculan con la ecuación:
JmYb Tjnormj ** donde
1
1
1
J
Para nuestro caso tenemos para el primer modo:
56.0
0.1
0.1
0.1
088012.000
0119521.00
00124271.0
153.2874.1177.11
b
Para el segundo modo:
145.02 b
Para el tercer modo:
029.03 b
Como comprobación se e be cumplir que 1 ijj
j yb :
03.1035.1*029.0375.2*145.0177.1*56.0
00.1189.2*029.0102.0*145.0874.1*56.0
99.0812.1*029.084.1*145.0153.2*56.0
26
Por lo que se da por correcto los cálculos efectuados hasta ahora.
Calculo de la aceleración espectral
Según el artículo 18.2.b de la Norma E.30 del Reglamento Nacional de Edificaciones,la
que dice: “Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizara un
espectro inelástico de seudo- aceleraciones definido por:
gR
ZUSCSa
Para nuestro caso
Z = 0.40g U = 1.3 S =1.2 50.2388.0
6.05.21
C
R =10 pórtico de concreto armado
50.2136.0
6.05.22
C
50.2094.0
6.05.23
C
Por lo que el valor de la Aceleración espectral es único e igual a:
2/036.153981*156.0156.0 sgcmgSa
Calculo de los desplazamientos máximos
Para el primer modo, en cm.
705.0
614.0
385.0
153.2
874.1
177.1
6478.261
56.0*036.1531U
27
Para el Segundo modo, en cm.
0191.0
00106.0
0246.0
84.1
102.0
375.2
1044.2135
145.0*036.1531U
Para el tercer modo, en cm.
00180.0
00218.0
00105.0
812.1
189.2
055.1
46059.4466
029.0*036.1531U
Las diferencias entre los periodos naturales de dos modos cualesquiera son mayores que
10%, por tanto es adecuado estimar la respuesta combinada de todos los modos para los
desplazamientos.
segT 388.01 segT 136.02 .094.03 segT
j
ijUU 21 max
.3858.000105.00246.0385.0 222max1 cmU
.614.000208.000106.0614.0 222max2 cmU
.705.000180.00191.0705.0 222max1 cmU
Sin embargo el acápite 4.3.1.4 de la Norma que dice:
I. La respuesta máxima elástica esperada correspondiente al efecto conjunto de los
diferentes modos de vibración empleados (ri) podrá determinarse usando la siguiente expresión:
28
m
ii
m
ii rrr
1
2
1
75.025.0
Alternativamente, la respuesta máxima podrá estimarse mediante la combinación cuadrática
completa de los valores calculados para cada modo
Con la formula antes mencionada tenemos:
.3920.000105.00246.0385.075.0)00105.00246.0385.0(25.0 222max1 cmU
.615.000208.000106.0614.075.0)00208.000106.0614.0(25.0 222max2 cmU
.710.000180.00191.0705.0)00180.00191.0705.0(25.0 222max1 cmU
Esta fórmula propuesta por la norma es más conservador en un porcentaje igual a:
%02.13858.0/3920.0max1 U
%.001.1614.0/615.0max2 U
%007.1705.0/710.0max1 U
Con los desplazamientos calculados para cada modo se pueden calcular las fuerzas de
inercia que implica.
UKF *
7086.0589.3201.16
163.1279.000.16
592.0527.6133.18
00180.00191.0705.0
00218.000106.0614.0
00105.00246.0385.0
035.178035.1780
035.178664.318629.140
0629.140377.271
F
Utilizando la Norma tenemos:
tnF 774.20592.0527.6133.1875.0)592.0527.6133.18(25.0 222max1
29
.394.16163.1279.000.1675.0)163.1279.000.16(25.0 222max2 cmF
.581.177086.0589.3)201.16()7086.0589.3201.16(25.0 222max2 cmF
Tabla 2.3: Comparación de fuerzas de los métodos Estático y modal dinámico
CONCLUSIONES
Como se puede apreciar las fuerzas calculadas con el Método Estático es mayor que el
calculado por el método modal dinámico espectral, sin embargo si sucediera lo contrario
entonces existiría problemas de cálculo o diseño por esta razón el método estático es un
parámetro de comparación.
El método modal dinámico espectral toma en cuenta las irregularidades de configuración,
de masa que puede existir en un pórtico razón por la cual es un método más exacto.
El método modal dinámico espectral como su nombre lo indica toma en cuenta en el
cálculo del espectro de diseño aceleración de un sismo
30
III. MATERIALES Y METODOS
3.1 APLICACIÓN
La aplicación se efectúa al edificio en su conjunto incluyendo la ampliación de 01 piso lo que
vendría a ser el quinto piso.
3.1.1 ESTIMACION DE CARGAS
Las cargas muertas empleadas son:
Peso volumétrico de concreto armado 2,400 Kg/m3
Unidades de albañilería sólidas 1,800 Kg/m3
Unidades de albañilerías huecas 1,350 Kg/m2
Peso volumétrico Acero 7,850 Kg/m3
Peso propio del Aligerado e = 0.20m 300 Kg/m2
Acabados con contra piso por
centímetro de espesor (usualmente 5cm) 20 Kg/m2
Carga repartida vivas Centros de Educación
Aulas 300 Kg/m2
Laboratorios 300 Kg/m2
Corredores y escaleras 400 Kg/m2
Para techos inclinados hasta 3º es de 100 Kg/m2
3.2 ANALISIS ESTRUCTURAL SISMO RESISTENTE
3.2.1 CRITERIOS DE ESTRUCTURACION Y DISEÑO
La estructura es de forma rectangular, en ambas direcciones, tiene elementos estructurales que le
dan resistencia y rigidez como columnas y muros de corte así como vigas peraltadas, estas
mantienen su sección desde el cuarto al quinto piso, por lo que la estructura es uniforme y
31
continua, sin embargo el último a proyectar es con columnas y vigas de perfiles de acero, así
mismo la Estructura en estudio tiene elementos estructurales Columnas y Muros de corte
dispuestos en un solo sentido, sin embargo se tendrá que agregar muros de corte en ambos
sentidos para rigidizar la estructura y con los resultados de las deformaciones de cálculo se
demostrará que la edificación no tendrá deformaciones importantes frente a un sismo.
La estructura del Pabellón de Laboratorios de la FIEE, tiene losas aligerada en cada entrepiso,
esta losa es considera para efectos de cálculo y en su plano como losa rígida y permite distribuir
las fuerzas en columnas y placas de acuerdo a su rigidez. Por ultimo en lo que corresponde a la
cimentación, del plano del proyecto de cimentación se ha visto que estos se encuentran a una
profundidad de 2.00 m por debajo de nivel del piso terminado, así mismo se ha visto que toda la
cimentación se encuentra amarrada mediante vigas de cimentación de peralte 0.30x0.90mmetros,
lo que hace que la cimentación trabaje monolíticamente.
3.2.2 ANALISIS SISMORESISTENTE
Como primera información necesitó conocer el peso de la estructura, se calcula considerando el
100% de carga muerta más el 50% de la carga viva por tratarse de una estructura de categoría A
(centro educativo), es decir es una edificación esencial cuya función no debería interrumpirse
inmediatamente después que ocurra un sismo severo.
Zonificación ( ).- = 0.4
Categoría de las Edificaciones ( ).- Edificios Esenciales = 1.50.
Parámetro de suelos ( ).- De acuerdo al estudio de suelos, flexible tipo S3 con un Tp(s) de 0.9 y
un parámetro de suelo = 1.4.
Factor de Amplificación Sísmica ( ).-
32
3.1
Configuración Estructural.- Correspondiéndole al proyecto Sistema Estructural Concreto
Armado de Muros Estructurales y Regular en la dirección X-X, le corresponde un Coeficiente de
Reducción ( ) = 6.00. Sistema Estructural Concreto Armado de Dual y Regular en la dirección
Y-Y, le corresponde un Coeficiente de Reducción ( ) = 7.00.
Análisis estático cálculo del periodo fundamental
TC
hnT Donde:
= 60, para edificios de concreto armado cuyos elementos sismo resistentes sean Muros
estructurales, con lo que tenemos que el periodo fundamental es de T=0.318 seg.
Para cada una de las direcciones horizontales analizadas se utilizará un Espectro Inelástico de
Pseudo aceleraciones que se calcula usando la siguiente ecuación
Figura3.1: Espectro de Respuesta de Aceleraciones, dirección X-X
33
Figura3.2: Espectro de Respuesta de Aceleraciones, dirección Y-Y
Así mismo a continuación se detalla los parámetros de cálculo utilizados en el Modelo
Matemático:
f’c = 210 kg/cm2. Esfuerzo de compresión a la rotura del concreto
Ec = 217370 kg/cm2 .Modulo de elasticidad del concreto a la compresión
Es = 6102x 2x10 kg/cm2. Módulo de elasticidad del acero a la tracción.
c = 2400 kg/m3.Densidad del concreto
3.2.3 RESULTADOS DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO
En el ETABS Las columnas y vigas han sido modeladas usando elementos tipo pórtico
(FRAME), los muros de corte construidos y los del reforzamiento fueron modelados usando
elementos cáscara (SHELL), las losas fueron modeladas usando elementos tipo membrana en una
dirección por ser aligerado en un solo sentido a continuación presenta el grafico de modelo usado
en las figuras 5.2.3.a y 5.2.3.b
34
Figura 3.3: Vista del Modelo Matemático Tridimensional utilizado
Figura 3.4: Vista del Modelo Matemático utilizado, planta último nivel
35
Figura 3.5: Vista del Modelo Matemático planta nivel típico (existente)
El análisis efectuado es el Dinámico Tridimensional Modal Espectral del que se obtienen los
siguientes resultados.
a) Modos de Vibración de la Estructura
A continuación se presentan los Modos de vibrar de la estructura en la que se puede apreciar lo
siguiente en las figuras 3.6, 3.7 y 3.8.
36
Figura 3.6: Estructura con 5 Niveles, Primer Modo, Modo dirección x, T= 0.3137 s.
Figura 3.7 Estructura 5 Niveles, Segundo Modo, Modo dirección Y, T= 0.2363s.
37
Figura 3.8: Estructura, Tercer Modo Torsional alrededor del eje Z, T= 0.1928 s.
b) Desplazamientos Laterales
Los máximos desplazamientos, se calculan con la finalidad de verificar los máximos
desplazamientos relativos de entre piso, que puede tener la estructura y de esta forma
controlarlos, verificando que la estructura no se deformará en forma excesiva.
Tabla 3.1: Desplazamientos y desplazamiento lateral de entre piso en la dirección X-X
38
El máximo desplazamiento en la dirección X-X es de 0.009495x0.75x7=4.98cm
Se observa que el máximo desplazamiento lateral de entre piso en la dirección X-X, es igual a
0.00075 y se presenta en el cuarto piso, esta distorsión multiplicada por 0.75x7x0.00075==.0049
y que es menor de 0.007 por lo que es conforme.
Tabla 3.2: Desplazamientos y desplazamiento lateral de entre piso en la dirección Y-Y
El máximo desplazamiento en la dirección Y-Y es de 0.0082x0.75x7=4.30 cm
Se observa que el máximo desplazamiento lateral de entre piso en la dirección Y-Y, es igual a
0.000648 y se presenta en el cuarto piso, esta distorsión multiplicada por
0.75x7x0.000613=0.0034 que es menor que 0.007, que indica que es conforme.
