UNIVERSIDAD DE COLIMAFACULTAD DE INGERNIERA CIVIL

MEMORIA DE CLCULO DE CASA HABITACIN

Taller De Diseo Estructural IID.r. Agustn Ordua Bustamante

Alumno: Jess Gilberto Lpez SalasNo. de Cuenta: 2006-4598

10CCoquimatln, Colima. Viernes 31 de Enero de 2014.

INTRODUCCIN

Desde hace muchos aos 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 adaptacin, pero adems deben cumplir su funcin con seguridad, comodidad, buena apariencia y ptima 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 qu fue lo que ocurri.Un buen diseo estructural requiere entender cmo se sostiene la estructura as como la forma en la que absorbe y transmite las fuerzas. As mismo, es necesario conocer la resistencia y dems propiedades de los materiales con los cuales ser construida la estructura.Todas las estructuras tienden a deformarse, a sufrir agrietamientos, a tener algn tipo de asentamiento, pero debe existir un criterio ingenieril adecuado para establecer los mrgenes de seguridad necesarios que nos lleven a un buen diseo.

OBJETIVO

El objetivo de la presente memoria descriptiva es realizar el anlisis de la construccin (memoria de clculo), as como obtener la mejor respuesta posible a los distintos fallos que pudiera tener en algn futuro la casa habitacin de mampostera confinada de dos pisos, basado en las Normas Tcnicas Complementarias (NTC) en su versin 2004 del Reglamento de Construcciones del Distrito Federal (RCDF).

DATOS GENERALES DEL PROYECTO:PROPIETARIO: Oswaldo Salas Prez. UBICACIN: Jorge Castell #571. Col. Los Olivos.FECHA: Viernes 31 de Enero del 2014.DESCRIPCIN DE LA CONSTRUCCION:

ARQUITECTNICO:

El conjunto consiste en una casa habitacin en terreno regular de 8.00mts x 16.00mts. La cual est construida en dos plantas con la siguiente distribucin arquitectnica:

PLANTA BAJA: Superficie construida: 35.18 m2Cochera, patio de servicio, cocina, comedor, sala, medio bao, escalera y patio jardinado.

PLANTA ALTA: Superficie construida: 37.31 m2Escalera, bao completo, dos recmaras.

La construccin est destinada para albergar un cupo de 4 a 5 personas en su totalidad y un automvil en su cochera. La superficie construida total es de 72.49 m2.

CUADRO DE SUPERFICIES

PLANTA BAJA

Patio de servicio9.55m2

Cocina5.66m2

Comedor5.25m2

Sala116.00m2

Cochera24.98m2

Patio57.91m2

PLANTA ALTA

Recmara110.12m2

Recmara216.26m2

Bao 3.56m2

DESCRIPCIN DEL MEDIO:Una vez dicha la ubicacin de la construccin podemos determinar algunos factores de vital importancia para el buen diseo de nuestra casa habitacin.

TOPOGRAFICA: Es un factor toma en cuenta el efecto topogrfico local del sitio en donde se desplante la estructura y a su vez la variacin de la rugosidad de los alrededores del sitio.El lugar en donde se encuentra ubicado la construccin es una planicie con una pendiente menor al 5% con casas habitacin por los lados de caractersticas de altura similares.

SUELO: El suelo donde se desplantara la casa habitacin es un suelo duro, estable para la excavacin con arcilla y arcilla limosa lo que lo hace un buen suelo para la construccin.

HIDROGRAFICA:Tanto la posicin como la ubicacin 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 construccin, evitando as las inundaciones que se pudieran llegar a presentar en algn futuro.

SISMISIDAD:La sismicidad es un factor importante debido a localidad en la que se encuentra ubicada la casa habitacin, siendo uno de los lugares con mayor actividad ssmica se tomara en cuenta a la hora de realizar la memoria de clculo.

HURACANES:Sin olvidar la ubicacin de la zona costera del estado, es importante ver las problemticas que esta ocasiona como lo son los huracanes

DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURACION:

El edificio se encuentra estructurado con el sistema de muros de carga con los siguientes elementos:

CimentacinSe opt por una cimentacin a base de zapatas corridas de mampostera (piedra braza juntada con mortero tipo 1) bajo muro.

