UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DEL MERCADO DE GRANOS BÁSICOS PARA LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN SACATEPÉQUEZ,

GUATEMALA.

LUIS ALBERTO BALTAZAR

ASESORADO POR: ING. ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

GUATEMALA, JULIO DE 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA

DISEÑO DEL MERCADO DE GRANOS BÁSICOS PARA LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN SACATEPÉQUEZ,

GUATEMALA

TRABAJO DE GRADUACIÓN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA

FACULTAD DE INGENIERÍA

POR

LUIS ALBERTO BALTAZAR

ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

Al conferírsele el título de

INGENIERO CIVIL

GUATEMALA, JULIO DE 2004

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de

San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de

graduación titulado:

DISEÑO DEL MINIMERCADO DE GRANOS BÁSICOS PARA LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN SACATEPÉQUEZ,

GUATEMALA.

Tema que me fuera asignado por la Dirección de La Escuela de Ingeniería Civil,

con fecha 5 de mayo de 2003.

Luis Alberto Baltazar.

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA

DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada

VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz

VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

DECANO: Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

EXAMINADOR: Ing. Ángel Roberto Sic García

EXAMINADOR: Ing. Carlos Salvador Gordillo García

EXAMINADOR: Ing. Silvio José Rodríguez Serrano

SECRETARIO: Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

AGRADECIMIENTOS

A Dios:

Dándole infinitas gracias por tantas cosas buenas que me ha brindado,

especialmente por permitir finalizar mi carrera.

A las autoridades municipales de San Juan Sacatepéquez:

Por permitirme realizar dicho proyecto en su administración.

Al ingeniero Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta:

Por su apoyo, asesoría y el tiempo dedicado a este trabajo.

A mi familia, amigos:

Y todas las personas que, de una u otra forma colaboraron en la

realización de éste trabajo de graduación.

A la gloriosa Universidad de San Carlos de Guatemala:

Por hacer de mí, un profesional.

DEDICATORIA

A mis abuelos: Donato Baltazar y Gregoria Morales, por ser los

formadores de lo que soy como persona.

A mi madre: Carmelina Baltazar, por darme el regalo más valioso,

la vida.

A mis hermanos: Por su amistad, por su apoyo incondicional en todo

momento y por formar parte importante de mi vida.

A toda mi familia: Por su apoyo brindado en el transcurso de estos años.

ÍNDICE GENERAL

INDICE DE ILUSTRACIONES IV

LISTA DE SÍMBOLOS VI

GLOSARIO VII

RESUMEN IX

OBJETIVOS XI

INTRODUCCIÓN XII

1. INVESTIGACIÓN 1.1. Monografía 01

1.1.1. Tipo de localidad, jurisdicción municipal y departamental 01

1.1.2. Aspectos físicos 01

1.1.2.1. Ubicación 01

1.1.2.2. Límites y colindancias 02

1.1.2.3. Población 02

1.1.2.4. Clima 02

1.1.2.5. Producción 02

1.1.2.6. Topografía 03

1.1.2.7. Idioma 04

1.2. Diagnóstico de la cabecera municipal 04

1.2.1. Accesibilidad 04

1.2.2. Servicios existentes 04

1.2.3. Distribución del mercado municipal 05

1.2.4. Población potencialmente consumidora 05

1.2.5. Necesidades prioritarias 06

1.2.6. Inmigración 06

1.3. Antecedentes del proyecto a ejecutar 07

1.3.1. Aspectos sanitarios respecto a mercados 07

1.3.2. Descripción de un mercado municipal 08

1.3.3. Situación actual 08

1.3.4. Problemas ocasionados por la situación actual 09

1.3.5. Diagnóstico 10

1.3.6. Descripción del proyecto 10

2. DISEÑO PRELIMINAR 2.1. Levantamiento topográfico 13

2.1.1. Planimetría 13

2.2. Diseño arquitectónico 14

2.3. Prediseño de estructura 14

2.3.1. Cargas vivas, muertas y factores de seguridad 14

2.3.2. Losas 15

2.3.3. Normas de prediseño para vigas 17

2.3.4. Predimensionamiento de vigas 18

2.3.5. Normas de prediseño para columnas 19

2.3.6. Predimensionamiento de columnas 22

3. CÁLCULO Y DISEÑO ESTRUCTURAL 3.1. Cálculo estructural 23

3.1.1. Análisis estructural 23

3.1.1.1. Método de aplicación: Marcos rígidos 23

3.1.1.2. Cargas para marcos estructurales 26

3.1.1.2.1. Determinando cargas horizontales 26

3.1.1.2.2. Determinando cargas verticales 31

3.1.1.3. Programa para el análisis estructural 33

3.1.1.4. Procesamiento de datos 34

3.2. Diseño estructural 36

3.2.1. Diseño de losa 36

3.2.2. Diseño de vigas 40

3.2.3. Diseño de columnas 44

3.2.4. Diseño de zapatas 46

3.2.4.1. Zapatas concéntricas 46

3.2.4.2. Zapatas excéntricas 50

3.2.5. Diseño de escalera en voladizo 54

3.2.5.1. Método de Sauter 54

4. DISEÑO DE INSTALACIONES 4.1. Diseño de instalación hidráulica, eléctrica y drenajes 55

5. PRESUPUESTO 5.1. Costo del proyecto 57

5.2. Resumen 62

CONCLUSIONES 63

RECOMENDACIONES 65

BIBLIOGRAFÍA 67

ANEXOS 69

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS 1. Ubicación de a y b 13

2. Sección de viga 17

3. Columna típica 20

4. Áreas tributarias 23

5. Fuerza cortante por nivel 26

6. Cargas distribuidas 31

7. Modelo matemático 32

8. Numeración de elementos 33

9. Planta ejes 5 –6 34

10. Losa 3 35

11. Momentos en X-X 35

12. Momentos balanceados 36

13. Distribución de refuerzo para el eje X-X 37

14. Armado de viga 39

15. Longitud de desarrollo en viga 40

16. Corte de zapata 46

17. Corte punzonante 46

18. Armado en zapata 47

19. Armado de viga conectora 49

20. Corte en zapata excéntrica 50

21. Punzonante en zapata excéntrica 51

22. Armado en zapata excéntrica 52

23. Planta arquitectura primer nivel 71

24. Planta arquitectura segundo nivel 73

25. Planta acotada primer nivel 75

26. Planta acotada segundo nivel 77

27. Plano de fachadas 79

28. Plano de secciones 81

29. Plano de cimentaciones 83

30. Plano secciones cimiento combinado 85

31. Plano vigas primer nivel 87

32. Plano vigas segundo nivel 89

33. Plano armado de losa primer nivel 91

34. Plano armado de losa segundo nivel 93

35. Plano de detalles 95

TABLAS

I. Sexo masculino 6

II. Sexo femenino 7

III. Peraltes mínimos 15

IV. Factores de riesgo sísmico Z 22

V. Factores I 22

VI. Factores K 23

VII. Peso por nivel 26

VIII. Rigidez por marco 27

IX. Distribución de fuerzas horizontales Y-Y 28

X. Distribución de fuerzas horizontales X-X 29

XI. Cargas distribuidas marco No.5 32

XII. Momentos máximos 33

XIII. Cortes máximos 34

XIV. Acero requerido 37

XV. Momentos máximos a rostro de columnas 38

XVI. cortes máximos a rostro de columnas 38

LISTA DE SÍMBOLOS

A área de una región

Ac área crítica para el esfuerzo punzonante

As área de acero

Asmin área de acero mínimo

cm carga muerta

cv carga viva

C.U. carga última

d peralte efectivo

e excentricidad de carga axial

h altura de elemento

hmin profundidad mínima de zapata o cimiento

l distancia entre apoyos

L longitud de elemento

ρb porcentaje de acero en la falla balanceada

r recubrimiento del acero

s espaciamiento entre estribos

t espesor

Vc fuerza de corte nominal que resiste el concreto

Vr fuerza de corte

Vs valor soporte del suelo

Wc peso específico del concreto

Ws peso total del suelo

GLOSARIO

Bastones refuerzo que se coloca para soportar esfuerzos de

tensión en los extremos de vigas y losas.

Carga axial es la carga de tensión o compresión perpendicular a la

sección del elemento estructural.

Carga muerta es una carga permanente, inamovible, no cambia de

posición.

Carga viva es una carga que depende del uso de la estructura

que se diseñará. Carga no permanente.

Carga factorizada cargas vivas y muertas multiplicadas por factores de

seguridad.

Código ACI código del Instituto Americano del Concreto (ACI

siglas en inglés), contiene requerimientos para la

construcción en concreto reforzado.

Esfuerzo fuerza por unidad de área.

Estribo refuerzo utilizado con el fin de resistir los esfuerzos de

corte en vigas y columnas.

Franja tributaria área de carga con la que se diseña determinada

estructura.

Momento una fuerza a cierta distancia de su centro de masa.

Peralte efectivo es la distancia medida de la fibra extrema hasta el

centroide del refuerzo sujeto a tensión.

Rigidez capacidad de un elemento para no permitir flexión

debido a cargas.

RESUMEN

El siguiente trabajo de graduación titulado Diseño del Mercado de Granos

para la Cabecera Municipal de San Juan Sacatepéquez, esta formado por 5

capítulos los cuales se describen a continuación.

En el primer capítulo tenemos información general del municipio.

