UNIVERSIDAD DE COLIMAFACULTAD DE INGERNIERÍA CIVIL MEMORIA DE CÁLCULO DE CASA HABITACIÓN Taller De Diseño Estructural II D.r. Agustín Orduña Bustamante Alumno: Jesús Gilberto López Salas No. de Cuenta: 2006-4598 10°C Coquimatlán, Colima. Viernes 31 de Enero de 2014. INTRODUCCIÓN Desde hace muchos años el hombre ha aprendido a construir estructuras que abarcan un amplio rango de aplicaciones, tales como: viviendas, edificios, estadios, puentes, etc. Estas estructuras sirven para atender una necesidad de adaptación, pero además deben cumplir su función con seguridad, comodidad, buena apariencia y óptima utilidad. Por lo general, las personas no tendemos a pensar en el tipo de estructura en la cual desarrollamos nuestras actividades; sin embargo, cuando ocurre un accidente, es cuando se reflexiona y comienzan los cuestionamientos para entender qué fue lo que ocurrió. Un buen diseño estructural requiere entender cómo se sostiene la estructura así como la forma en la que absorbe y transmite las fuerzas. Así mismo, es necesario conocer la resistencia y demás propiedades de los materiales con los cuales será construida la estructura. Todas las estructuras tienden a deformarse, a sufrir agrietamientos, a tener algún tipo de asentamiento, pero debe existir un criterio ingenieril adecuado para establecer los márgenes de seguridad necesarios que nos lleven a un buen diseño. OBJETIVO El objetivo de la presente memoria descriptiva es realizar el análisis de la construcción (memoria de cálculo), así como obtener la mejor respuesta posible a los distintos fallos que pudiera tener en algún futuro la casa habitación de mampostería confinada de dos pisos, basado en las Normas Técnicas Complementarias (NTC) en su versión 2004 del Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF). cocina. medio baño.DATOS GENERALES DEL PROYECTO: PROPIETARIO: Oswaldo Salas Pérez. comedor. patio de servicio. DESCRIPCIÓN DE LA CONSTRUCCION: ARQUITECTÓNICO: El conjunto consiste en una casa habitación en terreno regular de 8. La cual está construida en dos plantas con la siguiente distribución arquitectónica: PLANTA BAJA: Superficie construida: 35. UBICACIÓN: Jorge Castell #571. FECHA: Viernes 31 de Enero del 2014.00mts. Los Olivos. .18 m2 Cochera. sala.00mts x 16. Col. escalera y patio jardinado. PLANTA ALTA: Superficie construida: 37.55m2 5.12m2 16.56m2 DESCRIPCIÓN DEL MEDIO: Una vez dicha la ubicación de la construcción podemos . La superficie construida total es de 72.49 m2. La construcción está destinada para albergar un cupo de 4 a 5 personas en su totalidad y un automóvil en su cochera.00m2 24.91m2 PLANTA ALTA Recámara1 Recámara2 Baño 10. dos recámaras. baño completo.25m2 16.98m2 57.66m2 5. CUADRO DE SUPERFICIES PLANTA BAJA Patio de servicio Cocina Comedor Sala1 Cochera Patio 9.26m2 3.31 m2 Escalera. es importante ver las problemáticas que esta ocasiona como lo son los huracanes DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURACION: . evitando así las inundaciones que se pudieran llegar a presentar en algún futuro. siendo uno de los lugares con mayor actividad sísmica se tomara en cuenta a la hora de realizar la memoria de cálculo. HIDROGRAFICA: Tanto la posición como la ubicación de la vivienda son de caracterizas muy favorables debido a la pendiente natural del terreno lo que trae como consecuencia el buen drenado de la construcción.determinar algunos factores de vital importancia para el buen diseño de nuestra casa habitación. SUELO: El suelo donde se desplantara la casa habitación es un suelo duro. HURACANES: Sin olvidar la ubicación de la zona costera del estado. TOPOGRAFICA: Es un factor toma en cuenta el efecto topográfico local del sitio en donde se desplante la estructura y a su vez la variación de la rugosidad de los alrededores del sitio. SISMISIDAD: La sismicidad es un factor importante debido a localidad en la que se encuentra ubicada la casa habitación. El lugar en donde se encuentra ubicado la construcción es una planicie con una pendiente menor al 5% con casas habitación por los lados de características de altura similares. estable para la excavación con arcilla y arcilla limosa lo que lo hace un buen suelo para la construcción. Tal vez lo más visible sea su nueva interfaz. EUROCODIGO en Europa. MODELO ESTRUCTURAL SAP2000 Para este proyecto se utilizara el programa estructural avanzado SAP2000 que es uno de los software´s líder en la ingeniería estructural. RCDF en México. pegados con mortero tipo III.El edificio se encuentra estructurado con el sistema de muros de carga con los siguientes elementos: Cimentación Se optó por una cimentación a base de zapatas corridas de Muros de carga mampostería (piedra braza juntada con mortero tipo 1) bajo muro.).. Es el descendiente directo de la familia SAP90. Entrepiso y azotea Losa de concreto armado maciza de 10 cm. teniendo su proporción cemento-cal. En este caso. e incluso diseñar elemento por elemento de manera precisa con los reglamentos más conocidos (ACI En EU. definir diversos estados de . Mediante SAP2000 es posible modelar complejas geometrías. el programa está totalmente renovado. De concreto armado con dimensiones según cálculo estructural. etc. Se pueden analizar cualquier tipo de estructuras con este programa. muy conocida hace algunos años. confinado con dalas y castillos de concreto armado. Los elementos estructurales están diseñados siguiendo los lineamientos establecidos en las Normas Técnicas Complementarias (NTC) en su versión 2004. Se trabajara con muros confinados de tabique de barro recocido con un espesor de 15 cm. de espesor en azotea y Trabes y columnas entrepiso. Se trata de un excelente programa de cálculo estructural en tres dimensiones mediante elementos finitos. totalmente integrada en Windows y realmente sencilla de utilizar. arena de 1:1/2:5. entre otras normativas. losas y cimientos se deben dimensionar de tal forma que cumplan con las necesidades del proyecto diseñado. asignar secciones. Desglose De Cargas Permanentes Y Variables Todos los elementos estructurales sean muros. pero principalmente sometidos a la suma total de todas las cargas existentes. Los pesos del material para determinar el desglose de las cargas se tomara información de la tabla 3. Para ello dispone de varias normas. materiales. generar pesos propios automáticamente.carga. en los Euro códigos vigentes. así como realizar cálculos estructurales de hormigón y acero basados.1 del libro de Diseño Estructural de Roberto Melí . entre ellas los EUROCÓDIGOS. Otra característica propia de SAP2000 que no tienen otros programas de elementos finitos avanzados como ADINA o ABAQUS es la capacidad para diseñar secciones. 44 - - 0.01 4.02 El diseño de la losa se encuentra en el anexo A (archivo de Excel) PARÁMETROS DE DISEÑO ADOPTADOS Para la combinación de carga muerta más carga viva.22 5.PESO MATERIAL LOSA FIRME PISO MOSAICO PEGA PISO APLANADO YESO POR REGLAMENTO VOLUMÉTRICO (kN/M3) LOSA DE ENTREPISO 24 22 21 15 ESPESOR PESO (M) (kN/M2) 0.10 0.05 0.10 0.05 E REGLAMENTO TABIQUE MORTERO 0.02 0.02 3.10 2.97 LOSA LOSA DE AZOTEA 24 0.42 0.57 CONCRETO ARMADO APLANADO TRABE 24 22 0.02 2. se empleará la intensidad máxima de la carga viva.02 0.30 RELLENO IMPERMEABILIZANT 12 0.80 0.15 0. considerándola