Muros de cargaSe trabajara con muros confinados de tabique de barro recocido con un espesor de 15 cm., confinado con dalas y castillos de concreto armado, pegados con mortero tipo III, teniendo su proporcin cemento-cal, arena de 1:1/2:5.

Entrepiso y azoteaLosa de concreto armado maciza de 10 cm. de espesor en azotea y entrepiso.

Trabes y columnasDe concreto armado con dimensiones segn clculo estructural.

Los elementos estructurales estn diseados siguiendo los lineamientos establecidos en las Normas Tcnicas Complementarias (NTC) en su versin 2004.

MODELO ESTRUCTURAL SAP2000

Para este proyecto se utilizara el programa estructural avanzado SAP2000 que es uno delos softwares lderen la ingenieraestructural. Se pueden analizar cualquier tipo de estructuras con este programa, e incluso disear elemento por elemento de manera precisa con los reglamentos ms conocidos (ACI En EU, RCDF en Mxico, EUROCODIGO en Europa, etc.).Se trata de un excelente programa de clculo estructural en tres dimensiones mediante elementos finitos. Es el descendiente directo de la familia SAP90, muy conocida hace algunos aos. En este caso, el programa est totalmente renovado. Tal vez lo ms visible sea su nueva interfaz, totalmente integrada en Windows y realmente sencilla de utilizar. Mediante SAP2000 es posible modelar complejas geometras, definir diversos estados de carga, generar pesos propios automticamente, asignar secciones, materiales, as como realizar clculos estructurales de hormign y acero basados, entre otras normativas, en los Euro cdigos vigentes. Otra caracterstica propia de SAP2000 que no tienen otros programas de elementos finitos avanzados como ADINA o ABAQUS es la capacidad para disear secciones. Para ello dispone de varias normas, entre ellas los EUROCDIGOS.

Desglose De Cargas Permanentes Y Variables

Todos los elementos estructurales sean muros, losas y cimientos se deben dimensionar de tal forma que cumplan con las necesidades del proyecto diseado, 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 informacin de la tabla 3.1 del libro de Diseo Estructural de Roberto Mel MATERIALPESO VOLUMTRICO (kN/M3)ESPESOR (M)PESO (kN/M2)

LOSA DE ENTREPISO

LOSA240.102.40

FIRME220.051.10

PISO MOSAICO--0.35

PEGA PISO210.020.42

APLANADO YESO150.020.30

POR REGLAMENTO0.40

4.97

LOSA DE AZOTEA

LOSA240.102.40

APLANADO YESO150.020.30

RELLENO120.121.44

IMPERMEABILIZANTE--0.05

REGLAMENTO0.20

4.39

MURO

TABIQUE210.153.15

MORTERO210.020.42

3.57

TRABE

CONCRETO ARMADO240.204.80

APLANADO220.010.22

5.02

El diseo de la losa se encuentra en el anexo A (archivo de Excel)

PARMETROS DE DISEO ADOPTADOS

Para la combinacin de carga muerta ms carga viva, se emplear la intensidad mxima de la carga viva, considerndola uniformemente repartida sobre toda el rea de acuerdo a las NORMAS TCNICAS COMPLEMENTARIAS SOBRE CRITERIOS Y ACCIONES PARA EL DISEO ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONES. Las cargas respectivas al peso de los muros sern cuantificadas y tomadas en cuenta de forma independiente al de la carga viva especificada.La carga viva mxima Wm se deber emplear para diseo estructural por fuerzas gravitacionales y para calcular asentamientos inmediatos en suelos, as como para el diseo estructural de los cimientos ante cargas gravitacionales. Para el caso de casas habitacin el RCDF establece un Wm = 1.7 kN/m2 y para azoteas con pendiente no mayor de 5% se tiene Wm = 1 kN/m2. Adems si se revisara por alguna accin adems que las gravitacionales como sismo o viento ser importante agregar la carga media Wa = 0.9 kN/m2 (planta baja) para azoteas se considerara una Wa = 0.7 kN/m2.Para la evaluacin de las cargas muertas se emplearn las dimensiones especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales.Para la combinacin de acciones muertas y vivas se emplear un factor de carga de acuerdo al RCDF.

FACTOR DE COMPORTAMIENTO SSMICO

Para el factor de comportamiento ssmico, Q, a que se refiere el Captulo 4, se adoptar los valores especificados en alguna de las secciones siguientes, segn se cumplan los requisitos en ellas indicados.