Constataremos que en la población predomina la cultura Cakchiquel, que su

clima es frío con algunos lugares cálidos. La población actual en el municipio de

acuerdo al INE es de 147,953 habitantes.

Se hace especial mención que la forma en que se llegó a determinar las

necesidades prioritarias en el municipio fue a través de encuestas, la cantidad

realizada muestra en forma tabulada las necesidades representativas con los

porcentajes respectivos de dicha investigación.

Como parte final de este capítulo se habla de los inconvenientes actuales

en el mercado así como la importancia de la construcción de un mercado de

granos.

El capítulo dos contiene información de la arquitectura tipo colonial

aplicada en la fachada. Se describe la distribución que tendrá el mercado y

porque no se considera un parqueo para el mercado. En este capítulo

encontraremos la teoría necesaria que se utiliza para el prediseño de vigas y

columnas de acuerdo al Código ACI e IMCYC. Para el diseño de losa

tendremos el Método 3 del ACI, el cual nos da una serie de lineamientos para el

diseño de losa plana.

El tercer capítulo, con la teoría obtenida se realiza el cálculo estructural.

Se inicia con el análisis estructural, del cual obtendremos información de

momentos y cortes que actúan en vigas y columnas. El análisis estructural es

importante ya que con los resultados procedemos a diseñar vigas, columnas y

zapatas.

En el cuarto capítulo, se considera las instalaciones necesarias para el

buen funcionamiento del edificio. Veremos los aspectos importantes que se

tomaron para el diseño de instalaciones de agua potable, drenajes e

instalaciones eléctricas.

El quinto capítulo corresponde a los costos de construcción. Estos datos

incluyen precios de mano de obra con sus respectivas prestaciones y precios

de materiales puestos en obra. El resultado de los costos se presenta por

renglones para un tiempo de desarrollo de 10 meses.

OBJETIVOS

General

Realizar el diseño del mercado de granos básicos en la cabecera

municipal de San Juan Sacatepéquez, Guatemala.

Específicos

1. Diseñar un mercado de granos que reúna las condiciones sanitarias y de

funcionamiento en beneficio de la población.

2. Proporcionar a las autoridades municipales los planos respectivos del

mercado de granos para su pronta ejecución.

3. Aplicar la mayoría de los conocimientos adquiridos en la Facultad de

Ingeniería al realizar el diseño estructural.

4. Contribuir con el diseño del mercado de granos al ordenamiento de

ventas en ambos mercados.

INTRODUCCIÓN

Como personas pertenecientes a una sociedad organizada, recurrimos a

lugares definidos para adquirir productos que satisfagan nuestra necesidad de

alimentación. Derivado de esto surgen los mercados donde se obtienen

productos alimenticios que generalmente llevamos a casa para su preparación.

En San Juan Sacatepéquez, el constante crecimiento poblacional genera

en el mercado municipal un positivo movimiento económico, creando un gran

número de empleos directos e indirectos.

Debido al crecimiento acelerado del comercio actualmente el espacio se

hace insuficiente en el mercado municipal. Adicionalmente existe el problema

que no se consideró un espacio para los comercios de granos por lo que están

dispersos en todo el sector.

La Universidad de San Carlos de Guatemala a través de mi persona ve

como solución a lo anteriormente descrito, la construcción de un mercado de

granos básicos. Para efectuar el proyecto la Universidad de San Carlos brindará

apoyo técnico para el diseño del Mercado de Granos Básicos para la Cabecera

Municipal de San Juan Sacatepéquez, el cuál será entregado a las autoridades

municipales para que se encarguen de su ejecución.

1. INVESTIGACIÓN 1.1 Monografía 1.1.1 Tipo de localidad, jurisdicción municipal y departamental

San Juan Sacatepéquez es municipio del departamento de Guatemala,

por medio del Acuerdo Gubernativo del 8 de marzo de 1923, considerando en

ese entonces su rápido crecimiento y desarrollo agrícola, comercial, social y

cultural, fue ascendida a Villa. El municipio es de 2da categoría.

En la jurisdicción de San Juan Sacatepéquez tenemos: 13 aldeas,

1caserios, 3 fincas, 4 colonias y la cabecera municipal que esta dividido en 4

zonas anteriormente barrios: El Calvario, El Cielito, San Bernardino (también

llamado San Isidro) y Santa Rosa.

1.1.2 Aspectos físicos 1.1.2.1 Localización

El municipio de San Juan Sacatepéquez está ubicado al norte del

departamento de Guatemala a 31 kilómetros de la capital, en una hondonada

llamada Pajul.

1.1.2.2 Límites y colindancias territoriales

El municipio colinda con los siguientes municipios: Al Norte con el

municipio de Granados (Baja Verapaz); Al Este con los municipios de San

Raimundo y San Pedro Sacatepéquez (Guatemala); Al Sur con el municipio de

San Pedro Sacatepéquez (Guatemala); al Oeste con los municipios de San

Martín Jilotepeque, el Tejar (Chimaltenango) y con Santo Domingo Xenacoj

(Sacatepéquez).

1.1.2.3 Población

De acuerdo con la información del Instituto Nacional de Estadística INE,

en el censo nacional realizado el 24 de noviembre al 7 de diciembre de 2002 el

número de habitantes es de 147,953 en el municipio.

1.1.2.4 Clima

San Juan Sacatepéquez es un municipio de clima frío. Debido a que el

municipio tiene también terrenos montañosos y quebrados existen algunos

lugares con clima cálido.

1.1.2.5 Producción

Dado a la variedad de suelo existente, la mayoría de las tierras son

productivas, la mayoría de pobladores se dedican al cultivo de maíz, café,

frutas, hortalizas. Existen productos no tradicionales que recientemente han

tomado gran auge para la explotación, como el ejote, suchini y otros que se

exportan a EE.UU. y Europa. En el municipio, también se cultivan flores que

han tenido muy buena aceptación en el mercado nacional como internacional.

Actualmente se observa el inicio del desarrollo de la industria en éste

municipio. Entre sus industrias principales, aunque en escala relativamente

pequeña, está la jarcia, fabricación de ladrillos y teja de barro cocido, alfarería,

tejidos típicos, elaboración de muebles de madera.

1.1.2.6 Topografía

La topografía del municipio es irregular, bastante montañosa y quebrada,

presenta pocas planicies, tiene muchas pendientes y hondonadas, cubiertas de

verde exuberante vegetación. Tiene regiones fértiles que gradualmente van

haciendo contacto con partes de terrenos secos, barrosos y hasta arenosos.

Cuenta con cerros importantes como: El cerro Candelaria; situado al

norte de la cabecera, se extiende desde el Río Raxtunyá hasta las afueras del

municipio, posee vetas de calcio. También puede mencionarse el cerro

Carnaval en Sajcavillá, el cual contiene minas de mármol, el cerro Mala Paga

en la Aldea lo de Mejía, el Cerro Colorado en la aldea Camino de San Pedro, el

Cerro Chuisec, cerro La Campana, cerro Santa Ana, en la Aldea Montúfar.

1.1.2.7 Idioma

Debido a la interculturalidad que se da en el municipio, actualmente se

habla español y cakchiquel.

1.2 Diagnóstico de la cabecera municipal

1.2.1 Accesibilidad

El acceso a la cabecera municipal de San Juan Sacatepéquez se

clasifica como eficiente, ya que cuenta con una buena carretera de

comunicación. La carretera que comunica el municipio con la ciudad capital, es

asfaltada y con una longitud de 31 kilómetros. Lamentablemente la mayoría de

las carreteras hacia las aldeas y caseríos son aún de terracería.

1.2.2 Servicios existentes

Entre los servicios existentes de infraestructura social y productiva,

educación, salud, vivienda, recreación y turismo están: Agua potable, drenajes,

servicio telefónico de línea directa y celular, Policía Nacional Civil, transporte

extraurbano, oficina de correos, escuelas preprimaria y primaria, mercado

municipal, parque central recién remodelado, carretera asfaltada desde la

ciudad capital y hacia San Raimundo, rastro municipal, parroquia de segunda

categoría, templos evangélicos, cancha de fútbol y dos de básquet ball, salón

comunal, bancos (G&T Continental, Banrural y Bancafé), Juzgado de paz, así

como una unidad operatoria del Instituto Guatemalteco de Seguridad Social,

además de un Centro de Salud Estatal.

Los lugares de atracción turística son: Villa Lourdes, La Concepción,

Vista Bella, Villa Olga, El Bulí, El Pilar, La Viña, Ocaña, La Laguneta de San

Miguel Pachalí, El Río Grande o Motagua y otros.

1.2.3 Distribución del mercado municipal

El mercado municipal ubicado en la cabecera de San Juan Sacatepéquez

posee una estructura inaugurada en 1999 por la administración (1996-2000).

Esta estructura posee 5 niveles los cuales están distribuidos de la siguiente

manera:

- El quinto nivel cuenta con carnicerías y verduras.

- El cuarto nivel cuenta con carnicerías, verduras, comedores y depósitos

de productos empacados.

- El tercero y segundo nivel tienen ventas de ropa variada, calzado,

productos de cuero, etc.

- El primer nivel cuenta con locales que dan a la calle, en él se ubican:

tiendas carnicerías, ferreterías, zapaterías.

A pesar de ser una obra de gran magnitud, desarrollada en beneficio de

toda la población, no se consideró dentro de la estructura un sector que le diera

cabida a los productos de granos básicos.