Se observa que los valores de los desplazamientos laterales máximos de entre piso están por
debajo del límite dado por la Norma Para Estructuras de concreto armado, o sea menor de 0.007;
La estructura cumple con las disposiciones referentes a las distorsiones de entre piso.
Para poder encontrar estos valores satisfactorios se ha tenido que reforzar la estructura desde el
semisótano hasta el cuarto nivel con muros de corte en las Direcciones X-X y Y-Y
Análisis estructural según la Norma Técnica de edificaciones E-30 Diseño sismo resistente
Análisis estático art 17.
Representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en
cada nivel
39
Esta fuerza se aplicara en el centro de masa de cada entrepiso (es decir donde se concentra la
masa)
Se usara la opción del ETABS, sismo estático con coeficientes, es decir se calcular el coeficiente
basal.
Coeficiente basal.
= 0.4
= 1.5
= 1.4
x = 6
y = 7
CT = 60(Sistema resistente al corte)
sC
hT
T
n 318.060
08.19 (Periodo fundamental estimado)
5.2)(5.2 T
TC P , 5.231.5)
318.0
9.0(5.2 C , C=2.50
Coeficiente basal:
35.0)6
5.24.15.14.0(
xxxCbx
30.0)7
5.24.15.14.0(
xxxCby
40
Tabla 3.3: Cortante dinamico
Tabla 3.4: Cortante estatico
41
El peso de la estructura es 4,621.03 tn.
Vx = 0.35x4621.03 = 1617.36 tn.
Vy = 0.30x4621.03 = 1386.31 tn.
El análisis dinámico debe de ser por lo menos el 80% de estos dos valores.
Vxx80% = 0.8*1617.36 = 1293.89 tn.
Vyy80% = 0.8*1386.31 = 1109.05 tn.
Factor de Amplificación sísmica:
27.111.10154
89.1293X , 48.1
12.748017
05.1109Y
Tabla 3.5: Cortante dinamico amplificado al 80% del estatico
c) Determinación del coeficiente de reducción sísmica.-
Al plantear la estructura se supuso un coeficiente de reducción x = 6 en la dirección X y
42
y = 7 en la dirección Y. Luego al realizar el análisis, se obtiene el porcentaje de fuerza
cortante basal tomado por los muros, tal como se aprecia en el siguiente tabla.
V total V muros %TOMADO SISTEMAton ton MUROS ESTRUCTURAL
V XX 1617.36 1454.31 90.00MUROS DE CONCRETOARMADO
V YY 1386.31 8888.82 64.11 DUAL
Tabla 3.6: Sistema Estructural de la edificación.
Con lo que queda confirmado que en la direccion X el sitema estructural es de Concreto armado
de Muros estructurales y e la direcion Y el sistema es de Concreto armado Dual.
IV. DISEÑO, REDISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
4.1 DISEÑO DE LOS MUROS DE CORTE DE CONCRETO ARMADO (PLACAS)
a) Diseño De Muro De Corte Mc-2, Mc-3y Mc-4 del programa se ha verificado que los muros
de corte no tendrán problemas de flexión y cortante.
.
Tabla 3.7: Resultados del diseño de Muros de corte
43
4.2 DISEÑO DE COLUMNAS ACERO
Diseño del acero a la flexión
Para él diseño de las columnas de acero, se ha tenido en cuenta el diseño que efectúa el programa
ETABS de acuerdo al AIS-LRFD-93, donde se ha encontrado las columnas no tendrán problemas
de pandeo, esfuerzo cortante y axial
Tabla 3.8:Resultados del diseño de Columnas de acero
4.3 DISEÑO DE VIGAS DE ACERO.
Para él diseño de las vigas de acero, se ha tenido en cuenta el diseño que efectúa el programa
ETABS de acuerdo al AIS-LRFD-93, donde se ha encontrado las columnas no tendrán problemas
de flexión y esfuerzo cortante
44
Tabla 3.9: Resultados del diseño de Vigas de acero
4.4 REDISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO DEL TECHO CUARTO PISO
Se ha visto de los planos que las vigas del primero al cuarto piso llevan la misma cantidad de
hacer, lo que garantiza que la estructura no tendrá problemas de aumento de acero en las vigas
para la resistencia optima, tal como también lo confirma el programa.
45
Tabla 3.10: Resultados del rediseño de Vigas de concreto cuarto piso
4.5 DISEÑO DE LA ESCALERA DEL CUARTO AL QUINTO PISO
El dimensionamiento se da:
25/Lt o 20/L . Donde L = luz;
También t = 3 a 4 cm. por cada ml de luz.
Para la presente L = 2.50 m. 125.020/50.2 L m. Se adoptará 15cm.
El metrado de cargas es:
2
cphhm = 06.27
2
5.17
819.0
5.17
2cos
cpt
819.05.1725
25
22cos
22
cpp
p
PP escalera = 0.2706x2.40x2.40tn/m3= 1.56 t/m
Acabado = 0.10*2.40 = 0.24 t/m
d = 1.80 t/m
L 0.40x2.40 = 0.96 t/m
46
Ldu 8.15.1 = 1.5*1.80+1.80*0.96 = 4.43 t/m
mtMu 34.480.2*43.48
1max 2
mtMudiseño 91.334.4*90.0
El acero positivo se encuentra:
a = 2 cm; cmd 37.12365.12)2/27.12(15
267.8 cmAs 21.1271.0
67.8
A
As; Por consiguiente son 13 "8/3
Espaciamiento
113
)71.02*2(240
1
)*2(
n
rbs
=19.61
Por consiguiente el espaciamiento es acero 3/8 a 19 cm.
El acero negativo se encuentra:
34.537.12*240*0018.0**min dbAs cm2
289.23
67.8
3cm
AsAs ; Por consiguiente As = Asmin= 5.34 cm2
852.771.0
34.5
A
As
18
)71.02*2(240
1
)*2(
n
rbs
=33.61cm.
Por consiguiente el espaciamiento es acero 3/8 a 33 cm.
El acero de temperatura se calcula:
mcmtbtAstemp /27.215*100*0018.0*
mAs
As 26.0
7.2
100*71.0
Los valores así calculados se han plasmado en los planos.
47
4.6 REDISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
4.6.1 REDISEÑO DE LA CIMENTACIÓN
En los planos de estructuras elaborados para calcular la cimentación se encuentra que en el
plano denominado como E-1/9, se hace referencia al esfuerzo admisible usado para calcular la
cimentación como t 1.20 Kg/cm2,
A continuación se efectúa el REDISEÑO DE LA CIMENTACIÓN COMBINADA EN EL EJE E
y D; Del ETABS Se ha obtenido los siguientes pesos para las cargas muertas y vivas factoradas
(1.0D+0.50L) en toneladas, para los ejes de los pórticos y tenemos
EJE 12 EJE 13
139.82 tn. 82.82 tn.
106.51 tn. 72.26 tn.
107.69 tn. 245.21 tn.
146.22 tn. 243.06 tn.
123.06 tn. 220.50 tn.
81.79 tn. 122.14 tn.
705.09 tn. 579.99 tn.
EJE E EJE D
Peso Propio de la zapata Peso Propio de la zapata
0.12 * 705.09 tn. = 84.61 tn 0.12 *579.99 = 69.60 tn.
Peso total =789.70 tn. 649.59 tn.
Área de la cimentación del plano E1/9
48
Área=92.40 m2 Área =78.54 m2
Esfuerzo en el suelo = Esfuerzo en el suelo =
0.85 Kg/cm2 < 1.20 OK. 0.83 Kg/cm2 < 1.20 OK.
El esfuerzo de la estructura con los 5 niveles más semisótano no trasmite al suelo un
esfuerzo mayor que el de diseño o sea 1.20Kg/cm2. .
Cabe recalcar que este diseño se obtuvo debido a que el peso de la estructura se efectuó
con construcción ligera (acero y techo liviano) ya que con una construcción convencional de
concreto armado y loza aligerada el esfuerzo que trasmite la estructura al suelo es mayor
que el esfuerzo admisible.
4.6.2 REDISEÑO DE LAS LOSAS ALIGERADAS DEL CUARTO NIVEL
Cargas Debido al Peso Propio D ,
Peso del aligerado 300 Kg/m2 h = 0.20 cm.
Piso terminado 100 Kg/m2
Total 400 Kg/m2
Cargas Debido a la Carga Viva L
Sobrecarga en aulas 300 Kg/m2
Sobrecarga en corredores 400 Kg/m2
La carga ultima en aulas LDu 8.15.1 = 1.5*(400)+1.8(300) = 1140 Kg/m2.
La carga ultima en corredores LDu 8.15.1 = 1.5*(400)+1.8(400) = 1320 Kg/m2.
49
La carga efectuada es para una franja de 1.00 metros de ancho pero se tiene que diseñar para cada
vigueta por lo tanto tenemos 100/40 = 2.5 viguetas
En aulas 5.2/1*/1140 2 mmkgU 456 Kg/m.
En corredores 5.2/1*/1320 2 mmgU 528 Kg/m
El rediseño del aligerado a la flexión por el método de los coeficientes del A.C.I. esta dado
por
f’c = 210 Kg/cm2; fy = 4,200 Kg/cm2 ; d= 17.5 cm
PARA AULAS mKgu /456
Momentos Resistentes Positivos (+).-
b= 40 cm.
270.3*456*14/114/1M 445.90 Kg-m, As= 0.69 cm2, acero 8/3
270.3*456*16/116/1M 390.17 Kg-m, As= 0.59 cm2, acero 8/3
Momentos Resistentes Negativos (-).-
b= 10 cm.
270.3*456*10/110/1M 624.26 Kg-m, As= 1.01 cm2, acero 2/1
270.3*456*11/111/1M 567.51 Kg-m, As= 0.92 cm2 ,acero 2/1
270.3*456*24/124/1M 260.11 Kg-m, As = 0.40 cm2, 8/3
Fuerza cortante Máximo
Vu= 0.575 *456 *3.70 = 970.14 Kg.
Vu= 0.50 *456*3.70 = 843.60 Kg.
Fuerza cortante resistente para 1 vigueta
5.17*10)210*5.0(*85.0Vur 1077.80 Kg.
50
La fuerza cortante resistente es mayor que la fuerza cortante máximo, por consiguiente no
necesita ensanchamiento de vigueta.
Para Corredores mKgu /528
Momentos Resistentes Positivos (+).-
b= 40 cm.
270.3*528*14/114/1M 516.30 Kg-m, As= 0.80 cm2 , acero 2/1
el área de acero de "8/3 es de 0.71 cm2 el requerimiento es de 0.09 cm2, la diferencia no es
grande para algún tipo corrección ( se supondrá que es absorbido por los factores de carga)
270.3*528*16/116/1M 451.77 Kg-m, As= 0.69 cm2 , acero 8/3
Momentos Resistentes Negativos (-).-
b= 10 cm.
270.3528*10/110/1 xM 722.83 Kg-m, As= 1.18 cm2, acero 2/1
270.3*528*11/111/1M 657.12 Kg-m, As= 1.08 cm2 ,acero 2/1
270.3*528*24/124/1M 301.18 Kg-m, As = 0.47 cm2 , 8/3
Fuerza cortante Máximo actuante
Vu= 0.575 *528 *3.70 = 1123.32 Kg.