uniformemente repartida sobre toda el área de acuerdo a las NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS SOBRE CRITERIOS Y ACCIONES PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES.39 MURO 21 21 0.20 4.42 3.12 1.30 0.40 4.40 1.40 APLANADO YESO 15 0.15 0.35 0.20 0. Las cargas . Para el caso de casas habitación el . La carga viva máxima Wm se deberá emplear para diseño estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos.respectivas al peso de los muros serán cuantificadas y tomadas en cuenta de forma independiente al de la carga viva especificada. así como para el diseño estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales. o de concreto reforzado que no cumplan con los requisitos para ser considerados dúctiles. FACTOR DE COMPORTAMIENTO SÍSMICO Para el factor de comportamiento sísmico. Para la combinación de acciones muertas y vivas se empleará un factor de carga de acuerdo al RCDF. se adoptará los valores especificados en alguna de las secciones siguientes. Requisitos para Q= 2 Se usará Q= 2 cuando la resistencia a fuerzas laterales es suministrada por losas planas con columnas de acero o de concreto reforzado. de placa . Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales. a que se refiere el Capítulo 4. Además si se revisara por alguna acción además que las gravitacionales como sismo o viento será importante agregar la carga media Wa = 0.9 kN/m2 (planta baja) para azoteas se considerara una Wa = 0. o muros de concreto reforzado.7 kN/m2 y para azoteas con pendiente no mayor de 5% se tiene Wm = 1 kN/m2.RCDF establece un Wm = 1. por marcos de acero con ductilidad reducida o provistos de contra venteo con ductilidad normal. Q. según se cumplan los requisitos en ellas indicados.7 kN/m2. dalas. .09 a Zi 0. con las excepciones que sobre el particular marcan las Normas correspondientes.2 de este Capítulo. Una vez establecido los valores de nuestras variables de cargas muertas y vivas se agregan estos pesos al modelo estructural SAP2000 determinamos el peso de la estructura divididas por planta baja y planta alta para poder determinar la fuerza del sismo en cada planta W de la Estructura PB (KN) PA (KN) 409.de acero o compuestos de acero y concreto.78 389.00 3 Zi*Wi 2334. columnas o trabes de concreto reforzado o de acero que satisfacen los requisitos de las Normas correspondientes.78 (m) 6.49 Vb (KN) 343. o por muros de mampostería de piezas macizas confinados por castillos.1 y 5.86 3 Zi Nivel 2 1 Wi 389.51 a = espectro de diseño valor obtenido del programa PRODISIS de la CFE para obtener el espectro de diseño.09 409. También se usará Q= 2 cuando la resistencia es suministrada por elementos de concreto prefabricado o presforzado.34 Fi (KN) 225. de una población en especifico en este caso se determino para Colima Con esto se integraran las cargas para sismo y posteriormente para viento con lo que al final se analizara para determinar cuál de las 2 es el más crítico.02 118.52 1229. o de algunas estructuras de acero que se indican en las Normas correspondientes. que no cumplen en algún entrepiso lo especificado por las secciones 5. o cuando se trate de estructuras de madera con las características que se indican en las Normas respectivas. 1A la cual se obtuvo con los resultados y comentarios mostrados del SAP2000 ANEXOS B (Imagen con momentos flexionantes máximos) .SISIMO: Al establecer las diferentes combinaciones de sismo resulto la más crítica la combinación 3. 