1.2.4 Población potencialmente consumidora El municipio de San Juan Sacatepéquez, se ha convertido en un

municipio bastante poblado y la cabecera municipal es un punto de enlace para

llegar a la mayoría de lugares, generando una actividad económica bastante

dinámica, por lo que el mercado se mantiene prácticamente abarrotado de

personas todos los días de la semana. Por ello la cabecera municipal es el

centro de comercio más importante en el municipio y el número de potenciales

consumidores que llegan al municipio es grandísimo.

1.2.5 Inmigración

En éste municipio se ha presentado el fenómeno de inmigración y en los

últimos años se ha dado el crecimiento acelerado en el ámbito poblacional, por

consiguiente el de viviendas debido a la expansión del casco metropolitano de

la ciudad de Guatemala. Este fenómeno provoca el aparecimiento de múltiples

lotificaciones e invasiones, las cuales provocan serios problemas a la

municipalidad en aspectos de distribución de agua potable, energía eléctrica,

basura, recolección y disposición final de aguas servidas y desechos sólidos,

delincuencia, transporte, etc.

Este municipio se ha convertido en una Ciudad Dormitorio, la falta de

control y planificación por parte de las autoridades municipales al autorizar

nuevas lotificaciones, sin preveer todas las alteraciones que traen debido a su

crecimiento.

1.2.6 Necesidades prioritarias Para poder determinar en este municipio las necesidades básicas que

deben solucionarse, se realizó una investigación utilizando el método de

encuesta a través de entrevista directa a personas mayores de edad. El número

de entrevistas realizadas es de 300, siendo la mitad para cada sexo. El lugar

donde se realizó la encuesta fue en la cabecera municipal.

Se tomó el total de encuestas realizadas para obtener el siguiente

resultado en orden de prioridad:

Tabla No. I Sexo masculino

No. NECESIDADES PRIORITARIAS PORCENTAJE

1 Asfaltar las carreteras que comunican la cabecera municipal con las aldeas 30

2 Cobertura total de drenajes para aguas residuales 25 3 Servicio de agua potable en aldeas circundantes 20 4 Sistema de recolección de desechos sólidos 15 5 Áreas de recreación 8 6 otros 2

Tabla No. II Sexo femenino

No. NECESIDADES PRIORITARIAS PORCENTAJE

1 Un nuevo edificio para el mercado de granos básicos 40 2 Plantas de tratamiento de aguas residuales 23 3 Sistema de recolección de desechos sólidos eficiente 12 4 Ampliación del Centro de Salud 11 5 Control estricto para evitar la tala desmedida de bosques 10 6 otros 4

Entre las necesidades identificadas, se llegó a la conclusión y con

acuerdo de las autoridades municipales de que para la realización del proyecto

de E.P.S. se diseñará un edificio que albergue en su mayoría la venta de

granos, a un costado del mercado municipal.

1.3 Antecedentes del proyecto a ejecutar 1.3.1 Aspectos sanitarios respecto a mercados

Éste es uno de los aspectos más importantes a considerar en el buen

funcionamiento de un mercado, pues es el lugar donde la mayoría de grano

saldrá para el consumo de las personas que habitan la cabecera así como

aldeas cercanas. Y la posible contaminación de estos productos es sumamente

delicada ya que podría generar enfermedades a las personas que los

consumen.

Mientras se tomen las medidas sanitarias adecuadas para tratar los

granos así como el entorno de la estructura, se prevendrán enfermedades

provocadas por roedores (las ratas y ratones son reservorio potencial para un

número de importantes enfermedades. Las enfermedades van de simples

molestias locales, causadas por su mordedura, a la grave enfermedad, Tifus

Murino que viene a ser mortal), como también por insectos (el mosquito y

pulgas son considerados los principales vehículos de infección).

De nada servirá las acciones sanitarias tomadas dentro del mercado, sí

se adquieren productos ya contaminados y se almacenan posteriormente dentro

del lugar.

1.3.2 Descripción de un mercado de granos Un mercado de granos no representa mayor cambio con respecto a los

tradicionales mercados que aglomeran todas las actividades económicas. Al

contrario, se hace fácil su diseño ya que en el mercado de granos no se

consideran instalaciones para mantener en buenas condiciones a carnicerías,

comedores, ventas de verduras. Los acabados en el interior de los locales no

requieren ser finos como azulejos, pisos pulidos, etc.

1.3.3 Situación actual La cabecera municipal de San Juan Sacatepéquez, actualmente no

cuenta con un lugar para la venta de granos que reúna las condiciones mínimas

necesarias para el intercambio comercial en una forma centralizada, que llene

los requisitos mínimos de seguridad y salubridad.

Actualmente lo que se visualiza es una estructura ya muy deteriorada,

locales hechos por los vendedores de una manera improvisada haciendo

locales muy pequeños. Lo anterior provoca que los vendedores saquen sus

productos a los pasillos, obstaculizando así el libre tránsito del consumidor

potencial. Debido a los inconvenientes que se dan en el actual mercado de

granos, los compradores prefieren no llegar al lugar. Los vendedores han

obtenido locales en otras partes del mercado no aptos para la venta, generando

un desorden en la venta de granos.

1.3.4 Problemas ocasionados por la situación actual Los problemas ocasionados por la falta de infraestructura adecuada para

la venta de granos básicos son numerosos, entre ellos podemos mencionar:

- Fuente potencial de enfermedades por falta de instalaciones adecuadas

para el comercio de granos.

- Desorden y contaminación en las calles producidas por ventas

improvisadas y ambulantes de granos.

- Perdidas económicas ocasionadas por los daños que ocasionan

roedores e insectos.

- Poco movimiento económico debido al desinterés que despierta en los

consumidores comprar granos en éste lugar.

- Los vendedores se ven obligados a ubicarse en otros lugares para

vender sus productos, ocasionando poca utilidad para estos

comerciantes.

1.3.5 Diagnóstico

Considerando la situación actual y los problemas ocasionados, es

necesario la construcción de un edificio que reúna las condiciones necesarias

para el intercambio comercial de granos. Lo anterior se justifica considerando el

alto índice de crecimiento de éste municipio, la necesidad de comprar productos

también crece.

Siendo una de las responsabilidades principales de las autoridades

municipales velar por el bienestar de sus habitantes tanto actuales como

futuros, la construcción del mercado de granos básicos vendrá a solucionar la

problemática ocasionada por la gran demanda de estos productos así como dar

un lugar digno para éste tipo de comercio.

1.3.6 Descripción del proyecto

La construcción de este mercado auxiliar vendrá a beneficiar aun más el

comercio de la cabecera municipal de San Juan Sacatepéquez, así como sus

aldeas cercanas y en general a todo el municipio, ya que no existe en la

actualidad un lugar similar en el municipio donde se pueda desarrollar la venta y

compra de granos básicos de una manera específica.

El mercado, contará con dos niveles techados con losa y está diseñado

para un posible tercer nivel en donde se ubicara otros negocios temporales al

aire libre. Además contará con instalaciones necesarias para que el intercambio

comercial pueda llevarse a cabo de una manera ordenada e higiénica.

A pesar de que el fin primordial de la estructura es darle un mejor servicio

a los productos de granos básicos, se dará cabida a otras secciones de

productos como tiendas, cocinas, venta de ropa y zapatos, así como un espacio

especial para las personas que venden sus productos únicamente los fines de

semana en el llamado piso de plaza.

2. DISEÑOS PRELIMINARES

2.1 Levantamiento topográfico 2.1.1 Planimetría

Para el levantamiento topográfico del terreno se utilizó el método de

radiaciones, ya que en el lugar existe una estructura que no permite ubicarse

directamente en los puntos a visar y por lo mismo es imposible utilizar el

método de poligonal cerrada.

El método de radiaciones es exacto siempre que se use en distancias

cortas. Se recomienda tener mucho cuidado al hacer las observaciones y tomar

sus lecturas debido a que no se puede chequear error de cierre y la única forma

de comprobar si el trabajo es correcto, es volver a visar el primer ángulo al final

del levantamiento para comprobar si no se ha cometido algún error. Si dicho

ángulo varía y la diferencia es mayor que la aproximación del aparato, hay que

efectuar nuevamente las lecturas y observaciones.

El equipo necesario para el levantamiento topográfico que se

realizó fue: un teodolito WILD GST20, estadal, cinta de 50 metros, nivel,

plomada y cuadrilla de topografía.

Se tomaron como base los mojones indicados en el lugar, obteniendo los

datos para hacer los planos de ubicación y localización, los cuales sirvieron de

base para el diseño estructural del “Mercado de Granos Básicos para la

Cabecera Municipal”.

2.2 Diseño arquitectónico Para darle una imagen atractiva a la estructura, recurrimos a darle una

fachada tipo colonial. San Juan Sacatepéquez es un lugar donde se observan

aspectos arquitectónicos de la colonia, un lugar de campo. Se diseñará en cada

nivel pestañas en todo el contorno del edificio colocando tejas de barro cocido.

A ésto se agregará ventanales arqueadas de metal-vidrio, puertas con detalle

colonial y tragaluces en paredes de piedra marterinada.

En el primer nivel estará diseñado para albergar a los vendedores de

granos en locales de 3.00 x 3.00 m. El segundo nivel albergara otros tipos de

ventas como: zapaterías, textiles, etc., siendo los locales de la misma medida

que los anteriores. En el diseño no se tiene un parqueo ya que el predio es

demasiado pequeño y no hay espacio suficiente para su diseño.