Requisitos para Q= 2Se usar Q= 2 cuando la resistencia a fuerzas laterales es suministrada por losas planas con columnas de acero o de concreto reforzado, por marcos de acero con ductilidad reducida o provistos de contra venteo con ductilidad normal, o de concreto reforzado que no cumplan con los requisitos para ser considerados dctiles, o muros de concreto reforzado, de placa de acero o compuestos de acero y concreto, que no cumplen en algn entrepiso lo especificado por las secciones 5.1 y 5.2 de este Captulo, o por muros de mampostera de piezas macizas confinados por castillos, dalas, columnas o trabes de concreto reforzado o de acero que satisfacen los requisitos de las Normas correspondientes.Tambin se usar Q= 2 cuando la resistencia es suministrada por elementos de concreto prefabricado o presforzado, con las excepciones que sobre el particular marcan las Normas correspondientes, o cuando se trate de estructuras de madera con las caractersticas que se indican en las Normas respectivas, o de algunas estructuras de acero que se indican en las Normas correspondientes.

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)

409.78389.09

a0.86

Zi 3

NivelWiZi (m)Zi*WiFi (KN) Vb (KN)

2389.096.002334.52225.02343.51

1409.7831229.34118.49

a = espectro de diseo valor obtenido del programa PRODISIS de la CFE para obtener el espectro de diseo, de una poblacin 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 cul de las 2 es el ms crtico.

SISIMO:Al establecer las diferentes combinaciones de sismo resulto la ms crtica la combinacin 3.1A la cual se obtuvo con los resultados y comentarios mostrados del SAP2000 ANEXOS B (Imagen con momentos flexionantes mximos)

SISMO 3.1 A

VIENTO

CRITERIOS DE DISEO2.1 Consideraciones GeneralesDebern 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 superficies de la construccin expuestas al mismo y que son transmitidas al sistema estructural.De acuerdo con su respuesta ante la accin del viento Para fines de diseo por viento y de acuerdo con la naturaleza de los principales efectos que el viento puede ocasionar en ellas, las estructuras se clasifican en cuatro tipos:a) Tipo 1. Comprende las estructuras poco sensibles a las rfagas y a los efectos dinmicos de viento. Incluye las construcciones cerradas techadas con sistemas de cubierta rgidos; es decir, que sean capaces de resistir las cargas debidas a viento sin que vare esencialmente su geometra. Se excluyen las construcciones en que la relacin entre altura y dimensin menor en planta es mayor que 5 o cuyo perodo natural de vibracin excede de 1 segundo. Se excluyen tambin las cubiertas flexibles, como las de tipo colgante, a menos que por la adopcin de una geometra adecuada, la aplicacin de presfuerzo u otra medida, se logre limitar la respuesta estructural dinmica.Para el diseo de las estructuras Tipo 1 bastar tener en cuenta los efectos estticos del viento, El mtodo simplificado podr aplicarse para estructuras con altura no mayor de 15 m, con planta rectangular o formada por una combinacin de rectngulos, tal que la relacin entre una altura y la dimensin menor en planta sea menor que 4Determinacin de la velocidad de diseo, VD Los efectos estticos del viento sobre una estructura o componente de la misma se determinan con base en la velocidad de diseo. Dicha velocidad de diseo se obtendr de acuerdo con la ecuacin 3.1. VD = FTR F VR (3.1)

VIENTO:Se establece la combinacin de viento la cual se obtuvo con los resultados mostrados del SAP2000 (Imagen con momentos flexionantes mximos)

VIENTO NUEVO

Conclusin:Al revisar el anlisis con la combinacin de sismo y de viento, resulta que la combinacin de sismo produce mayores momentos flexionates y cortantes por lo que es mas critica. Esto se emiti revisando los resultados mostrados por el SAP2000 y los cuales se muestran en el ANEXO B adems de comentarios. 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, para poder determinar nuestros casos crticos.

Posteriormente se presentaran los resultados ms relevantes del anlisis estructural ante cargas gravitacionales ANEXO C (desplazamientos, reacciones, as como los elementos mecnicos mximos, donde se separa de una manera similar al ANEXO B)

Los diseos por resistencia de los elementos estructurales sern presentados en el ANEXO D.Donde se reviso que muro es el ms crtico y bajo que combinacin se dio para el caso de cortante, y finalmente as disearlo y cerciorndonos que al cumplir ese muro con la carga mas critica los muros posteriores tambin lo harn.Mismo criterio se utilizo al disear los muros a flexin, se verifico el momento mayor o critico, la combinacin con la que se dio y posteriormente el diseo de dicho muro.

