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Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

DISEÑO DE UN CONJUNTO HABITACIONAL FORMADO POR DOS CUERPOS DE 27 Y 22

PISOS RESPECTIVAMENTE SOBRE EL NIVEL DE BANQUETA Y 3 SOTANOS DESTINADO A

DEPARTAMENTOS EN CONDOMINIO Y ESTACIONAMIENTO

Raúl David Granados Granados¹

RESUMEN

En este documento se presenta el diseño estructural de un conjunto habitacional en condominio que se construirá

en el sur de la ciudad de México. La estructura de los edificios será de concreto en su totalidad. El análisis y el

diseño se realizaron de acuerdo con el Reglamento de Construcciones para el D.F. y las Normas Técnicas

Complementarias vigentes. Se hace especial énfasis en la forma de emplear los resultados del análisis sísmico

dinámico realizado con el programa ETABS para el cumplimiento de la normatividad.

ABSTRACT

This paper concerns with structural design for a condominium habitation buildings to be built in the south side

of México City. Reinforced concrete system will be used in the structure. Structural analysis and design

accomplish the current version of Mexico City´s Building Code and Complementary Technical Norms. Special

focus is done in the dynamic seismic analysis performed by ETABS software in order to satisfy normative

requirements.

INTRODUCCION

En el sur de la ciudad de México se están construyendo conjuntos habitacionales de mediana altura, entre 20 y

30 pisos. Hasta hace pocos años estos edificios requerían generalmente de una estructura de acero, con el fin de

cumplir con las disposiciones reglamentarias y lograr soluciones rápidas y factibles, desde el punto de vista

constructivo y económico. En la actualidad la estructura de concreto permite obtener soluciones adecuadas y

económicas en este tipo de edificios en virtud de los avances que ha tenido el concreto en los últimos años,

principalmente en el aumento de la resistencia nominal. Del mismo modo se ha abatido el costo de la cimbra y

se han acelerado los procedimientos de construcción.

DESCRIPCION DE LOS EDIFICIOS

Se presenta el proceso de análisis y diseño estructural de dos edificios que se identificarán como Torre 1 y Torre

2 que son parte de un conjunto habitacional. Cuenta además con 3 niveles de sótano destinados a

estacionamiento. La estructura elegida será de concreto colado en sitio y está concebida con marcos formados

por trabes y columnas que se complementan con muros de rigidez ubicados en los cubos de elevadores y

escaleras y en otros sitios estratégicos.

El conjunto, en su arreglo final constará de las 2 torres, separadas entre sí a partir del nivel de planta baja. Desde

este nivel y hasta la cimentación las torres se transforman en un solo cuerpo que ocupa toda el área del predio

creando el espacio para alojar los estacionamientos del conjunto. En estos niveles existirán muros de contención

en el perímetro del predio que contribuyen también a la resistencia y rigidez ante acciones sísmicas.

¹ Director de Proyectistas Estructurales Asociados S.C., Alborada 136-701, Col. Parques del Pedregal,

14010 México D.F. (55) 5171- 4957; (55) 5171- 5015; [email protected]

mailto:[email protected]

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PROCESO DE ANALISIS Y DISEÑO

En forma sintetizada el trabajo consta de las siguientes etapas.

1) Anteproyecto estructural (Factibilidad).

a) Definición del sistema estructural

b) Definición de materiales y acabados

c) Compatibilidad de la estructura con los demás sistemas (arquitectónico, instalaciones, geotecnia)

2) Proyecto ejecutivo.

a) Modelación de la estructura (con ayuda de programas)

b) Inclusión de acciones gravitacionales (intensidad, combinaciones)

c) Definición de parámetros para el análisis sísmico (coeficiente sísmico, espectro de diseño)

d) Análisis estructural. En esta etapa se realizó un análisis sísmico estático cuyos resultados se combinan con

las acciones gravitacionales. También se realizó un análisis dinámico cuyos los resultados no se deben combinar

directamente con las acciones gravitacionales pues los valores obtenidos solo tienen signo positivo. Del análisis

dinámico se obtienen cortantes y fuerzas sísmicas estáticas que se combinan con las acciones gravitacionales

3) Evaluación de los resultados del análisis.

a) Verificación del equilibrio

b) Calibración de acciones interiores (momentos, cortantes fuerzas axiales, reacciones)

c) Verificación de deformaciones

d) Evaluación de la respuesta dinámica (modos de vibración, cortantes dinámicos)

