Memoria de calculo

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Memoria de Cálculo unidad habitacional calle Pirul 805, Fraccionamiento Privadas de Anáhuac, Escobedo, N.L. Hoja 1 de 32

LIC. JESUS DAVID MENDIOLA HERNANDEZ MUNICIPIO DE GENERAL Cerrada del Pirul 805, ESCOBEDO, NUEVO LEON Fraccionamiento Privadas de Anáhuac Juárez No. 100 Escobedo, Nuevo León Colonia Centro Tel: 14-04-07-52 Escobedo, Nuevo León Cel: 81-14-96-37-51 email: [email protected]

En atención a su amable solicitud le presentamos el dictamen y análisis estructural de la unidad habitacional ubicada en cerrada del Pirul 805, Fraccionamiento cerradas de Anáhuac, en Escobedo, Nuevo León. Esperando haber interpretado correctamente sus necesidades, quedamos a sus órdenes para cualquier aclaración que considere necesaria.

Atentamente

“ALERE FLAMMAM VERITATIS”

Cd. Universitaria, 12 de Agosto del 2015

DR. JORGE H. CHÁVEZ GÓMEZ

Jefe del Departamento de Ingeniería Estructural y

Peritajes.

ING. GUILLERMO E. MENDOZA LEAL

Auxiliar de ingeniería estructural

Código: FOR-SDP-62; Revisión: 07

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MEMORIA DE CÁLCULO

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CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Descripción del proyecto. 1.2. Consideraciones y criterios. 1.3. Calidad de materiales. 2. REVISIÓN DE LA CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL 3. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL POR CARGAS GRAVITACIONALES Introducción. 3.1. Definición de casos de cargas y combinaciones. 3.2. Análisis de cargas unitarias. 3.3. Análisis estructural. 3.3.1. Asignación de cargas externas. 3.3.2. Resultados del análisis. 3.4. Diseño estructural Conclusiones. Anexos

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1. INTRODUCCIÓN.

1.1. Descripción del proyecto

Mediante el proceso establecido en este trabajo, se realizará una revisión analítica de la unidad habitacional que tiene como propietario el Lic. David Mendiola para determinar las razones de las fallas de esta unidad y su corrección. La unidad habitacional se encuentra ubicado en la calle Pirul # 805 en Escobedo, N. L., México. La construcción está conformada por dos niveles, Planta Baja (Niv.1) y Planta alta (Niv. 2). De acuerdo a los planos proporcionados tenemos lo siguiente:

La cubierta y la losa de entrepiso están compuestas por losas nervadas en una dirección. La estabilidad global de la unidad habitacional es proporcionada por marcos de concreto reforzado, compuestos por vigas. Para transmitir las cargas al suelo, se utiliza un sistema de cimentación compuesto por pilotes y zapatas aisladas.

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1.2. Consideraciones y criterios 1.2.1. Software de análisis. Para llevar a cabo una ingeniería estructural de mayor precisión y rapidez es importante el uso de herramientas computacionales. Para el presente trabajo y en caso de requerirse, por sus características se utiliza el software de análisis y diseño estructural STAAD.Pro V8i. Con ayuda del programa descrito se desarrollará el análisis estructural considerando lo siguiente:

1.2.2. Diseño. Todo elemento estructural de concreto reforzado se diseñara siguiendo las recomendaciones dispuestas en el ACI 318. En caso de requerirse, la revisión de la capacidad de los elementos de acero hace uso de los criterios de diseño del AISC-LRFD-2010. 1.2.3. Estudio de cargas externas. Para el estudio de las cargas gravitacionales (muertas y vivas) se utilizarán las recomendaciones del Reglamento de construcción del estado de Nuevo León. No se realizara análisis por viento debido a que se considera que la estructura está teniendo asentamientos o fallas en las trabes de cimentación. El estudio sísmico no se analiza para este caso. 1.2.4. Combinaciones de carga. Debido al empleo de reglamentos americanos y mexicanos, las combinaciones de carga se construirán siguiendo las recomendaciones de lo establecido para las condiciones geográficas de México.