1 Consideraciones Generales Deberán revisarse la seguridad de la estructura principal ante el efecto de las fuerzas que se generan por las presiones (empujes o succiones) producidas por el viento sobre las .SISMO VIENTO CRITERIOS DE DISEÑO 2. Se excluyen las construcciones en que la relación entre altura y dimensión menor en planta es mayor que 5 o cuyo período natural de vibración excede de 1 segundo. Comprende las estructuras poco sensibles a las ráfagas y a los efectos dinámicos de viento. tal que la relación entre una altura y la dimensión menor en planta sea menor que 4Determinación de la velocidad de diseño. Dicha velocidad de diseño se obtendrá de acuerdo con la ecuación 3. se logre limitar la respuesta estructural dinámica. como las de tipo colgante. a menos que por la adopción de una geometría adecuada. las estructuras se clasifican en cuatro tipos: a) Tipo 1.1) VIENTO: Se establece la combinación de viento la cual se obtuvo con los resultados mostrados del SAP2000 (Imagen con momentos flexionantes máximos) . De acuerdo con su respuesta ante la acción del viento Para fines de diseño por viento y de acuerdo con la naturaleza de los principales efectos que el viento puede ocasionar en ellas. con planta rectangular o formada por una combinación de rectángulos. que sean capaces de resistir las cargas debidas a viento sin que varíe esencialmente su geometría. Incluye las construcciones cerradas techadas con sistemas de cubierta rígidos.superficies de la construcción expuestas al mismo y que son transmitidas al sistema estructural. es decir. VD = FTR Fα VR (3. El método simplificado podrá aplicarse para estructuras con altura no mayor de 15 m.1. la aplicación de presfuerzo u otra medida. Para el diseño de las estructuras Tipo 1 bastará tener en cuenta los efectos estáticos del viento. Se excluyen también las cubiertas flexibles. VD Los efectos estáticos del viento sobre una estructura o componente de la misma se determinan con base en la velocidad de diseño. . para poder determinar nuestros casos críticos. Donde se agrega una tabla con todas las vigas y muros y todas las combinaciones y en otras hojas la viga critica con todas las combinaciones y de igual manera para los muros. . resulta que la combinación de sismo produce mayores momentos flexionates y cortantes por lo que es mas critica. Esto se emitió revisando los resultados mostrados por el SAP2000 y los cuales se muestran en el ANEXO B además de comentarios.VIENTO Conclusión: Al revisar el análisis con la combinación de sismo y de viento. la cual se verificara con lo establecido en las Normas Técnicas Complementarias del DF. se verifico el momento mayor o critico. la combinación con la que se dio y posteriormente el diseño de dicho muro. asi también se realizara para los desplazamientos laterales de entrepiso además de revisar los desplazamientos críticos de los muros. CENTRO DEL CLARO DE LA VIGA: T6 6 Mu Mu (T·cm) (kg·cm) Diseño 155. y finalmente así diseñarlo y cerciorándonos que al cumplir ese muro con la carga mas critica los muros posteriores también lo harán.57 11097. así como los elementos mecánicos máximos.4 f'c f''c (cm kg/cm kg/cm .36 20 155.Posteriormente se presentaran los resultados más relevantes del análisis estructural ante cargas gravitacionales ANEXO C (desplazamientos. Mismo criterio se utilizo al diseñar los muros a flexión. CONDICIONES DE SERVICIO: En este apartado se revisaran las condiciones de servicio del centro del claro de las vigas. Donde se reviso que muro es el más crítico y bajo que combinación se dio para el caso de cortante.14 + 3 3 3 20 20 20 20 20 20 3 3 3 17 17 17 280 280 280 190. Verificando así que estos desplazamientos sean admisibles para poder continuar con nuestro proyecto.14 1428. reacciones.36 L b h r d (+ (m (c (c (c Servicio -) ) m) m) m) ) 2 2 11097.4 190.4 190. donde se separa de una manera similar al ANEXO B) Los diseños por resistencia de los elementos estructurales serán presentados en el ANEXO D. 00101333 Δx/H 0.00152 6. 