Los cortantes dinámicos permitirán obtener fuerzas estáticas de sismo que ahora sí se pueden combinar con las

acciones gravitacionales. En estas condiciones se puede incluir el signo de las fuerzas así como las

excentricidades especificadas por las normas

e) Ajuste de secciones de miembros estructurales

f) Análisis definitivo

g) Dimensionamiento. Este se puede realizar con el mismo programa o con programas propios. En cualquier

caso es necesario verificar los resultados del diseño empleando métodos manuales.

h) Elaboración de planos estructurales para construcción, especificaciones, procedimientos constructivos,

memorias y documentos para obtención de licencias

i) Análisis y diseño de la cimentación. Dependiendo del tipo de terreno de cimentación ésta se puede incluir en

el modelo de la estructura así como también el suelo, si se tiene un terreno compresible. Cuando el terreno es

firme, como en este caso la cimentación se considera separada de la estructura y el diseño de sus elementos

componentes se realiza en forma simplista. Se incluyen en esta fase los muros de contención y los demás

elementos como pilas, pilotes y anclas si es que existen estos elementos

j) Elaboración de los planos de cimentación que incluye las especificaciones y procedimiento de construcción

k) Cuantificación de materiales estructurales

A continuación se presentan algunos de los conceptos más destacables del proyecto.

SISTEMA ESTRUCTURAL

Los edificios están conformadas con un arreglo estructural consistente en marcos formados por columnas,

losas, trabes y muros de rigidez que proporcionan resistencia y rigidez a cargas laterales, en dos direcciones

ortogonales. En los niveles subterráneos los marcos se extienden en toda el área del predio y se complementan

con muros adicionales de contención. El sistema de piso, en todos los niveles, tiene también trabes secundarias

que reducen la dimensión de los tableros de las losas que son coladas en sitio. A continuación se muestra el

sistema estructural descrito.

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Plantas Tipo Inferiores Plantas Tipo Superiores

Figura 1 Plantas de la estructura Torre 1

Figura 2 Isométricos de la estructura

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Planta Tipo

Figura 3 Planta de la estructura Torre 2

Figura 4 Isométricos de la estructura Torre 2 t TOR

Nivele

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MATERIALES EMPLEADOS Y CARGAS

MATERIALES. En estructura y cimentación

Concreto f¨c = 500 kg/cm² (35 MPa) CLASE 1

Acero de refuerzo Fy = 4200 kg/cm² (420 MPa)

GARGAS GRAVITACIONALES

Estacionamiento

Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)

Piso 120 kg/m² (1200 Pa)

Carga de Reglamento 40 kg/m² (400 Pa)

Carga viva 250 kg/m² (2500 Pa)

Total 700 kg/m² (7000 Pa)

Planta baja

Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)

Piso 120 kg/m² (1200 Pa)


Carga viva 350 kg/m² (3500Pa)

Total 800 kg/m² (8000Pa)

Niveles 1 al 21

Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)

Piso 120 kg/m² (1200 Pa)

Muros divisorios 50 kg/m² (500 Pa)




Nivel 22 (azotea)

Losa de 12 cm 290 kg/m² (2900 Pa)

Relleno 150 kg/m² (1500 Pa)

Acabado 100 kg/m² (1000 Pa)

Plafón 40 kg/m² (400 Pa)




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PARAMETROS PARA EL ANALISIS POR SISMO

De acuerdo con el Reglamento para Construcciones del D.F. y sus Normas Técnicas Complementarias se tiene:

Destino del edificio GRUPO B

Ubicación ZONA I

Coeficiente sísmico 0.16

Factor de comportamiento sísmico 1.6

Figura 5 Espectros de diseño

ANALISIS SISMICO DE LA ESTRUCTURA

De acuerdo con las normas vigentes las estructuras de más de 30 m de altura ubicadas en la zona I deben

analizarse por sismo con un método dinámico. El empleo del método estático es insuficiente y solo sirve para

un análisis preliminar. En este caso la estructura se modeló y analizó en tres dimensiones con el programa

ETABS 2013. Para el análisis sísmico se empleó el análisis modal tomando el espectro del D.F. para la zona I.

En el modelo analítico se incluyeron las 2 torres correspondientes a la segunda fase con los sótanos. Sin embargo

para el análisis dinámico se consideraron dos modelos independientes incluyendo en cada caso solo una de las

torres. A continuación se presentan los resultados del análisis dinámico de las torres.