CONDICIONES DE SERVICIO:En este apartado se revisaran las condiciones de servicio del centro del claro de las vigas, la cual se verificara con lo establecido en las Normas Tcnicas Complementarias del DF, asi tambin se realizara para los desplazamientos laterales de entrepiso adems de revisar los desplazamientos crticos de los muros.Verificando as que estos desplazamientos sean admisibles para poder continuar con nuestro proyecto.CENTRO DEL CLARO DE LA VIGA:Mu (Tcm) DiseoMu (kgcm) Servicio(+ -)L (m)b (cm)h (cm)r (cm)d (cm)f'cf''c

kg/cm2kg/cm2

T66155.3611097.14-32020317280190.4

201428.57-32020317280190.4

155.3611097.14+32020317280190.4

EAs (cm2)nn*AsnAsdb/2 (cm)x (cm)As (cm2)I (cm4)Ie (cm4)Deflexion inm (a) en cm

234264.812.5348.5421.630367.70105.0782.53416563.2516563.250.02379

234264.812.5348.5421.630367.70105.0782.53416563.25

234264.812.5348.5421.630367.70105.0782.53416563.25

Deflexion diferidaDeflexion total (cm)Deflexiones premisibles

roro'a1 (cm)ap1 (cm)ap2 (cm)

0.00745160.00745160.034658360.058441.750.925

0.0074516

0.0074516CUMPLE

Observando as que el desplazamiento es permitido, por lo que se establece que cumple con lo establecido en las normas y es factible utilizar sin temor alguno. DESPLAZAMIENTO LATERAL RELATIVO DE LOS ENTREPISOS:H (m) =3.0ENTREPISO

u= directo x0.00200x0.0040x/H0.00133333CUMPLE

u= directo y0.00152y0.0030y/H0.00101333CUMPLE

H (m) =6.0AZOTEA

u= directo x0.00300x0.0060x/H0.001CUMPLE

u= directo y0.00220y0.0044y/H0.00073333CUMPLE

De igual manera que el claro de la viga se observa que estn dentro de lo permitido por la norma, revisando as por los 2 ejes en X y Y para cerciorarnos que cumplir en cualquier direccin que se presente algn evento. Verificando tambin que entre ms alto se encuentre el edificio menor sern los desplazamientos que se produzcan.DESPLAZAMIENTO LATERAL DEL MURO CRTICO:Obtencin de Rigidez del Muro Critico

MuroLIAvK(MN/m)

Resultados

CRITICO4.781.2740.55852.164

DEZPLAZAMIENTO DEL MURO CRITICO

MUROSK (MN)V de DiseoU/HCONDICION

CRITICO52164.22970.0030.0010.0030.001Cumple

Para la revisin del desplazamiento lateral fue de vital importancia determinar la rigidez del muro as como tomar el cortante de diseo el cual ya estaba establecido con anterioridad determinando as el desplazamiento al que ser producido y compararlo con el de las NTC-04. 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 as y seguir con nuestro diseo.Para observar el clculo que se realizo de los desplazamientos producidos contra los desplazamientos permisibles de las normas, se anexaran el archivo Excel llamado ANEXO D DISEO donde se podr revisar el procedimiento utilizado.DISEO DE CONEXIONES O NUDOS:Para el diseo de conexiones se realizara tomando en cuenta la varilla que nos resulto el diseo de vigas y columnas, en este caso vigas y castillos. Basndonos en las siguientes formulas y donde se reducir un 40% cuando sean enlaces a compresin, siguiendo en las conexiones de los castillos estos se tomaran 8 u 12 veces su dimetro segn la longitud de desarrollo que se necesite.

Tomando en cuenta lo anterior, tendremos:ACERO DE TENSION

BarrasNocm2

DATOS1#41.267POR NORMAS

fy 4200Diametro1.27En ningn caso Ld ser menor que 300 mm.

r3Condicion Cond. X Fac.