Vu= 0.50 *528*3.70 = 976.80 Kg.
Fuerza cortante resistente para 1 vigueta
5.17*10)210*5.0(*85.0Vur 1077.80 Kg.
-La fuerza cortante resistente es menor que la fuerza cortante máximo,(1077.80-1123.32=45.52
Kg ) por consiguiente si necesita ensanchamiento de vigueta.
51
En el caso de la flexión si es necesario mejorar el área de acero negativo de un acero 8/3
a un acero 2/1 por lo que se aumentará una capa de concreto de 5cm con un acero
8/3 en la zona de acero negativo en lo que corresponde a aulas y corredores
Con la nueva altura de la losa de 25 cm tenemos que
5.22*10)210*5.0(*85.0Vur 1385.74Kg.con lo que este valor del esfuerzo resistente es
mayor que el esfuerzo cortante actuante de 1123.32 Kg, por lo que no necesita ensanchamiento de
vigueta.
V. EXPEDIENTE TECNICO
5.1 MEMORIA DESCRIPTIVA
5.1.1 ANTECEDENTES
La presente memoria descriptiva trata de la descripción de los trabajos de estructuras referente a
los siguientes elementos estructurales a construirse en el quinto piso de la FIEE como son:
Construcción de columnas de acero A36
Construcción de vigas A36
Construcción de escaleras de concreto
Reforzamiento de aligerados.
Por otro lado la presente también trata de los trabajos de fabricación e instalación de las
estructuras metálicas, coberturas y revestimientos metálicos del Proyecto. Quinto piso con un área
construido de 950 m2.La estructura ha sido proyectada en base a pórticos rígidos de acero de
sección constante. Todas las conexiones a ser ejecutadas en obra son soldadas. La pendiente de
techos especificada es de 4%. El sistema de cubiertas y fachadas se ha proyectado en base a
paneles metálicos, fabricados con acero zincalum pre-pintado de espesor 0.5 mm. El panel
especificado es el TR-4 de Precor, que tiene un perfil trapezoidal. La estructura ha sido
52
proyectada para soportar con seguridad todas las cargas de servicio que se prevé actuarán sobre
ella durante su vida útil.
5.1.2 UBICACIÓN
La construcción de la obra se efectuará en el techo del cuarto piso del denominado Pabellón de
laboratorios de la FIEE, ubicado en la Avenida Juan Pablo II N º 306 en el Distrito de Bellavista
de la Provincia Constitucional del Callao, perteneciente a la Universidad Nacional del Callao.
5.1.3 DE LA EDIFICACIÓN
Actualmente en el terreno descrito anteriormente se ha construido una edificación de 04 pisos
más semisótano de concreto armado, la cual se encuentra acabada y funcionando sobre el cual se
construirá 01 nivel más, ó sea el quinto piso. Que es el objeto de la presente.
5.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Las Especificaciones Técnicas contenidas en este documento se aplican a los trabajos detallados
en los planos que son parte del presente estudio. Las obras se ceñirán estrictamente a lo indicado
en los planos del proyecto y en estas especificaciones técnicas. Para cualquier incompatibilidad,
prevalecerán los planos, luego las especificaciones técnicas, memoria descriptiva y finalmente los
metrados. En la oferta, el Contratista notificará por escrito de cualquier material o equipo que se
indique y que considere posiblemente inadecuado o inaceptable, de acuerdo con las leyes,
reglamentos y ordenanzas de las autoridades competentes, así como de cualquier trabajo
necesario que haya sido omitido.
Si no se hiciera esta notificación, las eventuales infracciones y omisiones en que se incurra serán
directamente asumidas por el contratista sin costo alguno para la UNIVERSIDAD NACIONAL
DEL CALLAO. Para la ejecución del trabajo, el Contratista deberá confrontar el proyecto de
acuerdo a los planos y especificaciones y evitar interferencias durante la ejecución de la obra,
53
comunicándolo por escrito en caso de existir controversias. Iniciar las obras sin previa
comunicación, implica que el costo que pueda surgir por cualquier complicación posterior, será
íntegramente asumido por el Contratista.
El Contratista deberá tener en obra todos los equipos, herramientas e implementos para la
ejecución y prueba de su trabajo. Al concluir con su trabajo, el Contratista deberá eliminar todos
los desperdicios ocasionados por materiales y equipos empleados.
5.2.1 OBRAS PRELIMINARES
Trazo durante la ejecución de la obra.
El contratista deberá realizar los trabajos necesarios para el replanteo de la obra, tales como la
ubicación y fijación de ejes y líneas de referencia por medio de los puntos ubicados en elementos
inamovibles. Los niveles y cotas de referencia indicados en los planos se fijarán de acuerdo a
éstos, debiendo el contratista de disponer el personal especializado para las labores de trazo.
El mantenimiento de Bench Marks, plantilla de cotas, etc., será cuidadosamente observado a fin
de asegurar que las indicaciones en los planos sean llevadas finalmente a la obra. No podrán
continuar con los siguientes trabajos sin que previamente el supervisor apruebe los trazos. Esta
aprobación será necesariamente hecha por escrito, anotándose en el cuaderno de obra.
54
Demolición de construcción existente.
Comprende el trabajo de levantar y apilar las unidades de ladrillo pastelero que se encuentra
colocados en el techo del cuarto piso del referido edificio, así como la torta de barro que ha
servido como contra piso del ladrillo pastelero, ambos materiales servirán para el uso en el techo
del quinto piso; Comprende también la demolición por medios mecánicos de los muros de
ladrillo alrededor del techo del cuarto piso, así como las columnas que soportan estos elementos;
Se utilizará también herramientas menores como combas y barretas para que los bloques de
material de desmonte sean de tamaños maniobrables.
No se permitirá la acumulación de escombros, debiendo retirarse en menos de 24 horas de
producida la demolición. No se permitirá la utilización de este material de escombros en los
rellenos, debiendo ser retirados de la obra.
Los trabajos incluyen el apuntalamiento y defensas que sean necesarios realizar para la ejecución
de las demoliciones.
5.2.2 OBRAS PROVISIONALES.
Contenedor oficina, contenedor almacén, contenedor inodoros lavatorios.
De acuerdo a las necesidades de la obra se incluye y contempla la construcción de ambientes
provisionales o contenedores para: Oficinas, Almacén e inodoros y lavatorios.
Guardianía para la obra.
De acuerdo a la necesidad de la obra y durante la ejecución de esta se contempla el personal de
guardianía.
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5.2.3 MOVIMIENTO DE TIERRAS
Excavación De Zanjas Para Cimientos
Comprende la Nivelación del Terreno (cortes y relleno), excavaciones, necesarios para
adecuar el terreno a las rasantes establecidas en las obras por ejecutar, así como las zanjas
que sean necesarios.
Relleno Compactado Con Material Propio
Comprende los trabajos tendientes a superar depresiones del terreno, mediante la
aplicación de capas sucesivas de material adecuado y espesor mínimo compactado de
0.20 m., hasta lograr los niveles establecidos en los planos.
Antes de colocar la capa siguiente se deberá obtener el grado óptimo de compactación
para tal efecto se realizarán pruebas de compactación selectivas donde considere
necesario la supervisión.
5.2.4 OBRAS DE CONCRETO SIMPLE
a. Generalidades
Las presentes especificaciones se refieren a toda obra de aplicación de concreto en la que
no es necesario el empleo de armadura metálica.
b. Materiales
Cemento
Se utilizará Portland Tipo II para todos los elementos en contacto con el suelo o con
posible contacto con agua.
Para el resto de elementos el cemento a utilizarse será el Portland tipo I que cumpla con
las normas de ASTM-C 150 ITINTEC 344-009-74.
56
Hormigón
Será material procedente de río o de cantera compuesto de agregados finos y gruesos de
partículas duras, resistentes a la abrasión, debiendo de estar libre de cantidades
perjudiciales de polvo, partículas blandas o escamosas, ácidos, material orgánicas y otras
sustancias perjudiciales; su granulometría debe estar comprendida entre lo que pase por la
malla 100 como mínimo y la de 2" como máximo.
Agregado Fino
Como Agregado fino se considera la arena que debe ser limpia, de río o de cantera de
grano duros, resistente a la abrasión, lustroso, libre de cantidades perjudiciales de polvo,
materias orgánicas y que deben cumplir con las normas establecidas de ASTM - C 330.
Agregado Grueso
Agregado grueso se considera a la piedra o grava rota o triturada de contextura dura
compacta libre de tierra, resistente a la abrasión deberá cumplir con las normas de ASTM
- 33, ASTM - C 131, ASTM - C 88, ASTM - C 127.
CONCRETO EN FALSO PISO MEZCLA 1:8 CEMENTO HORMIGÓN E=4”
ACABADO FROTACHADO.
5.2.5 OBRAS DE CONCRETO ARMADO
Primero se desarrollará Los materiales que intervienen en el concreto.
CEMENTO, AGREGADOS Y AGUA
Se almacenará de manera que no sea deteriorado y perjudicado por el clima (humedad ambiental
lluvia, etc. Se cuidará que las bolsas de cemento no están en contacto con el suelo o el agua libre
que pueda correr por el mismo. El almacén debe ser un lugar techado, fresco, libre de humedad y
contaminación.
57
Así mismo los agregados Se almacenarán o aplicarán en forma tal que se prevenga una
segregación. (Separación de gruesos y finos) o contaminación excesiva con otros materiales o
agregados de otras dimensiones.
El control de estas condiciones la harán los Ingenieros Residente e Inspector o Supervisores de
Obra Se sugiere que el lugar destinado a almacén, garantice la conservación de los Materiales del
medio ambiente, como de causas externas.
Se permitirá el uso de admixturas tales como: acelerantes de fragua, reductores de agua,
densificadores, plastificantes, etc.; siempre que sean de calidad reconocida y comprobada. La
Supervisión debe aprobar previamente el uso de determinado aditivo, no se permitirá el uso de
cloruro del calcio o productos que lo contengan. Las proporciones usadas serán las recomendadas
por el fabricante.
El Contratista hará diseños y ensayos, los cuales deberán estar respaldados por un laboratorio
competente; en ellos se indicará además de los ensayos resistentes, las proporciones, tipo y
granulometría de los agregados, la cantidad de cemento a usarse, el tipo, marca, fábrica y otros;
así como la relación agua - cemento usada, los gastos que demandan dichos estudios correrán por
cuenta del Contratista.
El aquí indicada es el agua total, es decir el agua adicionada más el agua que tienen los
agregados. La estimación de la máxima cantidad de agua que puedan tener los agregados, es la
siguiente:
- Arena Húmeda 1/4 Galón / p3 c.
- Arena Mojada 1/2 Galón / p3 c.
No se permitirá trabajar con relaciones agua / cemento mayores que las indicadas. El Ing.
Residente, al inicio de la obra hará los diseños de mezcla correspondientes, los cuales deberán
estar revelados por algún laboratorio especializado, con la historia de todos los ensayos realizados
para llegar al diseño óptimo, los gastos de estos ensayos correrán por cuenta del Contratista, el
58
diseño de mezcla que proponga el Ing. Residente será aprobado previamente por el Ingeniero
Inspector responsable.