2.3 Prediseño de estructura 2.3.1 Cargas vivas, cargas muertas, factores de seguridad

En todo diseño de estructura, se consideran cargas de diseño el cual

será útil en el análisis de la estructura. Las cargas de diseño que se considera

son:

- Carga viva: 600 kg/m2, carga variable no permanente en el edificio.

- Carga muerta: es el peso propio de cada elemento, varia de acuerdo al

elemento analizado.

En cuanto a los factores de seguridad, el código ACI 318-89 estipula los

factores siguientes: ocasionado por carga viva(1.7) y el que genera la carga

muerta(1.4).

Para combinaciones de carga que toman en cuenta resistencias a cargas

por viento, sísmicas, vivas y muertas, además de otros factores tenemos las

combinaciones ACI mínimas para análisis estructural:

V1= 1.4 CM + 1.7 CV

V2= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV + 1.87 CS)

V3= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV - 1.87 CS)

V4= 0.9 CM + 1.43 CS

V5= 0.9 CM – 1.43 CS

2.3.2 Losas

En este sentido se debe mencionar que existen varios métodos

recomendados por el código ACI para el diseño de losas planas. Pero en este

trabajo utilizaremos el llamado Método Tres el cual es muy sencillo de usar. A

continuación se dan los lineamientos específicos para el proyecto que se esta

desarrollando.

Losas en dos direcciones: Una losa requiere ser reforzada en 2 direcciones cuando:

1.) La relación m = a/b > 0.5

2.) Tiene 4 apoyos o 2 perpendiculares entre sí.

Figura 1. Ubicación de a y b b

a

Respecto al espesor de losa, el código ACI hasta la edición del 63,

recomendaba un peralte mínimo de h = p/180 > 0.09 mt, donde p = perímetro

de losa. A pesar de que han venido otras ediciones que recomiendan otras

ecuaciones, la anterior es la que aun se utiliza con mayor frecuencia.

Para el proyecto desarrollado tomaremos la losa más crítica para

determinar el espesor de éstas:

h = (4.80x2) + (5.60x2) = 11.56 cm 180 El espesor de losa que obtuvimos es de 11.56 cm, por lo que nuestro

espesor de losa para todas las áreas serán de 12 cm.

El Método Tres sirve para encontrar los momentos actuantes en los

extremos de las losas a diseñar. A continuación se da la notación que se utiliza

en las tablas que se utilizan para encontrar los momentos actuantes, los cuales

se muestran en el apéndice de este documento.

NOTACIÓN:

A = longitud del claro libre corto

B = longitud del claro libre largo

C = coeficientes para los momentos, como se dan en las tablas 7.2, 7.3 y

7.4. Los coeficientes tienen índices de identificación, como CAneg, CBneg,

CB DL, CA LL, CB LL

m = relación del claro corto al largo

W = carga uniforme por pie2. Para los momentos negativos y fuerzas

cortantes, w es la carga muerta total más la carga viva, cuando se usa la tabla

7.2. para los momentos positivos, w se va a separar en cargas muerta y viva

para usar las tablas 7.3 y7.4.

En los bordes discontinuos se usará un momento negativo igual a un

tercio (1/3) del momento positivo.

Las secciones críticas para el cálculo de momentos están localizadas

como sigue:

- Para el momento negativo a lo largo de los bordes del tablero en las

caras de los apoyos.

- Para el momento positivo a lo largo de las líneas centrales de los

tableros.

Para encontrar los momentos flexionantes en las franjas intermedias se

calcularán usando las tablas 7.2, 7.3 y 7.4 con: MA = CwA2 y MB = CwB2

Los momentos flexionantes en las franjas de las columnas se reducirán

gradualmente del valor total de MA Y MB del borde de la franja intermedia a un

tercio (1/3) de estos valores en el borde del tablero. Cuando el momento

negativo en un lado de un apoyo es menor de 80% que el del otro lado, la

diferencia se distribuirá en proporción a la rigidez relativa de las losas.

La demostración de cómo se diseñan éstas losas, se da en el capítulo

siguiente(3).

2.3.3 Normas de prediseño para vigas

El código ACI contempla peraltes mínimos en vigas para una rigidez

adecuada sin grandes deflexiones. Éstos peraltes se muestran a continuación:

Tabla 1. Peraltes mínimos según el ACI Peralte Mínimo h (cm)

Elemento Simplemente con 1 extremo ambos extremos voladizo apoyada continuo continuos

Peralte l/16 l/18.5 l/21 l/8

Otra alternativa desarrollada para predimensionar vigas rectangulares es

la que da el Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto(IMCYC) ha publicado

en un libro titulado “Criterios para el Proyecto de Estructuras de Concreto”,

donde considerando los criterios del Código ACI y otros, hace algunas

recomendaciones que se pueden acomodar a nuestro país para efectos de

predimensionamiento. Algunos de esos criterios son los siguientes:

1.) Si se tienen tableros mayores de 3.00 x3.50 m2, es conveniente peraltar las

vigas entre l/10 y l/15 en la mayoría de los casos, se considera un peralte

estándar de 30 cm y base de 15 cm.

2.) Si se trata de estructuras aporticadas, cuyas columnas son flexibles que el

sistema de piso(rigidez menor), el peralte de vigas oscila entre l/10 y l/15 e

incluso de mayor peralte.

3.) En voladizo, el peralte de vigas para el mismo tipo de las anteriores.

d= (longitud libre del voladizo)/5

2.3.4 Predimensionamiento de vigas Según recomendación del código ACI, el peralte debe estar entre:

1.) h1 = 6.00 = 0.33 m 2.) h2 = 6.00 = 0.29 m

21 18.5

3.) h3 = 1.20 =0.15 m entonces mi hprom = 0.25 m 8

También debemos considerar las recomendaciones del IMCYC:

a.) h1 = 6.00 = 60 cm b.) h2 = 6.00 = 40 cm

10 15

Entonces mi hprom = 0.50 m

De los promedios anteriores tomaremos el mayor, para garantizar que mi

peralte soporte cargas extremas. Ahora procedemos a determinar el ancho de

nuestra viga:

Peralte = 50 cm

Relación b/h = 0.50 b = 0.50h

b = 0.50x50cm = 25 cm

Área= 1,250 cm2

En la siguiente figura se muestra las dimensiones de la viga.

Figura 1. Sección de viga

50 cm

25 cm

2.3.5 Normas de prediseño para columnas

Recomendaciones ACI

a. Columnas circulares: por lo menos 30 centímetros de diámetro

b. Columnas rectangulares: la dimensión menor debe ser 20 cm.

El área total debe ser de 600 cm2

Sección de

viga

c. Algunos consideran la menor dimensión mayor o igual a 30 cm.

d. 0.4 < b/h < 1

e. Se considera una carga y un momento, siendo el momento de

diseño mínimo el valor de la carga axial por su excentricidad.

Recomendaciones IMCYC

El instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, sugiere dos formas de

predimensionar columnas:

a. Se recomienda, para columnas cuadradas, basándose en las longitudes de

las mismas y considerando tableros mayores de 3.00 x 3.50 m, estimar las

secciones de la siguiente manera:

b = h, tiene que estar comprendido entre: b = l/10 y b = l/15

Se debe tomar en cuenta que en este caso las columnas tienen que

poseer una rigidez mayor a la de las vigas.

b. La publicación “Criterios para el proyecto de concreto”, del IMCYC, contiene

gráficas elaboradas basándose en las ecuaciones de Wilburg, se han

desarrollado un conjunto de gráficas en las cuales se estimó la suma mínima

de los momentos de inercia en columnas de planta baja para limitar

distancia a ejes entre las vigas de dos pisos consecutivos. Dichas gráficas

predicen la rigidez de entrepiso. Estas gráficas se adjuntan en el apéndice

de este trabajo.

Consideraciones para el uso de tablas:

La estructura debe analizarse, por lo menos, en dos direcciones

perpendiculares entre sí, satisfaciendo requisitos de rigidez y resistencia ante

fuerzas laterales.

Se elige la tabla que corresponda al área construida.

Se busca Σ I/L, en la dirección analizada.

Se elige la que corresponde al concreto a usar.

Se obtiene Σ Ic´ a partir de éste se calculan las dimensiones con la siguiente

expresión:

m I/L = Σ Iy/Ly T

Donde: m = número de claros del marco

Iti = momento de inercia del claro i

Lti = longitud del claro i

En cada dirección se tendrá:

(Σ I/L)x =Σ t Kx= suma de los factores (I/L) parelelos al eje X-X

(Σ I/L)y = Σ t Ky= suma de los factores (I/L) paralelos al eje Y-Y

Para lo anterior cabe mencionar que son útiles las gráficas y cálculos

para columnas menos rígidas y más rígidas que el sistema de piso, aunque en

el segundo caso los resultados son menos exactos.

2.3.6 Predimensionamiento de columnas Para el diseño del mercado se tomó el criterio de diseñar con columnas

simétricas, para tener las mismas inercias en ambos ejes.