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Formas Modales Torre 1

Figura 6 Modo 1 T = 2.98 seg Figura 7 Modo 2 T = 2.87 seg

Figura 8 Modo 3 T = 2.26 seg

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FUERZAS SISMICAS DINAMICAS TORRE 1

DIR Z DIR X DIR Y

STORY29 FDINX Top 0.0299 -102.2535 -0.0015

STORY29 FDINX Bottom 0.0299 -102.2535 -0.0015

STORY29 FDINY Top -0.0055 -0.0154 -122.3792

STORY29 FDINY Bottom -0.0055 -0.0154 -122.3792

STORY28 FDINX Top 0.0163 -168.5574 -0.0097


STORY28 FDINY Top 0.0067 -0.0409 -211.8137

STORY28 FDINY Bottom 0.0067 -0.0409 -211.8137

STORY27 FDINX Top -0.0566 -251.1289 -0.0387

STORY27 FDINX Bottom -0.0566 -251.1289 -0.0387

STORY27 FDINY Top -0.0026 -0.0681 -334.6773

STORY27 FDINY Bottom -0.0026 -0.0681 -334.6773

STORY26 FDINX Top 0.0414 -347.1238 -0.0383


STORY26 FDINY Top 0.0133 -0.1123 -471.7663


STORY26 DINX Max Top 0.3514 346.7648 24.8032

STORY25 FDINX Top 0.0364 -433.328 -0.0564


STORY25 FDINY Top 0.0436 -0.1582 -588.861


STORY24 FDINX Top 0.0315 -509.7166 -0.0705


STORY24 FDINY Top 0.0318 -0.1863 -690.9225


STORY23 FDINX Top 0.0309 -579.3137 -0.0829


STORY23 FDINY Top 0.0394 -0.2207 -782.9762


STORY22 FDINX Top 0.031 -641.0955 -0.0945


STORY22 FDINY Top 0.0466 -0.2535 -866.0136


STORY21 FDINX Top 0.0311 -697.0407 -0.1053


STORY21 FDINY Top 0.0549 -0.2848 -941.0256


STORY20 FDINX Top 0.0311 -749.1321 -0.1153


STORY20 FDINY Top 0.0642 -0.3145 -1010.0023


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STORY19 FDINX Top 0.0308 -797.3538 -0.1242


STORY19 FDINY Top 0.0744 -0.3421 -1073.933


STORY18 FDINX Top 0.0303 -843.6943 -0.1321


STORY18 FDINY Top 0.0855 -0.3674 -1133.8062


STORY17 FDINX Top 0.0295 -888.1411 -0.1386


STORY17 FDINY Top 0.0976 -0.3898 -1189.6092


STORY16 FDINX Top 0.0282 -930.6797 -0.1437


STORY16 FDINY Top 0.1105 -0.4089 -1243.3295


STORY15 FDINX Top 0.0264 -971.2941 -0.147


STORY15 FDINY Top 0.1242 -0.4241 -1294.9531


STORY14 FDINX Top 0.024 -1009.966 -0.1486


STORY14 FDINY Top 0.1385 -0.4346 -1344.4654


STORY12 FDINX Top 0.0211 -1047.6749 -0.1479


STORY12 FDINY Top 0.1535 -0.4398 -1391.8511


STORY11 FDINX Top 0.0174 -1085.3894 -0.1449


STORY11 FDINY Top 0.1689 -0.4387 -1437.094


STORY10 FDINX Top 0.0129 -1122.0564 -0.1392


STORY10 FDINY Top 0.1846 -0.4301 -1479.1769


STORY9 FDINX Top 0.0076 -1158.5974 -0.1305


STORY9 FDINY Top 0.2004 -0.4124 -1518.0826


STORY8 FDINX Top 0.0013 -1193.8873 -0.1188


STORY8 FDINY Top 0.2161 -0.3837 -1553.7929

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STORY7 FDINX Top -0.0058 -1227.7358 -0.1039