La dosificación será realizada en obra, el equipo empleado deberá tener los dispositivos
convenientes para dosificar los materiales de acuerdo al diseño aprobado.
No se permitirá el sistema de mezclado en planta y transporte del concreto ya preparado, ni
agregado de agua antes de llegar a la obra, la Inspección dispondrá lo conveniente para el control
de los agregados en la planta, así como el control de la dosificación por peso. Se deberá guardar
uniformidad en cuanto a la cantidad de material por cada tanda lo cual garantizará homogeneidad
en todo el proceso y posteriormente respecto a las resistencias.
El Ing. Residente deberá trabajar de acuerdo a los resultados de laboratorio. Asimismo deberá
usar los implementos de medidas adecuadas, para poder dosificar el aditivo. La Inspección se
reserva el derecho de aprobación del Sistema de Medida Usado.
El Ing. Residente almacenará los aditivos de acuerdo a recomendaciones del fabricante de manera
que prevenga contaminaciones o que estos se malogren. Se controlará el tiempo de expiración del
producto, esto para evitar su uso en condiciones desfavorables.
a) Dosificación de Mezcla de Concreto
La determinación de proporciones: Cemento / arena y agregados se hará tomando como base la
siguiente tabla proveniente del Reglamento Nacional de Construcciones en lo referente a
(Concreto ciclópeo y armado).
En lugares donde los diferentes tipos de estructuras de concreto se hallen sometidos al
intemperismo tales como fluctuaciones de temperatura, contenido de sulfatos, aguas subterráneas,
se usará mezcla con aire incorporados con las siguientes relaciones.
59
b) Relación De Agua / Cemento Máximas Permisibles Para Concreto
Resistencia a la comprensión a los 28 días Kg/cm2 cemento, concreto sin aire
Cemento. Concreto con incorporado aire
incorporado
f `c
175 Kg/cm2 0.67 0.54
210 Kg/cm2 0.58 0.46
c) Consistencia del Cemento y Slump
La proporción entre agregados debe garantizar una mezcla con un alto grado de trabajabilidad y
resistencia, de manera que se acomode dentro de las esquinas y ángulos de las formas alrededor
del refuerzo por medio del método de colocación en la obra; para que no permita que se produzca
un exceso de agua libre en la superficie.
Se recomienda usar los mayores SLUMP para los muros delgados, para concreto expuesto y
zonas con excesiva armadura.
CLASE DECONSTRUCCIÓN
ASENTAMIENTOMÁXIMO
EN PULGADAS MINIMAS
Zapatas o placas reforzadas,columnas y pavimentos.
4 1
Zapatas sin armar y murosciclópeos.
3 1
Losas, vigas, muros reforzados 4 1
60
d) Mezclado de Concreto
Antes de iniciar cualquier preparación al equipo deberá estar completamente limpio, el agua debe
ser fresca y limpia.
El equipo deberá contar en perfecto estado de funcionamiento, esto garantizará uniformidad de
mezcla en el tiempo prescrito.
El equipo deberá contar con una tolva cargadora, tanque de almacenamiento de agua.
Si se emplaza alguna admixtura o activa líquido será incorporado y medido automáticamente, si
fuera en polvo será medido o pesado por volúmenes; esto de acuerdo a las prescripciones del
fabricante, deberá tener una exactitud del 5 %, la Inspección se reserva el derecho de aprobación
del equipo.
El concreto deberá ser mezclado sólo en cantidades que se vayan a usar de inmediato, el
excedente será eliminado. En caso de agregar una nueva carga, la mezcladora deberá ser
descargada. Se prohibirá la edición indiscriminada de agua que aumenta el SLUMP.
e) Colocación de Concreto
Es requisito fundamental el que los encofrados hayan sido concluidos, estos deberán mojarse y
aceitarse.
Los muros que están en contacto con el concreto deberán eliminarse.
El refuerzo de fierro deberá. Estar libre de óxidos, aceites, pinturas y demás sustancias extrañas
que puedan mermar el comportamiento.
Toda sustancia extraña adherida al encofrado deberá eliminarse.
El encofrado no deberá tener exceso de humedad.
En general para evitar planos débiles, se deberá llegar a una velocidad y sincronización que
permita el vaciado uniforme, con esto se garantiza integración entre el concreto colocado y el que
se está colocando, especialmente el que esté entre las barras de refuerzo; no se colocará el
concreto que esté parcialmente endurecido o que esté contaminado.
61
Los separadores temporales colocados en las formas deberán ser reforzados cuando el concreto
haya llegado a la altura necesaria y por lo tanto haga que dichos implementos sean necesarios.
Podrá quedarse cuando son de metal o concreto que esté parcialmente endurecido o que esté
permanencia.
Deberá evitarse la segregación debida al manipuleo excesivo al derrame, las porciones superiores
de muros y columnas deberán llenarse con concreto de asentamiento igual al mínimo permisible.
Deberá evitarse el golpe contra las formas con el fin dé no producir segregaciones. Lo correcto es
que caiga en el centro de la sección, usando para ello aditamentos igual al mínimo permisible.
En el caso de tener columnas muy altas o muros muy delgados y sea necesario usar un CHUTE,
el proceso de chuteado deberá evitar que el concreto golpee contra la cara opuesta del encofrado,
esto para producir segregación.
A menos que se tome una adecuada protección, el concreto no deberá ser colocado durante lluvias
fuertes, ya que el incremento de agua desvirtuaría el cabal comportamiento del mismo.
En general, el vaciado se hará siguiendo las normas del Reglamento de Concreto del Perú, en
cuanto a calidad y colocación del material.
Se ha procurado especificar lo referente al concreto armado de una madera general, ya que las
indicaciones particulares respecto a cada uno de los elementos estructurales, se encuentra
detallados y especificados en los planos respectivos.
f) Consolidación
El Inspector chequeará el tiempo suficiente para la adecuada consolidación que se manifiesta
cuando una delgada película de mortero aparece en la superficie del concreto, y todavía se
alcanza a ver el agregado grueso rodeado de mortero.
La consolidación correcta requerirá que la velocidad de vaciado no sea mayor que la vibración.
62
El vibrado debe ser tal que embeba en concreto todas las barras de refuerzo, que llegue a todas las
esquinas, que queden embebidos todos los anclajes, sujetadores, etc., y que se elimine las
burbujas de aire para que los vacíos que puedan quedar no produzcan cangrejeras.
La distancia entre puntos de aplicación del vibrador será entre 45 y 75 cm.; y en cada punto se
mantendrá entre 5 y 10 segundos de tiempo.
Se deberá tener vibradores de reserva en estado eficiente de funcionamiento.
Se preverá puntos de nivelación con referencial al encofrado, para así vaciar la cantidad exacta de
concreto y obtener una superficie nivelada, según lo indiquen los planos estructurales respectivos.
Se deberá seguir las Normas AC.I. 306 y AC.I. 605, respecto a condiciones ambientales que
influyen en el vaciado.
Durante el fraguado en tiempo frío, el concreto fresco deberá estar bien protegido contra las
temperaturas de congelación a fin de que la resistencia no sea mermada.
En el criterio de dosificación deberá estar incluido el concepto de variación de fragua, debido a
cambios de temperatura.
g) Curado
Será por lo menos 7 días, durante los cuales se mantendrán el concreto sobre los 150 en condición
húmeda, esto a partir de las 10 ó 12 horas del vaciado. Cuando se usan aditivos de alta resistencia,
el curado durará por lo menos 3 días.
Cuando el curado se efectúa con agua, los elementos horizontales se mantendrán con agua,
especialmente cuando el sol actúa directamente, los elementos verticales se regarán
continuamente de manera que el agua caiga en forma de lluvia. Se permitirá el uso de los
plásticos como los de polietileno.
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h) Ensayos y Aprobación del Concreto
Las probetas de cada clase de concreto, para ensayos a la compresión, se obtendrán por lo menos
una vez al día o por cada 5.0 m3; de concreto, o por cada 50 m2 de superficie, de acuerdo a las
normas del Manual del AS.T.M.C. 172. Los cilindros serán hechos de acuerdo a la Norma
A.S.T.M. C. - 39.
Cada ensayo será el resultado del promedio de dos cilindros de la misma muestra de concreto
ensayado a los 28 días.
La edad para prueba de resistencia será de 26 días. Se podrá especificar una edad menor cuando
el concreto vaya a recibir su carga completa a su esfuerzo máximo.
Se considera satisfactoria una resistencia cuando al promedio de cualquier grupo de 3 ensayos
consecutivos de resistencia de especimenes curados en laboratorios, sea igualo mayor de f 'c
especificado y no más del 10 % de los ensayos de resistencia tengan valores menores que la
resistencia especificada.
Toda esta gama de ensayos deberá estar evaluada por un laboratorio de reconocido prestigio.
En caso de que el concreto asumido no cumpla con los requerimientos de la obra, se deberá
cambiar la proporción, la cual deberá ser aprobada por la Supervisión.
Cuando el Ingeniero Inspector compruebe que las resistencias obtenidas en el campo (curado),
están por debajo de las resistencias obtenidas en laboratorio, podrá exigir el Contratista el
mejoramiento de los procedimientos para proteger y curar el concreto. En este caso, el Ingeniero
Inspector podrá requerir ensayos de acuerdo con las Normas A.S.T.M.C. - 42. u ordenar pruebas
de carga con el concreto en ducha.
CONCRETO PARA ZAPATAS f’c= 210 kg/cm2
CONCRETO f’c= 210 kg/cm2 PLACAS.
CONCRETO EN LOSAS ALIGERADAS f’c= 210 kg/cm2.
CONCRETO EN ESCALERAS f’c= 210 kg/cm2.
64
5.2.6 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO
El ingeniero Residente realizará el correcto y seguro diseño propugnado:
Espesores y Secciones correctas
Inexistencia de deflexiones
Elementos correctamente alineados.
Los elementos deberán ceñirse a la forma, límites y dimensiones en los planos y serán lo
suficientemente seguros para evitar pérdidas de concreto.
Se debe tener en cuenta:
1. Velocidad y sistema de vaciado.
2. Cargas diversas como: Material, equipo, personal, fuerzas horizontales, verticales
y/o impacto, evitar deflexiones, excentricidad, contra flechas y otros.
3. Características de material usado, deformaciones, rigidez en las uniones, etc.
4. Que al encofrado construido no dañe a la estructura de concreto previamente
Levantada.
No se permitirá cargas que exceden el límite para el cual fueron diseñados los encofrados,
asimismo, no se permitirá la remoción de los puntales, salvo que esté prevista la normal
resistencia sin la presencia del mismo. Esto deberá mostrarse previamente por medio de ensayos
de probeta y de un análisis estructural que justifique la acción.
El desencofrado deberá hacerse gradualmente, estando prohibidas las acciones de golpes, forzar o
causar trepidación.
En caso de concreto normal, considerar los. Siguientes tiempos mínimos para desencofrar
1. Columnas, muros, costado de vigas y zapatas: 02 días
2. Fondo de vigas de gran luz y losas sin vigas: 21 días
3. Ménsulas o voladizos pequeños: 21 días
65
Si se trata de concreto con aditivos de alta resistencia:
1. Fondo de losas de luces cortas: 04 días
2. Fondo de vigas cortas: 04 días
3. Fondo de vigas de gran luz y losas sin vigas: 07 días
4. Ménsulas o voladizos pequeños: 14 días
Jugará un papel importante la experiencia del Contratista, el cual por medio de la aprobación del
Ingeniero Inspector, se procederá al desencofrado.