- Según ACI, se propone las siguientes dimensiones:

Columna de 20x20 cm = 400 cm2

- Según IMCYC

1.) h1 = 417 cm = 41.7 cm

10 hprom = 0.35 m

2.) h2 = 417 cm = 27.8 cm Area = 1,225 cm2

15

De ambas combinaciones, debemos tomar el dato mayor. En éste caso

sería el que sugiere el IMCYC, pero debemos observar que con las

dimensiones que ésta tiene, es menos rígida que las vigas. Por ello debemos

aumentar la dimensión de la columna como se muestra en la siguiente figura:

Figura 2. Columna típica

Columna típica 40 cm

40 cm

Área

1,600 cm2

3. CÁLCULO Y DISEÑO ESTRUCTURAL 3.1 Cálculo estructural 3.1.1 Análisis estructural 3.1.1.1 Método de aplicación La utilización de marcos rígidos se origina debido a la necesidad que

surge en el diseño de este mercado de granos:

1.) Dar mayor espacio libre dentro de la estructura, sin usar paredes que

obstaculicen física y visualmente el interior del mercado

2.) Para optimizar el área donde se ubicará el mercado

3.) Para crear dos niveles más sobre la estructura inicial.

Para la realización del análisis estructural nos apoyaremos en los

siguientes términos:

a.) El código ACI da recomendaciones para el uso de estructuras de concreto

armado. Para combinaciones de carga que tomen en cuenta resistencias a

cargas por viento, sísmicas, vivas y muertas, además de otros factores tenemos

las combinaciones ACI mínimas para análisis estructural:

V1= 1.4 CM + 1.7 CV

V2= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV + 1.87 CS)

V3= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV - 1.87 CS)

V4= 0.9 CM + 1.43 CS

V5= 0.9 CM – 1.43 CS

b.) Todo edificio debe ser diseñado y construido para resistir un mínimo total de

fuerza sísmica lateral, que pueda ser resistida por marcos estructurales o por

muros. Para evaluar la fuerza sísmica mínima de corte en la base se

determinará por el método SEAOC el cual utiliza la fórmula:

V = ZIKCSW

Donde:

Z = factor de riesgo sísmico

I = factor que depende de la importancia del edificio

K = factor que depende del tipo de estructura

Tabla 2. Factores de riesgo sísmico Z

Z RIESGO SÍSMICO

0.25 0.50

1.00

Daño menor, riesgo sísmico lejano Daño moderado, con intensidades de VII en la escala de Mercalli Modificado. Daño mayor, con intensidades de VIII en la escala de Mecalli Modificado.

Tabla 3. Factores I

I EDIFICIO

1 1.25 1.4 1.5

Para viviendas unifamiliares Para viviendas multifamiliares Escuelas, universidades Hospitales, estaciones de bomberos

Tabla 3. Factores K

K TIPO DE ESTRUCTURA

0.67 0.80 1.33 2.00

Sistema de marcos Los marcos también tienen muros de corte Sistema tipo caja Estructuras con grandes masas en su punta

C = factor que depende del período de vibración del edificio (t).

12.015

1≤=

tC donde b

ht ×=

09.0

con: t = periodo de vibración h = altura total de la estructura

b = base de la estructura paralela al sismo.

S = factor que depende del tipo de suelo en donde se cimienta el edificio, si no

Conoce el tipo de suelo, S = 1.5

W = peso total de las cargas muertas del edificio + 25% de la carga viva.

C x S no debe ser mayor que 0.14

c.) Determinación de cargas verticales por el método de áreas tributarias:

Éste método se refiere a la forma en que la losa puede sufrir flexión. En

éste proyecto se determinará que nuestra losa trabaja en dos sentidos por lo

tanto se obtienen 4 áreas tributarias (ver figura).

Figura 3. Áreas tributarias B

A

45º 45º AT3 AT1 AT4 AT2

45º 45º

Donde los anchos tributarios son:

Para el lado corto = a/3

Para el largo = A/3(3-m2 / 2)

3.1.1.2 Determinación de cargas para marcos estructurales 3.1.1.2.1 Carga horizontal (por sismo) Primer Nivel W vigas = Longitud total x peso del concreto x sección de viga

W vigas = (132.06+153)m x 2400 x (0.25x0.50) = 85,500 kg.

W losa = peso de concreto x espesor losa x área

W losa = 2400 kg/m3 x0.12 m x 598 m2 = 172,224 kg

W col = Altura de col x sección col x peso de concreto

W col = 6.01 m x (0.40 x 0.40 ) m x 2400 kg/m3 = 92,314 kg

W acabados = 688 m2 x 25 kg/m2 = 17,200 kg

W paredes = (475 m2 + 481 m2 ) x 110 kg/ m2 = 105,215 kg

Wpiso = 598 m2x100 kg/m2 = 59,800 kg

Wescalera = 2400 kg/m3 x (0.20 m + 0.07 m) x 16 m2 = 11,631 kg

CV = Área x 25% de carga viva

CV = (598 m2 +13 m2 ) x 600 kg/m2 x 0.25 = 91,660 kg.

W primer nivel = 638,298 kg.

Segundo Nivel W vigas = Longitud total x peso del concreto x sección de viga

W vigas = (132.06+153)m x 2400 x (0.25x0.50) = 85,500 kg.

W losa = peso de concreto x espesor losa x área

W losa = 2400 kg/m3 x0.12 m x 598 m2 = 172,224 kg.

W col = Altura de col x sección col x peso de concreto

W col = 1.34 m x (0.40 x 0.40 ) m x 2400 kg/m3 X 40 col = 20,582 kg.

W acabados = 688 m2 x 25 kg/m2 = 17,200 kg.

W paredes = 37,176 kg.

Wpiso = 598 m2x100 kg/m2 = 59,800 kg

W escalera =2400 kg/m3 x (0.20 m + 0.07 m) x 16 m2 = 11,631 kg

CV = Área x 25% de carga viva

CV = (582 m2 + 13 m2 ) x 600 kg/m2 x .25 = 91,220 kg.

W segundo nivel = 490,707 kg. W total = 1,129,005 kg. CORTE BASAL SEGÚN SEAOC V = ZIKCSW

Z = 1

I = 1.5

K = 0.67

25.014.011.24

)84.7(09.0≤==T ft = 0

17.014.015

1==C 25.0)50.1(17.0 ==CS > 0.14

como CS no debe ser mayor que 0.14, tomaremos 0.14

V = 1 x 1.5 x 0.67 x 0.14 x 1,129,005 = 158,851 kg.

Tabla 4. Peso por nivel

NIVEL PESO (kg) ALTURA (m) W X H

1 638,298 4.42 2,821,277

2 490,707 7.59 3,724,466

TOTAL = 6,545,743 kg-m

( )

( ) KgxF

KgxF

385,90743,545,6

466,274,30851,1582

467,68743,545,6

277,821,20851,1581

=×−

=

=×−

=

Figura 4. Fuerza cortante por nivel

90.39 ton.

68.47 ton.

Debido a que nuestra estructura es asimétrica (ver planos), debemos

hacer un análisis por torsión determinando lo siguiente: como primer paso

debemos determinar en que punto de la estructura esta el centro de masa CM.

Con la ayuda de computadora (Autocad ) es fácil determinarlo. Para el proyecto

el CM se localiza en las coordenadas siguientes: X = 16.20 mt. Y = 5.47 mt.

Determinando rigideces (K)

Como el fin de este trabajo es demostrar el proceso de diseño, solo se

indica el proceso, ya que considero que el lector está relacionado con estos

términos. Además en la tabla 5 se muestra los resultados para cada marco.

Para el segundo nivel:

K = 1 = 0.837 Donde:

Ph3 + 1.2Ph E 28115100=

3EI AG G = 0.4E

P = 10,000 kg

K mi = k x N.de col. por eje I = 1/12(40)4

K m1 = 0.837x7 = 5.859 h = 2.67 mt

K m2 = 0.837x5 = 4.185

Tabla 5 Rigideces por marco

MARCO Km L KL

1 4.19 -7.95 -33.31 2 4.19 -4.24 -17.77 3 5.86 0.20 1.17 4 5.86 5.40 31.64 5 5.86 10.60 62.12 6 5.86 16.45 96.40

∑ = 31.82 ∑ = 140.25

CRY2 = 140.25/31.82 = 4.40761 mt. Básicamente de la misma manera procedemos a encontrar la rigidez en

X, para el cual se obtuvo CRX2 =15.6776 mt.