S (estribo)10Ldb (cm)29.1623.33

n235.0628.05

fc280

rad>4.1833Ldv (cm)15.24

ACERO DE COMPRESION

Longitud de desarrollo de barras a compresinLa longitud de desarrollo de una barra a compresin sercuando menos el 60 por ciento de la que requerira atensin y no se considerarn efectivas porciones dobladas.En ningn caso ser menor de 200 mm.

Ldb (cm)16.83

Ldv (cm)9.144

Rad4.183

ANCLAJE DE COLUMNA

BarrasNocm2

1#41.267

DIAMETRO (cm)1.27

Lon. Desarrollo. (cm)10.16Por Norma (cm)15

Lon. Vertical (cm)15.24

Nota: los dibujos de detalle se anexaran en el archivo pdf y dwg. Donde se muestra el detalle del armado como se realizara la conexin de los nudos.PRESENTAR LA PROPUESTA DE CIMENTACIN:CimentacinSe opt por una cimentacin a base de zapatas corridas de mampostera (piedra braza juntada con mortero tipo 1) bajo muro.

Cimentacin para muros interiores

Cimentacin para muros colindantes (para no invadir propiedad del vecino)

Las dimensiones de la cimentacin quedaran establecidas una vez realizado el clculo.DISEO DE LA CIMENTACION:

Los cimientos de la casa habitacin se disearon teniendo las siguientes consideraciones generales: Tipo de mampostera: Piedra braza junteada con mortero tipo 1. Resistencia de la piedra a compresin en direccin normal a los planos de formacin: 150 kg/cm2. Resistencia mnima a compresin en direccin paralela a los planos de formacin: 100 kg/cm2. Peso volumtrico mximo de la mampostera empleada: max = 2600 kg/cm2. Peso volumtrico mnimo de la mampostera empleada: min = 2350 kg/cm2.

Casa ubicada en zona de transicin (zona II)Presin de diseo del terreno:=10 000 kg/m2Factor de carga: Fc = 1.4Ancho de corona C = 30 cm

Expresiones empleadas para el diseo

Ancho de cimentacin:

Vuelo o volado: (cimentaciones de lindero)

Vuelo o volado: (cimentaciones interiores)

Altura de cimiento:

Notas sobre el diseo

a. El clculo de V slo procede si B C es una cantidad con signo positivo.b. Las dimensiones de la seccin final constructiva sern cantidades mltiplos de 5 cm.c. Si las dimensiones del ancho B o la altura H del cimiento son menores que 60 cm, se respetar esta ltima dimensin por razones constructivas (ancho de cepa y tamao de piedra).

F.S.1.4qR (KN/m2)100C (cm)0.3

SECCION REAL

TRAMOTIPOWu c/F.SB =Wu/qRV = B-CH = 1.5VB (m)H (m)

V = ((B-C)/2)

CRITICOColindante46.340.460.160.250.600.60

CRITICOInteriores57.280.570.140.200.600.60

CIMENTACION: Para este proyecto se revisara la seccin critica, para determinar si esta cumple con la seccin mnima permisible, de ser as, las dems cimentaciones tambin lo harn y no ser necesario realizar tramo por tramo.

NOTA: estos clculos sern mostrados en el anexo Excel llamado Detallado Proyecto Nudos en la pestaa de cimentacin. Esto para evitar que sean muchos anexos.Se ANEXA tambin los planos de la casa habitacin dentro de los que encontraremos el plano arquitectnico, cimentacin, estructural adems de los alzados. As mismo se agregar la estimacin de precios unitarios y costo total de la estructura en un archivo PDF y Excel en caso de necesitar ver algunas operaciones.

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS FINALESDentro de esta memoria de clculo no todo es anotar nmeros y formulas sino tambin es muy importante revisar minuciosamente los resultados adems de utilizar de manera correcta los programas para la realizacin del mismo proyecto, ya que de esto depender el buen funcionamiento de la construccin y no solo el buen funcionamiento sino tambin la vida de las personas que habiten dicha construccin. En mi opinin este proyecto es muy importante para terminar nuestra carrera profesional ya que utilizamos todo lo aprendido en las materias relacionadas al diseo estructural y nos crea una buena conciencia, para realizar trabajos con gran tica y profesionalismo ya que como se menciono anteriormente de nuestro trabajo tambin dependen varias vidas, y es justo retribuirle a la sociedad con un buen trabajo la confianza que depositan en nosotros los ingenieros civiles.