1.3. Calidad de materiales. Para llevar a cabo la revisión analítica estructural, se recabaron datos de los documentos otorgados tales como memorias de cálculo, resultados de muestras y planos estructurales resultando en lo siguiente.

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2. REVISIÓN DE LA CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL.

Todo el estudio se realizara conforme a un análisis estático de la estructura, y se consideraran las cargas de servicio de la unidad habitacional. Se utilizaran las combinaciones de acuerdo a la normativa mexicana en la región que se encuentra situada esta unidad, debido a que se encuentra en la ciudad de monterrey y sus alrededores, se utilizara el ACI-318.

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3. ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL POR CARGAS GRAVITACIONALES.

Introducción Para llevar a cabo un análisis que permita prever el comportamiento estructural del edificio, se procedió a construir un modelo matemático tridimensional para involucrar la participación de cada uno de los elementos estructurales. El modelo de la Figura 3.1 involucra el arreglo del sistema de marcos tridimensionales de concreto. Las características geométricas y calidad de material de las secciones estructurales se presentan en el apartado de los detalles estructurales.

Figura 3.1. Modelo Matemático 3D Completo en Software STAAD.Pro.

El análisis es realizado para la condición de un material elástico y para una geometría lineal del sistema estructural.

3.1. Definición de casos de cargas y combinaciones.

Casos de cargas por unidad área Pp: Peso propio. Wm1: Carga muerta en azotea Wm2: Carga muerta en entrepiso. Wm3: Carga muerta en planta baja Wvm1: Carga viva máxima en azotea 100 kg/m2 Wvm2: Carga viva máxima en entrepiso 170 Wvm3: Carga viva máxima en planta baja 170

Casos de cargas por unidad de longitud Mampostería: 131.5 kg/m

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Combinaciones de carga De acuerdo al ACI

1.4 (Pp+Wm1+Wm2+Wm3) 1.4 (Pp+Wm1+Wm2+Wm3) + 1.6 (Wvm1+Wvm2+Wvm3) 1.2 (Pp+Wm1+Wm2+Wm3) + 1.0 (Wvm1+Wvm2+Wvm3) 1.2 (Pp+Wm1+Wm2+Wm3) 0.9 (Pp+Wm1+Wm2+Wm3)

3.2. Análisis de carga unitarias. Por unidad de área (kg/m2)

Cargas

Carga muerta e (m)

Pe (kg/m3)

total (kg/m2)

1.- losa en azotea 0.15 1000 150 2.- losa de entrepiso 0.15 1000 150 3.- losa de planta baja 0.1 2400 240 4.- extras

50

carga viva 1.- losa en azotea

100 2.- losa de entrepiso

170 2.- losa de planta baja

170

Por unidad de longitud (kg/m)

kg/m2 muro de block por metro lineal

315

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3.3. Análisis estructural.

3.3.1 Asignación de cargas externas como casos de cargas.

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3.3.2 Resultados del análisis

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Los desplazamientos en los nodos son muy pequeños para considerarse que la estructura de la unidad habitacional este en problemas, ya que según los resultados el máximo desplazamiento de nudos esta en 5.6 milímetros, lo cual es despreciable según el reglamento del ACI. En lo que respecta a deflexiones en vigas, todas están dentro del rango de L/240 según el reglamento. En cuanto a la cimentación, se obtuvieron los siguientes resultados de acuerdo a las cargas de servicio y no al análisis por diseño:

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Para lo cual se hizo un estudio de mecánica de suelos para ver la capacidad admisible del suelo en el cual se encuentra la unidad. En este estudio se obtuvo el resultado de que el área de los pilotes es menor a la requerida para poder soportar la estructura, esto causa grandes asentamientos en la estructura y fallas en los muros de mampostería.