Encofrado y desencofrado normal.
Encofrado y desencofrado normal en losas aligeradas.
Encofrado y desencofrado normal en escaleras.
5.2.7 ACERO DE REFUERZO
Se deberán respetar y cumplir todo lo graficado en los planos también:
a) Ganchos y Dobleces
Todas las barras se doblarán en frío. No se permitirá redoblado ni endurecimiento en el acero, las
barras con reforzamiento o doble, no mostrado en el plano, no deberán ser usados. Así mismo no
se doblará en la obra ninguna barra parcialmente embebida con concreto, excepto que este
indicado en los planos.
Los ganchos de los extremos de las barras serán semicirculares de radios no menores según:
DIAMETRO DE VARILLAS RADIO MINIMO
3/8- a 5/8" 2 1/2 diámetro
3/4" a 1" 3 diámetro
Mayores de 1"
66
b) Colocación de Refuerzo
Estará adecuadamente apoyado sobre soportes de concreto, metal u otro material aprobado,
espaciadores o estribos.
c) Espaciamiento de Barras
Se detalla en los planos estructurales.
d) Empalme
La longitud de traslape para barras deformadas en tracción no será menor que 36 diámetros de
barra para f y= 4,200 Kg/cm2, menor que 30 cm.; en caso de que se usen barras lisas, el traslape
mínimo será el doble del que se use para barras corrugadas.
Para barras deformadas a comprensión, él traslape no será menor que 30 diámetros de longitud de
traslape, si el concreto tiene resistencia menor que 210 Kg/cm2 se incrementa un 30%. En general
se deberá respetar lo especificado por el Reglamento Nacional de Construcciones.
5.2.8 ESTRUCTURAS METALICAS
El diseño de las estructuras metálicas se ha efectuado teniendo en cuenta el Método AISC
LRFD, el Reglamento Nacional de Construcciones el AISC Specification for Structural Steel
Buildings. Allowable Stress Design. AISC 1989
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Los siguientes materiales han sido considerados en el presente estudio:
- Planchas y perfiles : ASTM A36 Fy = 2,530 kg/cm2
- Láminas de acero zincalum : ASTM A792 Fy = 2,300 kg/cm2
- Pernos de alta resistencia : ASTM A325 Fu = 8,400 kg/cm2
- Pernos corrientes : ASTM A307 Fu = 4,200 kg/cm2
- Electrodos celulósicos E60, según AWS A5.1 Fu = 4,200 kg/cm2
- Tornillos auto perforantes : AISI 1022
67
CARGAS
Cargas muertas- Peso específico del acero : 7,850 kg/m3- Peso paneles TR-4 : 5 kg/m2
Cargas vivas- Carga viva de techos : 30 kg/m2
Cargas de viento- Velocidad del viento : 75 km/h- Presión de diseño : 50 kg/m2
MATERIALES
Existir estos certificados, la Supervisión podrá ordenar la realización de las pruebas
correspondientes en un laboratorio reconocido de primera línea. El costo de estas pruebas
será de cuenta del Contratista.
FABRICACIÓN
a) Planos de Taller y Erección Perfiles
Los perfiles laminados y planchas serán de acero al carbono, calidad estructural, conforme a la
Norma ASTM A36.
b) Pernos
Todos los pernos serán de cabeza y tuerca hexagonal, y sus propiedades se ajustarán a lo indicado
en las Norma ASTM A325 para el caso de pernos de alta resistencia, y a lo indicado en la Norma
ASTM A307 para el caso de pernos corrientes de baja resistencia.
Las dimensiones de los pernos y sus tuercas estarán de acuerdo a lo indicado en las Normas ANSI
B18.2.1-1981 y ANSI B18.2.2-1972 respectivamente. Las características de la rosca se ajustarán
a lo indicado en la Norma ANSI B1.1-1982 para roscas de la serie UNC (gruesa), clase 2A.
68
c) Soldadura
La soldadura será de arco eléctrico y/o alambre tubular. El material de los electrodos será del tipo
E60 ó E70 con una resistencia mínima a la tensión (Fu) de 4,200 kg/cm2 y 4,900 kg/cm2
respectivamente. El material de soldadura deberá cumplir con los requerimientos prescritos en las
Normas AWS A5.1 ó AWS A5.17 de la American Welding Society, dependiendo de si la
soldadura se efectúa por el método de arco metálico protegido ó por el método de arco
sumergido, respectivamente.
d) Pintura
Se usará un sistema de pintura alquídico formulado para su aplicación en ambientes marinos e
industriales normales. El sistema seleccionado debe ser de primera calidad y contar con las hojas
técnicas de especificaciones, rango de aplicación y certificaciones correspondientes al producto.
e) Pintura de base
La pintura de base será un anticorrosivo formulado a base de resinas alquídicas de rápido secado,
de buenas propiedades inhibidoras de la corrosión, para usarse en ambientes industriales
normales. Deberá tener un contenido de sólidos no menor al 40% en volumen.
f) Pintura de acabado
La pintura de acabado será un esmalte alquídico para aplicaciones en exteriores y ambientes
industriales normales. Deberá tener un contenido de sólidos no menor al 35% en volumen.
g) Certificados de Calidad
El Contratista de las Estructuras Metálicas deberá acreditar la calidad de los materiales adquiridos
para la construcción mediante los certificados de calidad respectivos, en los que se indiquen las
69
propiedades físicas, químicas y mecánicas que sean relevantes. En caso de no el Contratista
deberá elaborar planos de Taller y de Erección para la fabricación y montaje de todas las
estructuras del Proyecto. Estos planos deberán ser aprobados por la Supervisión antes de iniciar
los trabajos de fabricación y montaje de las estructuras respectivamente. Los planos de taller y
erección deberán prepararse preferentemente mediante un utilitario de diseño por computadora
(AutoCad ) y deberán contener toda la información necesaria para la fabricación y montaje de
todos los elementos integrantes de la estructura.
Todas las conexiones deberán estar claramente indicadas y detalladas, así como perfectamente
diferenciadas aquellas que deben efectuarse en el taller y aquellas que deben efectuarse en obra.
A menos que se indique específicamente, todas las uniones deberán detallarse para desarrollar la
máxima capacidad en flexión y corte del elemento de menor sección dentro de la conexión.
h) Materiales
Todos los materiales serán de primer uso y deberán encontrarse en perfecto estado. La calidad y
propiedades mecánicas de los materiales serán los indicados en este documento y en los planos de
fabricación de las estructuras, pero en caso de controversia, estas especificaciones tendrán
precedencia.
El fabricante informará al Inspector sobre la fecha de arribo de los materiales al Taller, de manera
que éste pueda proceder a su inspección. Ningún trabajo de fabricación podrá iniciarse antes de
que el Inspector haya dado su conformidad a la calidad y condiciones de los materiales. Con ese
objeto, el Inspector podrá solicitar los certificados de los materiales u ordenar los ensayos que
permitan confirmar la calidad de los mismos.
En caso de que los perfiles llegados al taller presenten encorvaduras, torcimientos u otros
defectos en un grado que excede las tolerancias de la Norma ASTM A6, el Inspector podrá
autorizar la ejecución de trabajos correctivos mediante el uso controlado de calor o
70
procedimientos mecánicos de enderezado, los cuales serán de cargo y cuenta del fabricante y/o
del Constructor.
i) Tolerancias de fabricación
Las tolerancias dimensionales de los elementos ya fabricados se ajustarán a lo indicado en la
Norma ASTM A6, excepto que aquellos miembros que trabajan en compresión no tendrán una
desviación en su “derechura” mayor a 1/1000 de su longitud axial entre puntos de soporte lateral.
La variación de la longitud real respecto a su longitud detallada no podrá ser mayor de 1/32” (0.8
mm) para aquellos elementos con ambos extremos preparados para uniones tipo “contacto”.
La variación de la longitud real de cualquier otro elemento de la estructura respecto a su longitud
detallada no será mayor que 1/16" (1.6 mm) para elementos de 30' (9,144 mm) de longitud y
menores, ni mayor que 1/8" (3.2 mm) para elementos de más de 30' (9,144 mm) de longitud.
Las vigas y tijerales detallados sin una contra flecha específica se fabricarán de tal manera que
después del montaje, cualquier contra flecha proveniente del laminado ó debida al proceso de
fabricación apunte siempre hacía arriba.
Cualquier desviación permisible en el peralte de las vigas puede producir cambios abruptos de
peralte en los empalmes. Cualquier diferencia de peralte en juntas empernadas, en tanto se
encuentre dentro de las tolerancias permitidas, puede compensarse mediante el uso de planchas de
relleno. En el caso de juntas soldadas, el perfil del cordón de soldadura puede ajustarse para
compensar la variación de peralte, en tanto la sección y perfil del cordón resultante cumpla los
requerimientos de la AWS.
j) Proceso de Corte y Enderezado
El corte de los materiales podrá hacerse térmicamente (con oxi-acetileno) o por medios mecánicos
(cizallado, aserrado, etc.). Los elementos una vez cortados deberán quedar libres de rebabas y los
bordes deberán aparecer perfectamente rectos.
71
El corte con oxígeno deberá hacerse con máquina. Los bordes cortados con oxígeno que estarán
sujetos a esfuerzo y/o que recibirán soldadura deberán quedar libres de imperfecciones.
No se permitirá imperfecciones mayores de 1/8” (3.2 mm). Las imperfecciones mayores de 1/8”
(3.2 mm) debidas al proceso de corte deberán eliminarse por esmerilado. Todas las esquinas
entrantes deberán ser redondeadas con un radio mínimo de 1/2“ (12.7 mm) y deberán estar libres de
entalladuras.
No se requiere preparación de los bordes de planchas y perfiles que hayan sido cizallados o cortados
a gas excepto cuando se indique específicamente en los planos de fabricación.
k) Perforaciones de Huecos
Todas las perforaciones son efectuadas en el taller previamente al arenado y pintado. Las
perforaciones se efectuarán por taladrado, pero también pueden ser punzonadas a un diámetro 1/8”
(3.2 mm) menor que el diámetro final y luego terminadas por taladrado.
El diámetro final de los huecos estándares será 1/16” (1.6 mm) mayor que el diámetro del perno que
van a alojar y su aspecto será perfectamente circular, libre de rebabas y grietas. Los elementos con
perforaciones que no cumplan con estas características serán rechazados.
l) Equipo Mínimo de Fabricación
Máquina de Soldar de 300 Amp.
MIG/MAG
4 Unidades
Máquina de Soldar de 300 Amp.
(Trifásica)
4 Unidades
Máquina de Soldar de 250 Amp.
(Monofásica)
4 Unidades
Equipos de Corte manuales 4 Unidades
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Esmeriles Angulares Eléctricos 7 8 Unidades
Cizalla eléctrica o hidráulica 1 Unidad
Plegadora eléctrica o hidráulica 1 Unidad
Taladros de Base Magnética (Diam.