Con los datos obtenidos del centro de masa y el centro de rigidez,

procedemos a encontrar la excentricidad provocada por la asimetría de la

estructura. Dicho dato será de utilidad para determinar las fuerzas respectivas

para cada marco debido al efecto que provoca los aspectos antes

mencionados.

ex = 16.2001 – 15.6976 ey = 5.4766 – 4.4076

ex = 0.5025 m ey = 1.0690 m

Con estos datos procedemos a determinar las fuerzas proporcionales en

cada marco debido a las rigideces. En la tabla 6 y 7 se muestra el resultado:

Tabla 6 Distribución de fuerzas horizontales Y-Y (segundo nivel) Marco KM DI KM*DI KM*DI2 EI F1 F2 Fm

A 3.35 -15.48 -51.85 802.63 -54.59 9,276.65 -827.84 8,448.81

B 3.35 -11.22 -37.60 421.99 -75.29 9,276.65 -600.26 8,676.39

C 3.35 - 7.02 -23.53 165.25 -120.31 9,276.65 -375.63 8,901.01

C´ 2.51 - 4.46 -11.20 50.01 -252.67 6,950.56 -178.86 6,771.70

D 5.02 - 1.17 - 5.89 6.91 -480.52 13,901.1 -94.05 13,807.1

E 5.02 2.83 14.19 40.11 199.50 13,901.1 226.53 14,127.7

F 5.02 8.83 44.31 391.09 63.89 13,901.1 707.39 14,608.5

G 5.02 13.78 69.16 952.76 40.93 13,901.1 1,105.10 15,005.2

32.64 2,830.7 90385.00 - 38.62 90346.38

Tabla 7. Distribución de fuerzas horizontales X-X (2do. Nivel) Marco KM DI KM*DI KM*DI2 EI F1 F2 Fm

1 5.86 12.04 70.59 850.27 30.29 16,645.4 3,190.1 19,835.5

2 5.86 6.19 36.29 224.71 58.92 16,645.4 1,639.9 18,285.3

3 5.86 0.99 5.82 5.77 367.63 16,645.4 262.82 16,908.2

4 5.86 - 4.21 -24.66 103.74 - 86.71 16,645.4 -1,114.3 15,531.1

5 4.19 - 8.65 -36.24 313.43 - 59.00 11,901.7 -1,637.77 10,264.0

6 4.19 -12.36 -51.79 640.03 - 41.28 11,901.7 -2,340.4 9,561.4

31.82 2137.9 90385.00 0.42 90385.42

3.1.1.2.2 Cargas verticales Para efectos demostrativos, a continuación se presenta la integración de

cargas verticales para el marco No. 5.

( )252.3

252.3261.56.52

1 ×⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=Al

AL = 6.776 m2

276.152.3 ×

=Ac

Ac = 3.10 m2

30052.3

52310.3+

×=CM

CM = 760.60 kg/m CV = 3.10 m2 x 600 kg/m

CV = 528.41 kg/m

A continuación se presenta los resultados finales para el marco No. 5

VIGA A-B

CM1 = 760.24 +791.62 = 1,552 kg/m

CV1 = 528 +564 = 1,092 kg/m

VIGA B-C

CM2= 816.46 + 816.46 = 1,633 kg/m

CV2= 592.50 + 592.50 = 1,185 kg/m

VIGA C-D

CM3= 1,031.36 + 1,022.34 = 2,054 kg/m

CV3 = 839.03 + 828.68 = 1,668 kg/m

VIGA D-E

CM4 = 790.31 + 790.31 = 1,581 kg/m

CV4 = 562.50 + 562.50 = 1,125 kg/m

VIGA E-F

CM5 = 1,044.16 + 1,037.26 = 2 081 kg/m

CV5 = 853.72 + 845.80 = 1,700 kg/m

VIGA F-G

CM6 = 914.53 + 914.53 = 1,829 kg/m

CV6 = 705 + 705 = 1,410 kg/m

En la siguiente figura se muestra la distribución de cargas para el marco

5. Por falta de espacio solo se indica el tipo de carga aplicada a nuestro marco.

Figura 5. Cargas distribuidas (Marco 5.)

CM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 A CV1 B CV2 C CV3 D CV4 E CV5 F CV6 G 11.90 ton. CM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 . CV1 CV2 CV3 CV4 CV5 CV6 .

9.00 ton.

Marco No.5

3.1.1.3 Programas para el análisis estructural Para el análisis de marcos estructurales se pueden utilizar métodos

exactos como lo son: Croos, Kani, Rígideces y otros.

Para el proyecto desarrollado en la práctica de EPS se utiliza un método

exacto diferente a los mencionados para el diseño de los elementos

estructurales de los marcos de edificios.

Para este proyecto se ha recurrido a un programa de computadora

llamado SAP 2000, el cuál se basa en un método matricial que permite realizar

cambios en cargas, secciones de elementos, características mecánicas de los

materiales, etc. Este programa como otros de computadora permite la

optimización de los elementos a diseñar, pues el análisis se hace en un tiempo

relativamente corto.

3.1.1.4 Procesamiento de datos Como el objetivo principal de este documento, es dar una demostración

general de cómo se realiza el diseño; a continuación se muestra como se

desarrolló el análisis estructural. Para tal uso se tomará el marco No. 5 (ver

planos), con las cargas que se muestran en la figura 6 y 7.

Figura 6. Modelo matemático CM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 A CV1 B CV2 C CV3 D CV4 E CV5 F CV6 G 11.90 ton. CM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 . CV1 CV2 CV3 CV4 CV5 CV6 .

9.00 ton.

Marco No.5

Tabla 8. Cargas distribuidas (Marco 5.)

VIGA CM ( kg/m ) CV ( kg/m )

A-B 1,552 1,092 B-C 1,633 1,185 C-D 2,054 1,668 D-E 1,581 1,125 E-F 2,081 1,700 F-G 1,829 1,410

Figura 7. Numeración de elementos 16 18 20 22 24 26 8 9 10 11 12 13 14

15 17 19 21 23 25 .

1 2 3 4 5 6 7

Marco No.5

Para el análisis de éste marco utilizaremos las ecuaciones mínimas que

recomienda el Código ACI para marcos estructurales, en el cual considera

cargas horizontales y verticales:

V1= 1.4 CM + 1.7 CV

V2= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV + 1.87 CS)

V3= 0.75 ( 1.4 CM + 1.7 CV - 1.87 CS)

V4= 0.9 CM + 1.43 CS

V5= 0.9 CM – 1.43 CS

A continuación se presenta los resultados finales del análisis para el

elemento No.23

Tabla 9. Tabla de momentos máximos

Combinación Moment Izq Moment Med Moment Der M Inv. Izq M inv. DerV1 -7.12 11.15 -16.61 ----------- ----------- V2 -5.62 9.03 -20.64 ----------- -----------V3 -17.81 7.7 -4.28 ----------- -----------V4 ---------- 5.31 -13.64 1.24 ------------V5 -11.2 4.75 ----------- ---------- 3.05

Tabla 10. Tabla de cortes máximos

EXTREMO COMB.1 COMB.2 COMB.3 COMB.4 COMB.5DERECHO 19.03 11.23 16.25 13.23 9.36INQUIERDO 18.68 15.64 17.25 12.35 10.36

3.2 Diseño estructural 3.2.1 Diseño de losa Datos generales:

e = 12 cm CV = 600 kg/m2

f´c = 281 kg/cm2 CM = 523 kg/m2

fy = 4200 kg/cm2 CVu = 1.7 x 600 = 1,020 kg/m

Wc = 2400 kg/m3 Cmu = 1.4 x 523 = 732 kg/m

Figura 8. Planta ejes 5-6 3.30 3.85 5.55 3.70 5.70 4.70

6

1 2 3 4 5 6 5.41 m

5 y

X

Para efectos demostrativos, se diseñará la losa No. 3 (ver planos) para el

eje X. En la figura siguiente se muestra las dimensiones de nuestra losa de

diseño:

Figura 9. Losa 3

5.55 m

m = a/b

m = 5.41/5.55

m = 0.95 > 0.50

5.41 m La losa trabaja en 2 sentidos.

Caso 8

y X

De las tablas 7.2, 7.3 y 7.4 tenemos:

Ma (-) = 0.081 x 1,752 x (5.41)2 = 1,945 kg-m

Mb (-) = 0.011 x1,752 x(5.51)2 = 585 kg-m

Ma (+) = 0.022 x 732 x (5.41)2 + 0.031 x 1,020 x (5.41)2 = 1,396 kg-m

Mb (+) = 0.021 x 732 x (5.55)2 + 0.027 x 1,020 x (5.55)2 = 1,322 kg-m

Del la misma manera se obtienen los momentos para las demás losas.

En la gráfica que a continuación se presenta contiene el resultado de los

momentos en las losas del eje X.

Figura 10. Momento en X-X

. 2066 2103 3022 564 2960 2516 315

. 1466 1114 1322 457 1247 1109

Y

X

Balanceo de momentos en juntas de losas

Ver losa 3 – 4 0.40 0.60

K3 = 1/5.55 = 0.18 3,022 564

K4 = 1/3.70 = 0.27 - 983 1,475

% de rigidez 3 = 0.18 / 0.18+0.27 = 0.40 2,039 2,039 % de rigidez 4 = 0.60

Variación de momentos = 3,022 – 564 = 2,458 kg-m

Figura 11. Momentos balanceados . 2085 2645 2039 2026 2760 2274

. 1466 1114 1322 457 1247 1109

Y

X

Acero para losa No.3

t = 12 cm

hierro = 3/8”

d = 12 – 2.5 = 9.50 cm

Cálculo de Asmin = 0.4 x 14.1 x 100 x 9.5 2810 Asmin = 1.91 cm2

Separación de hierro:

1.91 cm2 ___________ 100 cm X = 37 cm Smax = 3x12 = 36 cm

0.71 cm2 ___________ X Usar No. 3 @ 0.36 mt,

Acero mínimo para una separación de 36 cm = 1.97 cm2

Cálculo de momento que resiste el Asmin:

Mu = 0.90 1.97 x 2810 x ( 9.5 – 1.97 x 2810 ) 1.7x210x100

Mu = 46,557.70 kg-cm

Mu = 466 kg-m

Ahora calculamos el As para los momentos que sobrepasen el valor de

466 kg-m. En la siguiente tabla y gráfica se muestran los resultados:

Tabla 11. Acero requerido

MOMENTO (kg-m) As 3/8 (cm ) DISTANCIA (mt)-489 2.07 0.341466 6.20 0.11-2085 8.81 0.081114 4.71 0.15-2645 11.18 0.061322 5.59 0.13-2039 8.62 0.08457 1.97 0.36

-2026 8.56 0.081247 5.27 0.13-2760 11.67 0.061109 4.69 0.15-2274 9.61 0.07

para no complicar el armado de losa se tomará el siguiente:

Figura 12. Distribución de refuerzo para el eje X-X: . N.3@0.05 N.3@0.05 N.3@0.05 N.3@0.05

YI N.3@0.10 N.3 @0.10 N.3 @0.10 N.3 @0.10 N.3@ 0.10 N.3 @0.10

X

3.2.2 Diseño de vigas (vigas No.23, Marco No. 5 )

A continuación en las tablas 12 y 13 se muestran los valores de

momentos y cortes obtenidos en el análisis para la viga 23 del marco 5. Los

signos que acompañan los resultados, solo indican si el momento actúa

abajo(+) o si actúa arriba (-) del elemento analizado.