STORY7 FDINY Top 0.2316 -0.3413 -1585.2889


STORY6 FDINX Top -0.0138 -1256.8505 -0.0858


STORY6 FDINY Top 0.2464 -0.2812 -1612.5515


STORY5 FDINX Top -0.0213 -1279.806 -0.0649


STORY5 FDINY Top 0.2603 -0.1985 -1635.5612


STORY4 FDINX Top -0.0303 -1294.9721 -0.0424


STORY4 FDINY Top 0.2734 -0.0859 -1654.2931


STORY3 FDINX Top -0.0085 -1302.5819 -0.0343


STORY3 FDINY Top 0.282 0.0694 -1668.7741

STORY3 FDINY Bottom 0.282 0.0694 -1668.7741

STORY2 FDINX Top -0.0978 -1306.1887 0.0679

STORY2 FDINX Bottom -0.0978 -1306.1887 0.0679

STORY2 FDINY Top 0.3058 0.234 -1677.6208

STORY2 FDINY Bottom 0.3058 0.234 -1677.6208

STORYPB FDINX Top -0.0514 -1287.2076 -0.0139

STORYPB FDINX Bottom -0.0514 -1287.2076 -0.0139

STORYPB FDINY Top 0.0804 0.042 -1674.6122

STORYPB FDINY Bottom 0.0804 0.042 -1674.6122

De la misma manera se obtuvieron las fuerzas de la torre 2

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Formas Modales Torre 2

Figura 9 Modo1 T = 2.33 seg Figura 10 Modo 2 T = 2.16 seg

Figura 11 Modo 3 T = 1.62 seg

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Impulsora de Destinos Urbanos

Monte Pelvoux 210 - 101

Col. Lomas de Chapultepec

11000, México D.F.

Av. San Jeronimo No. 240 - 2

Col. Jardines del Pedregal C.P. 01900

Delegación Alvaro Obregon

DIRECTOR RESPONSABLE DE OBRA

ARQ. D.R.O. : 0000

CORRESPONSABLE EN DISEÑO URBANO Y ARQ.

ARQ. C.D.U. y A. : 0000

CORRESPONSABLE EN SEGURIDAD

ESTRUCTURAL

ING. C/SE : 0000

CORRESPONSABLE EN INSTALACIONES

ING.-ARQ. C/I. : 0000

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA

Para el dimensionamiento de los miembros de la estructura se emplearon las NTC del Reglamento para

Construcciones del D.F.

CIMENTACION

De acuerdo con el estudio geotécnico realizado, el terreno de cimentación, en la profundidad donde se

desplantara el edificio, está constituido por un aglomerado formado por gravas y boleos embebidos en una

matriz areno-limosa muy cementada y compacta, de gran resistencia y baja deformabilidad, que registro más

de 100 golpes en los sondeos de penetración estándar.

De acuerdo con lo anterior, la cimentación recomendada fue de tipo superficial con zapatas aisladas bajo las

columnas y corridas bajo los muros. Las zapatas serán de concreto y se desplantaran a 1.50m con respecto al

nivel de la máxima excavación. La capacidad de carga del suelo para el diseño fue de 250 ton/m².

PLANOS

Figura 12 Cimentación

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DIRECTOR RESPONSABLE DE OBRA

ARQ. ANGÉLICA MARÍA HINOJOSA ARÉCHIGA

D.R.O. : 1767

CORRESPONSABLE EN DISEÑO URBANO Y ARQ.

ARQ. ADÁN ALDANA SANDOVAL

C.D.U. y A. : 0593

CORRESPONSABLE EN SEGURIDAD

ESTRUCTURAL

ING. EFRÉN LOZA HERNÁNDEZ

C/SE : 0114

CORRESPONSABLE EN INSTALACIONES

ING.-ARQ. JAIME GUERRERO VILLANUEVA

C/I. : 0130

Calle de Canoa No. 235

Colonia Tizapan C.P. 01090 Delegación Álvaro Obregón

REPRESENTANTE LEGAL

GERARDO MORENO CORRAL

PROPIETARIO

R CANOA 235 S.A DE C.V.

AMPLIACION

DE MANIFESTACION

Figura 13 Estructura Torre 1

Figura 14 Estructura Torre 2

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CONCLUSIONES

Se presentó el diseño estructural de dos edificios que forman parte de un conjunto habitacional que se construye

en el sur de la ciudad de México. Se destaca el hecho de que el concreto se emplea cada vez más en edificios

de altura media. Para ello es necesario contar con elementos de rigidez que ayuden a controlar las deformaciones

debidas a la acción sísmica. Si los edificios se ubican en zona de riesgo sísmico bajo, como es la zona de Lomas

y Pedregal de la ciudad de México, la estructura de concreto con un sistema estructural a base de marcos y

muros de cortante resulta atractiva desde el punto de vista de facilidad de construcción y economía. También

la rapidez de construcción en estructuras de concreto compite con la velocidad con que se construyen las

estructuras de acero especialmente si se emplean sistemas de cimbra integrales que minimizan el tiempo de

ejecución de este concepto así como sistemas de colocación del concreto con equipos de bombeo mas eficientes.

ad icana de ería lel conjunto, en su arreglo final constará de las 2 torres, separadas entre sí a...

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