Max. 1”)
1 Unidad
Herramientas manuales (juegos
completos)
8 Juegos
Montacargas de 03 ton 1 Unidad
m) Inspección y Pruebas
El Contratista de las Estructuras Metálicas deberá proporcionar todas las facilidades que requiera la
Supervisión para efectuar la inspección del material en el taller, garantizando su libre acceso a
todas las áreas donde se estén efectuando los trabajos de fabricación. La Supervisión está facultada
para rechazar los trabajos que no se adecuen a los procedimientos indicados en estas
especificaciones ó en las normas a las que aquí se hace referencia.
5.2.9 SOLDADURA
a) Generalidades
El procedimiento y secuencia de soldadura se ajustará a lo indicado en las secciones 4 y 5 del
Manual de Soldadura de la American Welding Society – AWS.
La soldadura se efectuará por el proceso de arco eléctrico. Los electrodos serán del tipo E60 y/o
E70. El tipo de electrodo usado es el indicado en los planos del proyecto, y en todos los casos
deberá ser metalúrgicamente compatible con el acero que se va a soldar.
Las superficies que servirán de apoyo a la soldadura deberán estar libres de rebabas y otras
imperfecciones.
73
Para el caso de soldaduras de filete, la separación entre las partes a soldarse será la mínima posible
y en ningún caso excederá de 3/16” (4.8 mm). Para aberturas de 1/16” (1.6 mm) ó mayores, el
tamaño del cordón será incrementado en el mismo monto.
Las juntas que van a soldarse a tope deberán tener sus bordes mutuamente escuadrados. No se
permiten descuadres mayores de 1/32” (0.8 mm) por cada pie (304.8 mm) de junta.
b) Procedimiento de Calificación de Soldadores
Sólo se emplearán soldadores calificados. El Contratista de las Estructuras Metálicas presentará a la
Supervisión los Certificados de Calificación y de trabajo que demuestren la experiencia y
calificación del operario como un soldador de primera categoría.
Los certificados y constancias deben haber sido emitidos por empresas e institutos de seriedad
probada y reconocida en la prestación de este tipo de servicios.
La calificación de un soldador no lo habilita para realizar cualquier tipo de trabajo de soldadura,
sino que está limitada a aquellos que corresponden al tipo de prueba efectuada y aprobada.
c) Equipo Mínimo de Soldadura en Taller
El equipo mínimo de soldadura en Taller es el detallado en el párrafo 3.6 del presente documento.
d) Inspección y Pruebas
La Supervisión verificará la calidad de la soldadura, mediante las siguientes inspecciones:
Inspección Visual
- La soldadura tendrá dimensiones y espesores regulares y constantes.
- Los filetes tendrán convexidad entre 1/16” y 1/8” sin fisuras, quemaduras de metal o
penetración incompleta.
- Se comprobará la regularidad de la penetración.
74
- La no coincidencia de las planchas o tubos que se suelden a tope, y el deslineamiento de
soldaduras longitudinales de tubos no podrá superar en más de 1/4 el espesor de la
plancha que se suelda.
En caso de presentarse duda sobre la calidad de cualquier soldadura, se podrá ordenar la prueba de
la misma con rayos X, corriendo su costo por parte del Contratista de las Estructura Metálicas.
5.2.10 PINTURA
a) Consideraciones Generales
Todas las superficies recibirán los tipos de pintura y espesores indicados en esta
especificación.
La pintura deberá ser aplicada en estricto acuerdo con las instrucciones del fabricante para
cada caso.
La preparación de la superficie, imprimado y pintado debe ser realizada antes del
ensamblaje o montaje.
La limpieza y parchado de las áreas dañadas y de las áreas soldadas deberá ser hecho en
adición al sistema de pintura especificado.
b) Espesores y Otros
Espesor de la película
Los límites del espesor seco de pintura serán respetados estrictamente. El espesor de las capas de
pintura será verificado, usando resistencia magnética o principios de corrientes tales como “El
cometer”. “Leptoskop”, “Microtest”, etc.
Con el propósito de lograr el espesor de película seca especificado, se recomienda mediciones
previas de espesor húmedo durante la aplicación de la pintura. Si el espesor seco no alcanza el
valor especificado se añadirán una o más capas de pintura.
75
Curado
El grado de curado de las pinturas epóxicas será verificado en base a su resistencia a solventes.
Luego de frotada la superficie durante un tiempo dado con el solvente adecuado, la pintura no
deberá aflojarse y la prueba se hará raspando con la uña. El tipo de solvente y el tiempo de
aplicación estarán en acuerdo con la norma SSPC correspondiente.
Adherencia y corrosión
La adherencia del imprimante a la superficie de acero y la adherencia entre capas de aplicación
sucesiva y el imprimante después del curado, deberá comprobarse haciendo (con un cuchillo
filudo) una incisión en forma de V a través de la pintura. La adherencia será satisfactoria si la
película de pintura no puede “pelarse” con el cuchillo, ni de la superficie de acero ni entre capas
sucesivas.
La aplicación de fuerza suficiente para romper la pintura deberá dejar porciones de película
fuertemente adheridas a la superficie. La falla en esta prueba indicará pobre resistencia de
adherencia debido a causas tales como retención de solvente, mala preparación de superficies u
otros. Las áreas que muestren estos defectos será limpiadas de toda la pintura y repintadas
siguiendo nuevamente el proceso desde la preparación de la superficie.
c) Inspección
La supervisión tiene el derecho de inspeccionar los trabajos de pintura en todas las etapas y rechazar
cualquier trabajo y/o procedimiento que no esté conforme a lo indicado en estas especificaciones.El
trabajo terminado tendrá las tonalidades especificadas y mostrará superficies suaves y parejas.
Estará libre de superficies pegajosas luego del secado, fisuras y cuarteamientos, arrugas,
depresiones, parches, marcas de brocha o rodillo u otros defectos perjudiciales a la calidad y
76
apariencia de la protección. Antes de la aceptación final de trabajo de pintura se efectuará una
inspección total de las estructuras metálicas.
d) Reparación de Defectos y de Daños
Cualquier defecto o daño será reparado antes de la aplicación de las capas sucesivas de pintura; de
ser necesarias las superficies en cuestión deberán ser dejadas libres de pintura. Las áreas donde la
pintura necesite re-aplicarse deberán ser limpiadas dejándolas totalmente libres de grasa, aceite u
otro material extraño y deberán estar secas. Las superficies a repararse, para daños localizados
menores de 1 m2, podrán prepararse usando medios mecánicos. Luego se aplicarán sucesivamente
las capas de pintura necesarias para cumplir con la especificación. Estas capas deberán fusionarse
a la capa final de las áreas circundantes.
e) Superficies Metálicas en Contacto con Concreto
Las superficies metálicas que estarán en contacto con concreto deberán ser arenadas al metal
blanco, pudiendo tener como protección única el imprimante.
f) Sistema Alquídico
Se usará un sistema alquídico aplicado de acuerdo a las recomendaciones del Fabricante y con la
siguiente secuencia:
- Limpieza: De acuerdo a lo indicado en el numeral 5.
- Base alquídico: Una mano de base anticorrosiva aplicada de acuerdo a las instrucciones del
Fabricante, con un espesor mínimo de 50 micrones.
- Acabado: Dos manos de esmalte alquídico aplicadas de acuerdo a las instrucciones del
Fabricante. El imprimante y una mano de acabado podrán hacerse en taller. La segunda mano
deberá aplicarse en sitio, después de haber reparado los daños ocurridos en el transporte y/o en
77
las zonas de soldadura en obra, mediante el proceso completo detallado en el numeral 6.4. El
espesor total mínimo del acabado será de 75 micrones.
5.2.11 MONTAJE
a) Consideraciones Generales
El Contratista de las Estructuras Metálicas deberá efectuar el montaje de las misma preservando el
orden y la limpieza, contando con las instalaciones provisionales requeridas para este fin y con los
equipos adecuados para efectuar las maniobras que aseguren la ejecución del montaje en
concordancia con las buenas práctica de la Ingeniería.
El Contratista deberá designar un Ingeniero Responsable del Montaje, además del personal, de todo
nivel, debidamente calificado y con experiencia para la ejecución de este tipo de trabajos.
Previamente las estructuras y elementos fabricados deberán haber sido marcados para permitir su
identificación y transportados adecuadamente, cuidando de no deformarlos ni dañarlos. Llegados a
Obra, las estructuras y sus elementos de conexión deberán ser almacenados ordenadamente en un
ambiente designado para tal fin, que permita un acceso rápido y les de un grado de protección
contra la lluvia, el sol y el polvo.
b) Recepción de los materiales
El Contratista debe revisar, antes del montaje, cada uno de los embarques de materiales que llegan a
la obra. Si se detecta que algunos de los materiales que arriban a obra se encuentran dañados, lo
informará de inmediato a la Supervisión, el que debe decidir si es posible rehabilitarlos en el sitio o
deben ser devueltos para su reposición. Debe proveerse arriostamientos temporales cuando sea
necesario para resistir las cargas impuestas por las operaciones de transporte y montaje.
c) Instalación de los pernos de anclaje
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Las tolerancias en su ubicación respecto de lo indicado en los Planos de Montaje no será mayor
que:
a. 1/8” entre centros de cualesquiera dos pernos dentro de un grupo de pernos de anclaje.
b. 1/4” entre centros de grupos de pernos de anclaje adyacentes.
c. 1/2” para el nivel del extremo superior de los pernos de anclaje.
d) Instalación de los pernos de la estructura
Los pernos estarán provistos de tuerca y arandela plana. En aquellas conexiones donde las
superficies exteriores de los elementos conectados no son perpendiculares al eje del perno, deberán
usarse arandelas biseladas. Las parte roscada del perno no debería estar incluida, preferiblemente,
en el plano de corte de los elementos que conectan. Las llaves de tuercas utilizadas para la
instalación de los pernos deben ser de las dimensiones precisas para no producir daños en la cabeza
o la tuerca de los pernos.
e) Tolerancias de montaje
Los elementos verticales de la estructura, o columnas, se consideran aplomados si la desviación de
su eje de trabajo respecto a la línea de plomo no excede 1:500.
El nivel de elementos conectados a columnas es considerado aceptable si la distancia desde el punto
de trabajo del elemento al nivel superior de empalme de la columna no se desvía más que 3/16” (4.5
mm) ni menos que 5/16” (8.0 mm) que la distancia especificada en los planos.
Cualquier elemento se considerará aplomado, nivelado y alineado si la variación angular de su eje
de trabajo respecto al alineamiento indicado en los planos no excede 1:500.
f) Soldadura en Obra
El procedimiento de ejecución de las soldaduras de campo debe ser tal, que se minimicen las
deformaciones y distorsiones del elemento que se está soldando.
79
El tamaño de las soldaduras debe ser regular, su apariencia limpia y debe estar libre de grietas,
porosidades ni exhibir inadecuada penetración o fusión incompleta. Una vez ejecutada la
soldadura, deberán eliminarse las partículas sueltas, escoria u óxido procediéndose a la aplicación
de una mano de pintura anticorrosiva.