Tabla 12. Momentos máximos a rostro de columnas (ton-m)

Punto Comb.1 Comb.2 Comb.3 Comb.4 Comb.5

Izquierdo -15.62 -5.62 -17.81 +1.24 -11.20

Medio +11.15 +9.03 +7.70 +5.31 +4.75

Derecho -16.61 -20.64 -4.28 -13.64 +3.05

Tabla 13. Cortes máximos a rostro de columnas (ton)

Punto Comb.1 Comb.2 Comb.3 Comb.4 Comb.5

Izquierdo 18.68 15.12 11.87 8.98 5.06

Derecho 19.03 13.30 8.02 15.36 10.28

Relación ancho / peralte = 25/45 = 0.55 > 0.30, está correcto de acuerdo

con lo requerido por el ACI. Procedemos al diseño de viga:

b = 25 cm f´c = 281 kg/cm2 d = 45 cm

h = 50 cm fy = 4200 kg/cm2 M = ver tabla

Con los momentos obtenidos en la tabla 12. obtenemos el acero:

M(-)izq = -17.81 ton-m......................... As = 11.51 cm2

M(+)izq = 1.24 ton-m (inverso)............ As = 0.73 cm2

M(+)med = 11.15 ton-m....................... As = 6.93 cm2

M(-)der = -20.64 ton-m........................ As = 13.57 cm2

M(+)der = 3.05 ton-m (inverso)............ As = 1.82 cm2

Cálculo de acero corrido a.) Cama superior:

As min = 3.78 cm2

1/3 As(-) = 13.57/3 = 4.52 cm2

Se toma el dato mayor; entonces proponemos 2 varillas No.6 = 5.70 cm2

b.) Cama inferior:

As min = 3.78 cm2

1/3 As(-) = 13.57/3 = 4.52 cm2

½ A(+) = 6.93/2 = 3.47 cm2

Se toma el valor mayor de los tres. Usar 2No.6 = 5.70 cm2 y con los datos

obtenidos podemos colocar nuestro acero corrido. Ver figura 13

Figura 13. Armado de viga

Extremo izquierdo Extremo derecho

2 No.6

2 No.6

De todo lo anterior se tiene que:

a.) Bastones necesarios en:

Extremo izquierdo = 11.51 cm2 – 5.70 cm2 = 5.81 cm2

Usar 2 No.7 (7.76 cm2)

Extremo derecho = 13.57 – 5.70 = 7.77 cm2

Usar 2 No.7 (7.76 cm2)

b.) Riel necesario en cama inferior:

As = 6.93 – 5.70 = 1.23 cm2 Usar 1 No.4 (1.27 cm2)

c.) Para los momentos de inversión ubicados en los extremos de la viga, el

acero de las varillas corridas es suficientes para soportarlos.

Cálculo de la longitud de los bastones Para encontrar la longitud necesaria de los bastones se puede hacer

utilizando las ecuaciones de momentos. Pero teniendo SAP 2000, la

localización de estos momentos es muy fácil. A continuación se muestra en la

viga que hemos trabajado las longitudes necesarias.

Figura 14. Longitud de desarrollo de viga L1 Ldh Ldh L2

L1 = 0.67 m

L2 = 0.76 m

Cálculo de Ldh:

- 30 cm

- Ldh = 12 x 2.22 = 26.64 cm

- d = 45 cm

Cálculo de L total:

LR1 = 0.67 + 0.45 = 1.12 m

LR2 = 0.76 + 0.45 = 1.21 m

Cálculo de longitud de riel:

Lr = 0.76 m

Ldh :por extremo

- 30 cm

- Ldh = 12 x 2.22 = 26.64 cm

- d = 45 cm

La longitud total del riel deber ser = 0.76m + 2(0.45) = 1.66 m.

Cálculo de corte: para estribos

Corte actuante mayor en la viga a rostro de columnas:

Va = 19,030 kg Cálculo del corte resistente del concreto

Vc = 0.85 x 0.53 x 281 x 25 x 45

Vc = 8,496 kg. Como Va > Vc, se debe reforzar a corte.

Se utilizará hierro No.3 (0.71 cm2) para estribos

Espaciamiento:

Smax = 0.71 x 4200 x 45 __ = 0.096 m

(19200/0.85)-8496

Smax = 10 cm

3.2.3 Diseño de columnas Como ilustración se presenta el diseño de una de las columnas del primer

nivel, utilizando la carga axial máxima y momentos máximos en X y Y obtenido

del análisis estructural.

Paxial = 100 ton Col = 40 x 40 cm

Mx = 13.5 ton-m Viga = 25 x 50 cm

My = 18.0 ton-m Altura = 4.17 m

a.) Magnificadores:

ΨA = 1/12(40x403)/267 + 1/12(40x403)/417 . = 1.36

1/12(25)x503/600 + 1/12(25)x503/495

ΨB = 0

Ψprom = 1.365 + 0 =0.685

2

K = 20 – 0.69 1+0.69 = 1.255

20

Relación de esbeltez

E = 1.255X4.17 = 43.61 > 22 se debe magnificar

0.3X0.4

βd = 0.60

EI = 15,100 281 x 1/12x40x403/2.5 = 13.50 x 109

1+0.60

Pcr = π2x13.50 x 109 = 486.49 ton

(1.255x4.17)2

δ = 1/1 – (100/0.7x486) = 1.197

δ = 1.197

Diseño Paxial = 100 ton

Mux = 16.2 ton-m

Muy = 21.6 ton-m

Rec = 3 cm

1.) As min = 0.01 x 40cm x 40cm = 16 cm2

2.) Se propone armado 8 N0.6 = 17.1 cm2

3.) Ex = Mdx/Paxial ex = 16.2/100 = 0.162

Ex = Mdy/Paxial ey = 21.6/100 = 0.216

4.) ex/hx = 0.162/0.4 = 0.405

ey/hy = 0.216/0.4 = 0.540

5.) ρμ = 22.80 x 4200 = 0.251

1600x0.85x281

6.) De los diagramas “Column Inteaction Diagram, Rectangular Section”.

Usando los datos del inciso 4, 5 y utilizando la gráfica 0.8 obtenemos:

Kx = 0.45 y Ky = 0.34

7.) Cálculo de Po, Px´, Py´:

Po = 0.70 (0.85X281X1600) + (22.80X4200) = 334.54 ton.

Px´= 0.45x281x1600 = 202.32 ton,

Py´= 0.34x281x1600 = 152.86 ton,

8.) Determinación de Pú:

1/Pú = 1/202.32 + 1/152.86 – 1/334.54 = 117.71 ton.

Pú = 117.71 ton > Pu Ok

Diseño por confinamiento

1.) Lo = a. 4.17/6 = 70 cm

b. 18” = 45 cm

c. Lado mayor = 40 cm

Se toma el mayor de los valores, en éste caso 70 cm.

2.) Espaciamiento en Lo:

3 cm < s < 10 cm

ρ = 0.45(1660/1156 – 1)0.85x281/4200 = 9.829 x 10-3

s = 2 x 0.71/32.1 x 9.829 x 10-3 = 4.50 cm

4.) Espaciamiento en S´: - 16 x 1.91cm = 30.56 cm

- 48 x 0.95 = 45.60 cm

- Lado menor = 40 cm Se toma el valor menor (30 cm). 3.2.4 Diseño de zapatas 3.2.4.1 Zapatas concéntricas

Del análisis de marcos se obtienen los valores de los momentos que son

necesarios para el diseño de zapatas.

P = 100 ton. Peso del suelo = 1.33 ton / m3

Mx = 17.95 ton-m Peso de concreto = 2.40 ton / m3

My = 18.70 ton-m Desplante = 1.30 m

Vs = 16 ton / m2 Altura = 4.17 m

F.C.U. = 1.60 S = 1/6 bh2

Sección col = 40x40 cm f´c = 210 kg/cm2

a.) Cálculo del área Carga de trabajo: P´= P/FCU = 100/1.60 =62.50 ton.

Momento de trabajo en X: Mtx = Mx/FCU = 17.95/1.60 = 11.22 ton-m

Momento de trabajo en y: Mty = My/FCU = 18.70/1.60 = 11.68 ton-m

Área de zapata: Az = 1.2 x 62.50/16 = 4.17 m2

Del resultado anterior se tendrá un área aproximada de 2.10 m x2.10 m,

pero de varios tanteos se llegó a determinar que el área necesaria es de 2.90 m

x 2.90 m = 8.41 m2. Por conveniencia en la construcción, utilizaremos una

zapata de 3.00 m x 3.00 m = 9 m2

Ps = 1.33 ton/m3 x 1.30 m x 3.002 = 15.56 ton.