8 4 25 5.0074516 0.5 81 4 4 234264. 8 4 25 Deflexion Deflexiones total premisibles ap1 (cm) ap2 (cm) (cm) 0. por lo que se establece que cumple con lo establecido en las normas y es factible utilizar sin temor alguno. 2.5 4 4 21.7 0 367.53 8.034658 16 36 0.53 16563. 2.0060 0.925 CUMPLE Observando así que el desplazamiento es permitido.07 2.0040 0.53 16563. 25 0.07 2.001 Δy/H 0.0074516 ro' a1 (cm) 0.02379 8 4 25 5.0030 Δx Δy 0.07 2.630 21.00200 0.75 0.630 21.7 0 367.0 0.0 0.As E (cm b/2 n n*As nAsd 2) 81 4 4 234264.0074516 As (cm (cm2 m) 234264.00300 0.5 81 (c x ) ) I Ie (cm4) (cm4) Deflexion inm (a) en cm 5.0044 Δx/H 0.53 16563. revisando así por los 2 ejes en X y Y para cerciorarnos que cumplirá en cualquier . 16563.53 8.00745 0.00073333 ENTREPISO CUMPLE CUMPLE AZOTEA CUMPLE CUMPLE De igual manera que el claro de la viga se observa que están dentro de lo permitido por la norma.630 367. 2.7 0 10 10 10 Deflexion diferida ro 0.00220 Δx Δy 0.00133333 Δy/H 0.05844 1.53 8. DESPLAZAMIENTO LATERAL RELATIVO DE LOS ENTREPISOS : H (m) = u= directo x u= directo y H (m) = u= directo x u= directo y 3. . DISEÑO DE CONEXIONES O NUDOS: Para el diseño de conexiones se realizara tomando en cuenta la varilla que nos resulto el diseño de vigas y columnas. siguiendo en las conexiones de los castillos estos se tomaran 8 u 12 veces su diámetro según la longitud de desarrollo que se necesite. Para observar el cálculo que se realizo de los desplazamientos producidos contra los desplazamientos permisibles de las normas.001 0.003 0.78 1.164 DEZPLAZAMIENTO DEL MURO MUROS CRITICO K (MN) V de U Δ Δ/H CONDICION CRITICO 52164.229 Diseño 70. Al observar los resultados podemos concluir que todos los desplazamientos de servicio se encuentran dentro del rango de las normas. con lo que es factible dejarlo así y seguir con nuestro diseño.dirección que se presente algún evento. en este caso vigas y castillos.274 0.001 Cumple Para la revisión del desplazamiento lateral fue de vital importancia determinar la rigidez del muro así como tomar el cortante de diseño el cual ya estaba establecido con anterioridad determinando así el desplazamiento al que será producido y compararlo con el de las NTC04.003 0. Basándonos en las siguientes formulas y donde se reducirá un 40% cuando sean enlaces a compresión. Verificando también que entre más alto se encuentre el edificio menor serán los desplazamientos que se produzcan.558 52. DESPLAZAMIENTO LATERAL DEL MURO CRÍTICO: Obtención de Rigidez del Muro Critico Muro L I Av K(MN/m) Resultados CRITICO 4. se anexaran el archivo Excel llamado ANEXO D – DISEÑO donde se podrá revisar el procedimiento utilizado. 33 28.16 35. Ldb 10 2 280 En ningún caso Ld será menor que 300 mm.06 23.183 .183 rad > 3 ACERO DE COMPRESION Longitud de desarrollo de barras a compresión La longitud de desarrollo de una barra a compresión será cuando menos el 60 por ciento de la que requeriría a tensión y no se considerarán efectivas porciones dobladas.144 4.27 Condicion Cond. X Fac. Ldb (cm) Ldv (cm) Rad 16.05 Ldv (cm) 15.267 POR NORMAS 420 fy r S 0 3 (estribo) n f´c Diametro 1. (cm) 29.Tomando en cuenta lo anterior. tendremos: ACERO DE TENSION Barras No 1 #4 DATOS cm2 1.83 9.24 4. En ningún caso será menor de 200 mm. Ld db r >= 12db Sección crítica db r >= 4db Ldh ANCLAJE DE COLUMNA Barras 1 No #4 cm2 1. Desarrollo. (cm) 10.27 Lon.267 DIAMETRO (cm) 1.16 Por Norma (cm) 15 . Vertical (cm) 