Antes de proceder a soldar, se removerá con cepillo de alambre, toda capa de pintura en las
superficies para soldar y adyacentes, se limpiara cuidadosamente toda el área inmediatamente antes
de soldar. Terminada la operación de soldadura, se limpiará el área y se pintará de acuerdo al
procedimiento indicado en el acápite de pintura.
g) Pintura de Resane
Una vez que el montaje ha sido concluido, se resanará o se repintará las zonas dañadas de la
superficie de pintura. Previamente se eliminarán el polvo, la suciedad o cualquier materia extraña
que se haya acumulado durante el período de montaje como resultado de los trabajo y la exposición
a la intemperie. Se aplicarán dos (02) manos de pintura de acabado sobre el área dañada consistente
en un esmalte alquídico, compatible y de la misma marca de la base.
h) Seguridad, Limpieza, Orden, Higiene y Medio Ambiente
Es obligación del Contratista de las Estructuras Metálicas efectuar los trabajos preservando la
debida seguridad a las personas, equipos, bienes propios y de terceros y a la propiedad pública, así
como manteniendo adecuada limpieza y orden en la ejecución de los mismos, especialmente
durante el desarrollo de los trabajos en el sitio de la Obra.
Durante la ejecución de los trabajos en Obra, todo el personal del Contratista de las Estructuras
Metálicas deberá contar con los implementos de seguridad requeridos para este tipo de trabajos, sin
limitación alguna, como por ejemplo cascos, botas con punteras de acero, caretas de soldar, anteojos
para esmerilar, cinturones de seguridad, cabos, etc. Igualmente todas sus herramientas, implementos
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y equipos deben ser seguros y perfectamente adecuados para estos trabajos, particularmente los
andamios, escaleras, pasarelas, equipos de oxicorte, etc. Particular atención merecen los equipos y
materiales que puedan derivar en situaciones de incendio o explosión, como por ejemplo:
combustibles y lubricantes, oxígeno, acetileno, acetogen y similares, siendo obligación prioritaria
preservarlos y guardarlos correctamente.Es obligación del Constratista de las Estructuras Metálicas
efectuar diariamente la limpieza del área de trabajo a su cargo y mantener los materiales, equipos,
implementos, herramientas, etc. en perfecto orden. Periódicamente deberá eliminar los desechos,
basuras, retazos y desperdicios que hubiere, para lo cual previamente los debe haber acomodado en
un lugar pre-establecido. La Supervisión tomará la debida nota de lo dispuesto en el presente
numeral, dictando las medidas de control y correctivas que fueran necesarias.
5.2.12 PANELES DE TECHOS PRECOR
a) Materiales
Para el sistema de cubiertas:
Acero zincalum pre-pintado de perfil trapezoidal (TR-4).
Las láminas serán de acero zincalum de 0.5 mm de espesor, clase AZ55 (165 gr/m2), según
ASTM A792, grado 33 (Fy=2,320 kg/cm2).
El sistema de pintura será del tipo que se aplica sobre el substrato de acero mediante el proceso
de pintado continuo de bobinas. La pintura sobre la cara expuesta de la lámina será electrostática
en polvo, compuesta de resinas poliester TGIC, con un espesor seco de 50 micrones. La pintura
en la trascara, en contacto con el poliuretano será poliester líquida, con un espesor seco de 12
micrones mínimo.
81
b) Planos de Instalación
El Contratista de Instalaciones preparará planos detallados de la instalación de los techos, fachadas
y tabiquerías. Estos planos mostrarán el tipo, longitud y posición de los paneles en cada sector de la
edificación, así como el tipo de conectores y su ubicación.
Asimismo deberán indicar el tipo de accesorios, remates y tapajuntas, el tipo de sellos y cualquier
otro detalle requerido para garantizar una instalación adecuada y hermética del sistema de
revestimiento.
c) Transporte, Almacenamiento e Instalación
Los paneles deben transportarse y manipularse cuidadosamente de acuerdo a las recomendaciones
del fabricante, con el objeto de evitar torceduras, rayaduras, quiebres y/o abollamientos, cualquiera
de los cuales será materia de rechazo por parte de la Supervisión.
Los paneles serán almacenados en obra en un lugar seco, de fácil acceso y que proporcione un
adecuado grado de protección contra la lluvia, el sol y el polvo.
Los paneles de cubierta y cerramientos se instalarán y sellarán de acuerdo a las recomendaciones
del fabricante y como se indique en los planos de instalación de las coberturas. Los paneles vienen
provistos de una película plástica de protección de 40 micrones de espesor, aplicada sobre la cara
expuesta. Esta película protege a la pintura de rayaduras y de la impregnación de suciedad, tierra
y/o grasa que podría producirse durante la instalación. Por lo tanto la película no deberá removerse
hasta que los trabajos de montaje y fijación de los paneles hayan concluído, excepto en aquellas
partes donde su posterior remoción sería imposible, por ejemplo en los traslapes.
Los trabajos de habilitación (recortes, perforaciones, entalles, etc.) que fueran necesarios, deberán
ser ejecutados con el mayor cuidado y pulcritud a fín de obtener un resultado de la mayor calidad.
En caso de dudas sobre la secuencia de montaje, procedimiento de instalación, tipo y cantidad de
fijaciones, etc., el instalador debe consultar con la Supervisión y/o el Proyectista. Todo material
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dañado ó que resulte con imperfecciones visibles como consecuencia de una deficiente labor de
habilitación y/o montaje será repuesto por el Contratista a su costo.
d) Hojalatería
Todos los accesorios, remates y tapajuntas requeridos para la completa y apropiada terminación de
los revestimientos y techos serán fabricados con el mismo material que el utilizado para los paneles.
En general el espesor mínimo de lámina será de 0.8 mm para accesorios exteriores y de 0.5 mm
para accesorios interiores.
Las características dimensionales, cantidades, ubicación y tipo de fijación correspondiente a cada
pieza de hojalatería son los indicados en los planos de instalación de las coberturas. Tal como se
especificó para los paneles, también en el caso de la hojalatería, y aquí con mayor razón, el
Contratista deberá garantizar un trabajo de la mayor exactitud y pulcritud.
Cualquier tipo de imperfección visible será motivo de rechazo por parte de la Supervisión,
corriendo la reposición de las piezas observadas por cuenta del Contratista.
e) Elementos de Fijación
Los paneles y accesorios del Proyecto se fijarán mediante el uso de tornillos auto perforantes.
Los tornillos auto perforantes serán del tipo “estándar” de HILTI con recubrimiento de zinc/cromo.
Todos los tornillos estarán provistos de arandela de neoprene y su instalación se efectuará con
atornilladoras eléctricas calibradas para proporcionar el torque y la profundidad de colocación
adecuadas.
83
5.3 PRESUPUESTOPresupuesto
Presupuesto QUINTO PISO LABORATORIOS DE LA FIEESubpresupuesto ESTRUCTURASLugar BELLAVISTA-CALLAO - LIMA Costo al 04/12/2011Item Descripción Und. Metrado Precio S/. Parcial S/.01 OBRAS PRELIMINARES 3,720.08
01.01 TRAZO DURANTE LA EJECUCION DE LA OBRA m2 965.25 2.30 2,220.08
01.02 DEMOLICION DE CONSTRUCCION EXISTENTE glb 1.00 1,500.00 1,500.00
02 OBRAS PROVISIONALES 8,200.00
02.01 CONTENEDOR OFICINA mes 4.00 350.00 1,400.00
02.02 CONTENEDOR ALMACEN mes 4.00 350.00 1,400.00
02.03 CONTENEDOR INODOROS, LAVATORIOS mes 4.00 350.00 1,400.00
02.04 GUARDIANIA PARA LA OBRA est 1.00 4,000.00 4,000.00
03 MOVIMIENTO DE TIERRAS 3,341.13
03.01 EXCAVACION DE ZANJAS PARA CIMIENTOS m3 69.18 28.17 1,948.80
03.02 RELLENO COMPACTADO CON MATERIAL PROPIO m3 86.48 16.10 1,392.33
04 CONCRETO SIMPLE 495.28
04.01 CONCRETO EN FALSOPISO MEZCLA 1:8 CEMENTO-HORMIGONE=4" m2 14.86 30.47 452.78
04.02 ACABADO FROTACHADO m2 14.86 2.86 42.50
05 OBRAS CONCRETO ARMADO 4,184.74
05.01 ZAPATA CONCRETO ARMADO
05.02 CONCRETO PARA ZAPATAS f'c=210 kg/cm2 m3 13.29 283.43 3,766.78
05.03 ENCOFRADO DE ZAPATAS m2 17.71 23.60 417.96
06 MUROS DE CONCRETO ARMADO 166,378.80
06.01 CONCRETO F'C =210 KG/CM2 PLACAS m3 148.37 440.31 65,328.79
06.02 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO NORMAL m2 428.04 67.59 28,931.22
06.03 ACERO fy=4200 kg/cm2 GRADO 60 kg 8,803.89 3.86 33,983.02
06.04 LOSAS ALIGERADAS (REFORZAMIENTO) 18,697.12
06.04.01 CONCRETO EN LOSAS ALIGERADAS f'c=210 kg/cm2 m3 45.47 329.72 14,992.37
06.04.02 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO NORMAL EN LOSASALIGERADAS m2 7.06 70.13 495.12
06.04.03 ACERO fy=4200 kg/cm2 GRADO 60 kg 831.51 3.86 3,209.63
06.05 ESCALERAS 19,438.65
06.05.01 CONCRETO EN ESCALERAS f'c=210 kg/cm2 m3 14.53 407.40 5,919.52
06.05.02 ENCOFRADO Y DESENCOFRADO NORMAL EN ESCALERAS m2 64.05 99.93 6,400.52
06.05.03 ACERO fy=4200 kg/cm2 GRADO 60 kg 1,844.20 3.86 7,118.61
07 ESTRUCTURAS METALICAS 275,613.13
07.01 COLUMNA TUB 12X6X1/4 kg 6,511.95 7.98 51,965.36
07.02 VIGA TUB 12X6X1/4 kg 6,217.89 7.98 49,618.76
07.03 VIGA TUB 14X6X1/4 kg 3,382.69 7.98 26,993.87
07.04 VIGA TUB 14X6X1/8 kg 494.55 7.98 3,946.51
07.05 VIGA TUB 10X6X1/8 kg 494.55 7.98 3,946.51
07.06 ARRIOSTRE TUB6X4X1/4 kg 2,971.35 7.98 23,711.37
07.07 VIGUETA TUB 6X4X1/8 kg 6,288.03 7.98 50,178.48
07.08 IZAMIENTO DE ELEMENTOS METALICOS est 1.00 5,000.00 5,000.00
07.09 PERNOS DE ANCLAJE A307-5/8 u 312.00 25.93 8,090.16
07.10 PANELES DE TECHO PRECOR TR4, 0.5MM m2 965.25 54.04 52,162.11
Costo Directo 461,933.16
84
GASTOS GENERALES 69,289.97
UTILIDAD 10% 46,193.32
-------------------SUB TOTAL 577,416.45
IMPUESTO GENERAL A LAS VENTAS (19%) 103,934.96
===========TOTAL PRESUPUESTO 681,351.41
SON : SEISCIENTOS OCHENTIUN MIL TRESCIENTOS CINCUENTIUNO Y 41/100 NUEVOS SOLES
5.4 FORMULA POLINOMICA
Monomio Factor % Símbolo IU Descripción IU CodIndiceUnificadoME 0.057 100.000 M 48 MAQUINARIA Y EQUIPO NACIONAL 48AC 0.065 100.000 A 03 ACERO DE CONSTRUCCION CORRUGADO 03C 0.071 100.000 C 21 CEMENTO PORTLAND TIPO I 21
MO 0.220 100.000 M 47 MANO DE OBRA 47PA 0.265 100.000 P 51 PERFIL DE ACERO 51
IG 0.322 100.000 I 39 INDICE GENERAL DE PRECIOS ALCONSUMIDOR 39
MOr
MOo
Ar
Ao
IGr
IGo
Dr
Do
ACr
ACo
MEr
MEok
5.5 CRONOGRAMA DE EJECUCION DE OBRA
CRONOGRAMA MANO DE OBRAProyecto: ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL SISMO RESISTENTE PABELLON DE LABORATORIOS
DE LA FIEE CON FINES DEL QUINTO PISO
Ubicacion: Av. Juan Pablo II Nº 306
Fecha DIC. 2011
DESCRIPCION MES 1 MES 2 MES 3 MES 7 SUB TOTALObras preliminares 2604.06 372.01 372.01 372.01 3720.08Obras provisionales 8200.00 8200.00Movimiento de tierras 3341.13 3,341.13Concreto Simple 297.168 198.112 495.28Concreto Armado 85281.77 85281.77 170563.54Estructuras metalicas 137806.565 137806.565 275613.13COSTO DIRECTO 99724.12 85653.78 138178.57 138376.69 461933.16UTILIDAD 10% 9972.41 8565.38 13817.86 13837.67 46193.32GASTOS GENERALES 15% 14958.62 12848.07 20726.79 20756.50 69289.97SUB TOTAL 124655.16 107067.22 172723.22 172970.86 577416.45I.G.V 18% 22437.93 19272.10 31090.18 31134.75 103934.96
TOTAL 147093.08 126339.32 203813.40 204105.61 681351.41AVANCE EN % 21.59% 18.54% 29.91% 29.96% 100.00%
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VI.- RESULTADOS
De todos los resultados obtenidos tablas Tabla 3.1: Desplazamientos y desplazamiento lateral de
entre piso en la dirección X-X, Tabla 3.2: Desplazamientos y desplazamiento lateral de entre piso
en la dirección Y-Y, Tabla 3.3: Cortante dinamico, Tabla 3.4: Cortante estatico, Tabla 3.5:
Cortante dinamico amplificado al 80% del estatico, Tabla 3.6: Sistema Estructural de la
edificación,Tabla 3.7: Resultados del diseño de Muros de corte, Tabla 3.8: Resultados del diseño
de Columnas de acero, Tabla 3.9: Resultados del diseño de Vigas de acero, Tabla 3.10:
Resultados del rediseño de Vigas de concreto cuarto piso. Se puede afirmar que es posible
aumentar un nivel más al edificio del pabellón de laboratorios de la FIEE, con Pórticos de
Acero sobre la base de los cálculos antes efectuados, en lo que respecta a los diseños de los
nuevos elementos y rediseño de los elementos ya construidos.