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Conclusiones

De acuerdo a los resultados de los esfuerzos en el suelo y los resultados de la mecánica de suelos, la cimentación está teniendo asentamientos (ver anexo 1). Estos deben de ser resueltos mediante una nueva distribución de cargas en la cimentación (anexo 2, 3 y 4), obteniendo así anchos más grandes en la zapatas e incluso hacer la cimentación corrida que puedan distribuir los esfuerzos en el suelo, de manera que esta nueva distribución de una mejor estabilidad a la unidad habitacional. También unas nuevas trabes de cimentación (anexo 5) que trabajen de forma independiente y puedan distribuir las cargas que soportaran a la nueva cimentación corrida. También de acuerdo a los resultados obtenidos en el software se están teniendo desplazamientos considerables en la cimentación de la parte frontal de la unidad habitacional lo cual se considera una nueva trabe de liga que pueda absorber estos desplazamientos. (Anexo 6). Debido a que debe haber instalaciones que de acuerdo a los planos estarán en los sitios de la obra, estas deben de reubicarse para que no queden en la nueva estructura. Con esta nueva estructuración de la unidad habitacional se garantiza que no tendrá problemas de asentamientos y trabajara de forma correcta.

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Anexos Anexo 1 En la estructura original y con los planos de esta, la cimentación esta hecha de pilotes con diámetro de 30cm, considerando que el esfuerzo permisible en el suelo y los estudios de las reacciones del suelo que se obtuvieron en el análisis estructural se tiene lo siguiente:

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En el estudio de mecánica de suelos se obtuvo un valor aproximado de 0.6 kg/cm2 de capacidad de carga del suelo, con estos datos podemos considerar lo siguiente: Esfuerzo q = fuerza/área Donde q es la capacidad que debe tener el suelo para resistir la fuerza que se aplica a este. Despejando la fuerza tenemos: Fuerza = q x área Fuerza = 424 kg De acuerdo a este resultado no soporta ni la más pequeña carga de reacción en el suelo, por lo que se debe realizar una nueva cimentación que pueda distribuir estas cargas en el suelo.

Anexo 2

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De acuerdo a la construcción y para fines prácticos, se diseña una cimentación de concreto ciclópeo de acuerdo a los resultados obtenidos y con la mayor carga en la cimentación. Se considera un ancho en la cimentación corrida de concreto ciclópeo de 95cm.

Debido al factor 1.4 que se realiza en esta cimentación, se propondrá el esfuerzo q como el esfuerzo resultante de esta este análisis.

Esfuerzo q = fuerza W= 8754 kg

area area = 12600 cm2

q =

fuerza es equivalente al peso de la estructura de soporte (W)

area corresponde al ancho B de la cimentacion

qR >= qu qR =

qR el valor de la resistencia del terreno

qu es el valor de esfuerzo ultimo

1.4 W (fuerza)

1.0 x Bqu = qu = 0.97

DISEÑO DE CIMENTACION DE MAMPOSTERIA

0.69 kg/cm2

0.6 kg/cm2

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Anexo 3 También se rediseñan las zapatas debido a que las cargas que actúan sobre estas es mayor de lo que las zapatas actuales pueden resistir. Estas también se diseñan con la carga máxima que se tiene en los dos pedestales que se ubican.

Analisis de zapata

DISEÑO DE ZAPATAS

concreto construido en

sitio:

Recubrimiento del

concreto

D

d

concreto colado en suelo y expuesto permanentemente

a el

7.5 cm

25 cm

17.5 cm

0

0

0.5 kg/cm2

0

PU

aislada

250 kg/cm2

4200 kg/cm2

0

0

22000 kg

TIPO DE ZAPATA

f'c CONCRETO

fy ACERO

CARGA MUERTA

CARGA VIVA

Fx

2400 kg/m3

200 cm

50 cm

0.85

Mz

Ф

b

Dm

Wconc

Ws

qa

DATOS DEL DISEÑO:

𝛷 : 0.85

Mz: 540000 kg cm

qa: 2 kg/cm2

b: 30 cm

Ws: 0.001601845 kg/cm3

Wconc: 2400 kg/m3

Dm : 150 cm

fy (ACERO): 4200 kg/cm2

Pu: 117616 kg

Fx: 0 kg

79616 kg

38000 kg

CARGA MUERTA:

CARGA VIVA:

TIPO DE ZAPATA: AISLADA

f´c (CONCRETO): 250 kg/cm2Pu

Fx

Mz

qa

WsDm

b

Analisis de Zapata

7.5 cm

20 cm

12.5 cm

Presion efectiva del suelo qe area requrida A

qe = 1.74376 cm2 A requerida =

Utilice una zapata de:

259.71 cm x 259.71 cm

2.60 m x 2.60 m

Presion de apoyo para el diseño por resistencia

qu = 2.61 kg/cm2

Peralte requerido para el cortante de penetracion o en 2 direcciones

bo = 170 cm

Vu2 =

d = 72.40 cm > 12.5 cm

176,062.40 kg

concreto construido en

sitio =

D =

d =

concreto colocado contra suelo y expuesto permanentemente a el

recubrimiento de

concreto=

= 67449.64 cm2

= 6.74 m2 en m (Area final)

en cm (Area final)

67449.6 cm2

qe a - wconc - ws

l

d

a

d

D

qu

bo

d+b

vu2

d

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presion efectiva del suelo qe area requerida

qe= qa-Wconc-Ws A requerida = Pu/qe

qe = 0.44 A requerida = 50000 cm2

utilice unas zapatas de :

225 x 222.22 = 50000 cm2

2.25 x 2.222 = 5.00 m2

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Anexo 4 Teniendo los resultados del anexo 2 y 3, se recomienda realizar la siguiente estructuración de la cimentación (ver plano de refuerzo en casa habitacional):

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Anexo 5 Se diseñan nuevas vigas para transmitir las cargas que están siendo ejercidas en los pilotes que estas entre los ejes cargadores principales y los ejes exteriores de la unidad habitacional.

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b = 20 cm

d = 25 cm

c = 12.5 cm

f'c = 250 kg/cm2

fy = 4200 kg/cm2

As = 1.42 cm2

Revisando el ᵨ minimo

ᵨ= As / bd = 0.003 cm

mayor que ᵨ= 0.0018 OK menor que ᵨ= 0.019 OK

As fy

0.85 f'c b

a

0.85

Mn = 1449.15 kg m

c = c = 1.650934256 cm

Mn = As fy (d - a/2) Mn = 144915.38 kg cm

DISEÑO DE TRABE POR MOMENTO Y CORTANTE

a = a = 1.403294118 cm

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Las vigas se diseñaron para soportar el momento máximo de acuerdo al análisis del programa STAAD.Pro y también por el cortante máximo. Anexo 6

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Teniendo en cuenta que la parte frontal de la unidad habitacional está teniendo movimiento en su estructura debido a los momentos generados por las cargas, se diseña una trabe de cimentación nueva que absorta estos momentos:

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El momento que soporta estas cargas por cargas de servicio es menor del resistente.

b = 30 cm

d = 77.5 cm

c = 38.75 cm

f'c = 250 kg/cm2

fy = 4200 kg/cm2

As = 7.92 cm2

Revisando el ᵨ minimo

ᵨ= As / bd = 0.003 cm

mayor que ᵨ= 0.00180.0025 OK menor que ᵨ= 0.019 OK

As fy

0.85 f'c b

a

0.85

Mn = As fy (d - a/2) Mn = 2491176.18 kg cm

Mn = 24911.76 kg m

DISEÑO DE TRABE POR MOMENTO

a = a = 5.217882353 cm

c = c = 6.138685121 cm

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