15.24 Nota: los dibujos de detalle se anexaran en el archivo pdf y dwg. PRESENTAR LA PROPUESTA DE CIMENTACIÓN: Cimentación Se optó por una cimentación a base de zapatas corridas de mampostería (piedra braza juntada con mortero tipo 1) bajo muro. Cimentación para muros interiores . Donde se muestra el detalle del armado como se realizara la conexión de los nudos.Lon. = 2350 kg/cm2.Cimentación para muros colindantes (para no invadir propiedad del vecino) Las dimensiones de la cimentación quedaran establecidas una vez realizado el cálculo. DISEÑO DE LA CIMENTACION: Los cimientos de la casa habitación se diseñaron teniendo las siguientes consideraciones generales: Tipo de mampostería: Piedra braza junteada con mortero tipo 1. . Peso volumétrico máximo de la mampostería empleada: γ max Peso volumétrico mínimo de la mampostería empleada: γ min = 2600 kg/cm2. Resistencia mínima a compresión en dirección paralela a los planos de formación: 100 kg/cm2. Resistencia de la piedra a compresión en dirección normal a los planos de formación: 150 kg/cm2. b.Casa ubicada en zona de transición (zona II) Presión de diseño del terreno: q r =10 000 kg/m2 Factor de carga: Fc = 1.4 Ancho de corona C = 30 cm Expresiones empleadas para el diseño Wu B= Ancho de cimentación: qr Vuelo o volado: V =B−C (cimentaciones de lindero) B−C 2 (cimentaciones interiores) Vuelo o volado: V= Altura de cimiento: H=1. se respetará esta última dimensión por razones constructivas (ancho de cepa y tamaño de piedra). . Las dimensiones de la sección final constructiva serán cantidades múltiplos de 5 cm.5 V Notas sobre el diseño a. c. Si las dimensiones del ancho B o la altura H del cimiento son menores que 60 cm. El cálculo de V sólo procede si B – C es una cantidad con signo positivo. 60 C)/2) Colindant CRITICO CRITICO e Interiores 46.60 0.20 0.28 0. .3 SECCION REAL TRAMO TIPO Wu c/F. para determinar si esta cumple con la sección mínima permisible. las demás cimentaciones también lo harán y no será necesario realizar tramo por tramo.4 (KN/m2) 100 C (cm) 0.57 0. 1.S.34 57.25 0.14 CIMENTACION: Para este proyecto se revisara la sección critica.60 0.16 0.46 0.60 0.5V B (m) H (m) 0.qR F.S B =Wu/qR V = B-C V = ((B- H = 1. de ser así. cimentación. estructural además de los alzados. ya que de esto dependerá el . Esto para evitar que sean muchos anexos. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALES Dentro de esta memoria de cálculo no todo es anotar números y formulas sino también es muy importante revisar minuciosamente los resultados además de utilizar de manera correcta los programas para la realización del mismo proyecto. Se ANEXA también los planos de la casa habitación dentro de los que encontraremos el plano arquitectónico.NOTA: estos cálculos serán mostrados en el anexo Excel llamado Detallado Proyecto Nudos en la pestaña de cimentación. Así mismo se agregará la estimación de precios unitarios y costo total de la estructura en un archivo PDF y Excel en caso de necesitar ver algunas operaciones. . y es justo retribuirle a la sociedad con un buen trabajo la confianza que depositan en nosotros los ingenieros civiles. En mi opinión este proyecto es muy importante para terminar nuestra carrera profesional ya que utilizamos todo lo aprendido en las materias relacionadas al diseño estructural y nos crea una buena conciencia. para realizar trabajos con gran ética y profesionalismo ya que como se menciono anteriormente de nuestro trabajo también dependen varias vidas.buen funcionamiento de la construcción y no solo el buen funcionamiento sino también la vida de las personas que habiten dicha construcción.