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VII.- DISCUSIÓN
- Como primera opción se ha preferido analizar y diseñar el quinto piso con estructura Pórticos de
Concreto armado sin embargo al efectuar la comprobación de la cimentación esta necesita
ampliar el área de cimentación lo que se traduciría en mayores costos para la obra, como
consecuencia se ha buscado una solución de una estructura más liviana, siendo la de Pórticos con
perfiles de acero, encontrándose que este tipo de estructura es menos pesada y por consiguiente
no es necesario aumentar el área de cimentación.
- La edificación construida actualmente y de cuatro niveles más sótano, fue diseñado con la
Norma Técnica de edificaciones E.360 anterior publicada en el año de 1977, en los que los
requerimientos sísmicos para las edificaciones eran menores, motivo por el cual al tratar de
construir un quinto piso se ha efectuado la actualización con la nueva norma publicado en el año
2006-2009, la que se traduce con la construcción de muros de corte 02 Muros de corte en la
dirección X-X y 02 en la dirección Y-Y, Dichos muros de corte rigidizan la edificación y
mejoran el comportamiento frente a un sismo.
7.1 CONCLUSIONES
1.- Del análisis estructural Sismo resistente, podemos ver los resultados de los valores respecto a
los máximos desplazamientos y máximos desplazamientos relativos de entre piso tabla 3.1 y
tabla 3.2, se puede afirmar que es posible construir un piso más; además se observa que los
valores de los desplazamientos relativos de entre piso se encuentra por debajo del límite dado
por el Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma Sismorresistente E030 Para Estructuras
de concreto armado, o sea menor de 0.007 y menor de 0.01 para estructuras de acero en el
ultimo nivel.
2.- Respecto a la solución más económica se puede decir lo siguiente:
- Costo concreto armado +198.42dolare/m2*950m2*2.70 = S/508,947.30Quinientos ocho mil novecientos cuarenta siete y 30/100Nuevos soles
- Costo Pórticos de Perfiles de acero = S/681,351.41
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Seiscientos ochenta y un mil trecientos cincuenta y un y 41/100 nuevossoles.
La construcción con Pórticos de perfiles de hacer resulta ser más cara aparentemente
en un 34%, sin embargo en el caso de diseñar con concreto armado, los costos de
agrandar el tamaño de la cimentación por problemas del peso estarían en el mismo
orden.
3.- Como se ha podido verificar el esfuerzo que trasmite el suelo a la estructura es menor de 1.20
kg /cm2, aun aumentando un nivel más a la edificación.
4.- En lo que corresponde a la losa aligerada del techo del cuarto nivel, es necesario
agregar concreto f’c = 210 Kg/cm2 en una altura de 5 cm. En todo lo que corresponde
a al techo al cual se le debe agregar acero negativo en cada vigueta cuyas
dimensiones se encuentran indicadas en los planos; dicho incremento de concreto en la
altura de la losa aligerada, soluciona el déficit de esfuerzo cortante en la losa aligerada
sobre todo en los corredores, lo que impide que se efectué incremento del ancho de
vigueta.
5.- Como se puede apreciar se utilizó las matemáticas y la Física como herramientas
para analizar primero y con los valores obtenidos de este diseñar los elementos
estructurales que interviene en la misma.
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6.- Se ha analizado dos materiales de construcción el concreto armado que es pesado y
los pórticos de acero con perfiles que es una estructura más liviana , de las dos se ha
escogido la más conveniente técnico económicamente, que en este caso es la pórticos
con perfiles de Acero.
7.2 RECOMENDACIONES
- Es necesario levantar la altura de la losa aligerada en el techo del cuarto nivel con concreto
armado f’c= 210 Kg/cm2 en 5 cm. En el cual se ha de introducir una varilla de acero de 3/8”
de longitud indicado en los planos.
- Se recomienda construir los muros de corte en las dos direcciones con la finalidad que el
edificio se comporte de mejor manera ante los sismos.
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VIII.-REFERENCIALES
8.1 BIBLIOGRAFÍA
[1] San Bartolomé, Ángel. ANALISIS DE EDIFICIOS, Lima: Fondo Editorial de la
Universidad Católica del Perú, Primera Edición, 1998.
[2] Ortega García Juan, MANUAL DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO, Lima:
Editorial CAPECO, Tercera Edición, 1987.
[3] Popov P. Egor. MECANICA DE MATERIALES, México D. F: Editorial Limusa, S.A. de
C.V. Grupo Noriega Editores, Tomo I, Quinta Reimpresión, 1995.
[4] Harmsen, Teodoro E.,J. DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO,
Lima: Fondo Editorial de la Universidad Católica del Perú, Segunda Sedición, 2,000.
[5] P. Laible Jeffrey. ANALISIS ESTRUCTURAL, México: McGRAW- HILL S.A, primera
edición, 1992.
[6] Wakabayashi, Minoru, Martínez Romero Enique: DISEÑO DE ESTRUCTURAS
SISMORRESISTENTES, México: Mc. GRAW-HILL/ Interamericana de México, S.A. de
C. V. 1990.
[7] Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento. REGLAMENTO NACIONAL DE
EDIFICACIONES, Lima: Tercera Edición, Megabyte sac. Lima 2010.
[8] H. Nilson, Arthur. DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO, Santafé de Bogota,
Colombia: Mc.GRAW-HILL INTERAMERICANA, Duodécima edición, S.A. 1,999.
[9] .Bedford, Anthony y Lichti, Kenneth M. MECANICA DE MATERIALES, Bogota, :
Prentice Hall, Primera edición, 2002.
[10] Blanco Blasco, Antonio. ESTRUCTURACION Y DISEÑO DE EDIFICACIONES DE
CONCRETO ARMADO, Lima: Colegio de Ingenieros del Perú, segunda Edición, 1994.
[11] Morales Morales, Roberto. DISEÑO EN CONCRETO ARMADO, Lima: Fondo Editorial
ICG, Tercera Edición, 2006.
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IX.-APENDICE
Los máximos desplazamientos se calculan con la finalidad de verificar los máximos
desplazamientos relativos de entre piso, que puede tener la estructura y de esta forma
controlarlos, verificando que la estructura no se deformará en forma excesiva.
Tabla 3.1: Desplazamientos y desplazamiento lateral de entre piso en la dirección X-X
(Elaborada `por el autor)
El máximo desplazamiento en la dirección X-X es de 0.009495x0.75x7=4.98cm
Se observa que el máximo desplazamiento lateral de entre piso en la dirección X-X, es igual a
0.00075 y se presenta en el cuarto piso, esta distorsión multiplicada por 0.75x7x0.00075==.0049
y que es menor de 0.007 por lo que es conforme.
Tabla 3.2: Desplazamientos y desplazamiento lateral de entre piso en la dirección Y-Y
(Elaborada `por el autor)
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El máximo desplazamiento en la dirección Y-Y es de 0.0082x0.75x7=4.30 cm
Se observa que el máximo desplazamiento lateral de entre piso en la dirección Y-Y, es igual a
0.000648 y se presenta en el cuarto piso, esta distorsión multiplicada por
0.75x7x0.000613=0.0034 que es menor que 0.007, que indica que es conforme.
Se observa que los valores de los desplazamientos laterales máximos de entre piso están por
debajo del límite dado por la Norma Para Estructuras de concreto armado, o sea menor de 0.007;
La estructura cumple con las disposiciones referentes a las distorsiones de entre piso.
Para poder encontrar estos valores satisfactorios se ha tenido que reforzar la estructura desde el
semisótano hasta el cuarto nivel con muros de corte en las Direcciones X-X y Y-Y
c) Determinación del coeficiente de reducción sísmica.-
Al plantear la estructura se supuso un coeficiente de reducción x = 6 en la dirección X y
y = 7 en la dirección Y. Luego al realizar el análisis, se obtiene el porcentaje de fuerza
cortante basal tomado por los muros, tal como se aprecia en el siguiente tabla.
V total V muros %TOMADO SISTEMAton ton MUROS ESTRUCTURAL
V XX 1617.36 1454.31 90.00MUROS DE CONCRETOARMADO
V YY 1386.31 8888.82 64.11 DUAL
Tabla 3.6: Sistema Estructural de la edificación.
(Elaborada `por el autor)
Con lo que queda confirmado que en la direccion XX el Sitema Estructural es de Concreto
Armado de Muros Estructurales y e la direcion YY el sistema es de Concreto Armado Dual
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X.-ANEXOS