Pcol = 0.4 m x 0.4 m x 3.97 m x 2.4 ton/m3 = 1.52 ton.

Pcim = 2.4 ton/m3 x 0.4 m x 8.41 m2 = 8.07 ton.

P´ = 62.50 ton.

Pz = P´+ Ps + Pcim + Pcol

Pz = 87.67 ton.

q = 87.67 ± 11.22 ± 11.68

9.00 4.50 4.50

q max = 14.83 ton/m2 < Vs. entonces Ok.

q min = 4.65 ton/m2 > 0 entonces Ok.

b.) Chequeo por corte (ver figura 15) q dis = 14.83 x 1.60 = 23.82 ton/m2

Figura 15. Corte de zapata 1.70 0.33 0.97

3.00 m

Vact = 0.97 m x 3 m x 23.82 m

Vact = 69.25 ton Vres = 0.85 x 0.53 281 x 33 x 300

Vres = 74.76 ton. > Vact, entonces Ok!

El espesor asumido t = 40 cm chequea para corte simple.

c.) Chequeo por corte punzonante

Figura 16. Corte punzonante 0.40+d

3.00 m 0.40+d

Después de 2 tanteos se llegó a determinar que el espesor necesario

para soportar el corte punzonante en la zapata es de 50 cm.

0.40+d = 0.40+0.43 = 0.83 m

Vact = (3m x 3m – 0.83m x 0.83m) x 23.82 ton/m2

Vact = 197.97 ton

Vres = 0.85 x 1.07 281 x 332 x 43

Vres = 217.65 > Vact entonces Ok!

d.) Diseño de refuerzo por flexión:

M = 23.82 ton/m x (1.3 m)2 = 20.13 ton – m

Teniendo :

M = 20,130 kg-m

B = 100 cm

D = 43 cm

Fy = 4200 kg/cm2

F´c = 281 kg/cm2. A continuación se muestra el armado de zapata

Figura 17. Armado de zapata

Ambos sentido

Se obtiene: 1 No.6 @ 0.22 m

As requerido = 12.72 cm2

As mínimo = 5.78 cm2 0.5 m

As máximo = 61.46 cm2

3 mt.

3.2.4.2 Zapata excéntrica

En el mercado que se diseña, tenemos que en dos lados de la estructura

existen lotes y en los dos lados restantes tenemos las calles donde existe

tubería que no permite que nuestra zapata sea concéntrica.

Ahora bien, si empleamos una zapata sencilla excéntrica tenemos que

resultaría una distribución de presiones desuniforme, presentándose la

posibilidad de que la zapata se incline y consecuentemente se flexione la

columna. En estos casos la mejor solución corresponde al uso de zapatas

ligadas.

a.) Diseño de viga de trabe o conectora: P = 50 ton. Peso del suelo = 1.33 ton / m3

Mx = 18.69 ton-m Peso de concreto = 2.40 ton / m3

My = 17.95 ton-m Desplante = 1.30 m

Vs = 16 ton / m2 f´c = 210 kg/cm2

F.C.U. = 1.60 fy =4200 kg/cm2

Sección col = 40x40 cm

Con los datos:

My = 17.95 ton – m

b = 25 cm

d = 45 cm

F´c = 281 kg/cm2

Fy = 4200 kg/cm2 con estos datos se diseña la viga como se muestra en la

figura 18.

Figura 18. Armado de viga conectora 25 cm

Obtenemos :

As requerido 11.6 cm2

As mínimo = 3.78 cm2

As máximo = 16.08 cm2 50 cm

Armado longitudinal: Colocar 3 No.7 en cada cama.

b.) Diseño de zapata excéntrica: Anteriormente se diseñó una viga conectora, con la cual eliminamos el

efecto del momento en Y. De tal manera que con ello resolvemos nuestro

problema de el área requerida. A continuación se presenta el procedimiento que

se utilizó para ésta zapata.

P = 50 ton. Peso del suelo = 1.33 ton / m3

Mx = 18.69 ton-m Peso de concreto = 2.40 ton / m3

My = 0.00 ton-m Desplante = 1.30 m

Vs = 16 ton / m2 f´c = 210 kg/cm2

F.C.U. = 1.60 fy =4200 kg/cm2

Sección col = 40 x 40 cm

1.) Cálculo de área: Carga de trabajo: P´= P/FCU = 50/1.60 = 31.25 ton.

Momento de trabajo en X: Mtx = Mx/FCU = 18.70/1.60 = 11.68 ton-m

Momento de trabajo en y: Mty = My/FCU = 00.00/1.60 = 00.00 ton-m

Área de zapata: Az = 1.2 x 31.25/16 = 2.34 m2

Del resultado anterior se tendrá de un área aproximada de 1.55 m x 1.55

m, pero de varios tanteos se llegó a determinar que el área necesaria es de

2.50 m x 2.50 m = 4.84 m2.

Ps = 1.33 ton/m3 x 1.30 m x 2.52 = 8.37 ton.

Pcol = 0.4 m x 0.4 m x 3.97 m x 2.4 ton/m3 = 1.52 ton.

Pcim = 2.4 ton/m3 x 0.33 m x 4.84 m2 = 3.84 ton.

P´ = 31.25 ton.

Pz = P´+ Ps + Pcim + Pcol

Pz = 44.98 ton.

q = 44.98 ± 11.68 ± 00.00

4.84 1.77 1.77

q max = 15.89 ton/m2 < Vs. entonces Ok.

q min = 2.68 ton/m2 > 0 entonce Ok.

2.)Chequeo por corte: ver figura 19

q dis = 15.8 x 1.60 = 22.05 ton/m2

Figura 19. Corte en zapata excéntrica 0.4 0.33 1.47

2.50 m

Después de varios tanteos se determinó que el espesor necesario para

resistir el corte es de 50 cm.

Vact = 1.477 m x 2.5 m x 22.05 m

Vact = 71.30 ton

Vres = 0.85 x 0.53 281 x 43 x 250

Vres = 71.45 ton. > Vact, entonces Ok!

3.) Chequeo por corte punzonante: ver siguiente figura.

Figura 20. Punzonante en zapata excéntrica 0.40+d/2

2.50 m 0.40+d

Después de 2 tanteos se llegó a determinar que el espesor necesario

para soportar el corte punzonante en la zapata es de 50 cm.

0.40+d = 0.40+0.43 = 0.83 m

Vact = (2.5m x 2.5m – 0.83m x 0.83m) x 22.05 ton/m2

Vact = 84.35 ton Vres = 0.85 x 1.07 281 x 43 x 2.9

Vres = 190.11 > Vact entonces Ok!

4.) Diseño de refuerzo por flexión:

Teniendo :

M = 18.690 kg-m fy = 4200 kg/cm2

b = 100 cm f´c = 281 kg/cm2

d = 43 cm Con estos datos se diseña la zapata como se indica:

Figura 21. Armado de zapata excéntrica

Ambos sentidos

Se obtiene: 1 No.6 @ 0.20 m

As requerido = 11.78 cm2

As mínimo = 5.78 cm2 0.5 m

As máximo = 61.46 cm2

2.20 mt.

3.2.5 Diseño de escalera en voladizo 3.2.5.1 Método de Sauter Muchas veces nos encontramos con el problema que por aspectos

arquitectónicos o por requerimiento de la estructura las escaleras existentes no

se pueden diseñar como una losa. Se requiere que ésta escalera sea como

normalmente escalera en voladizo. Para éste caso es imposible diseñar una

escalera con el método tradicional de momentos de flexión. Para ello existe el

método de Sauter que permite el diseño de una manera no tan complicada.

El método se basa en la simplificación de Fuchsteiner de la estructura de

la escalera en una armadura espacial compuesta de barras lineales. Las

deformaciones son calculadas por integración con la aplicación del principio de

trabajo mínimo, y las redundancias son determinadas resolviendo las

ecuaciones elásticas. La selección de un sistema estáticamente determinado

apropiado permite un alcance directo y elimina cálculos tediosos de momentos

desconocidos mediante la superposición de diferentes condiciones de apoyo.

Introduciendo dos simplificaciones menores, el método además es

desarrollado para incluir fórmulas de trabajo para las redundancias mediante

gráficas, se permiten lecturas directas de coeficientes para el cálculo de los

momentos desconocidos como función de las propiedades geométricas de la

escalera para diferentes condiciones de carga.

4. DISEÑO DE INSTALACIONES 4.1 Diseño de instalaciones hidráulicas, eléctricas y especiales Para el diseño de las instalaciones hidráulicas, eléctricas y especiales, se

tomaron en cuenta especificaciones para edificios públicos, como lo es en este

caso el mercado de granos para el municipio de San Juan Sacatepéquez.

Instalaciones hidráulicas Agua potable:

El suministro de agua necesario, se calculó con base a un gasto de 15

lts/día/ m2 de áreas útil, más 1,500 lts/día/ cocina.

Para mantener la presión uniforme se diseñó la red de agua potable con

circuito cerrado. Los comedores, tendrán instalaciones adecuadas para el buen

funcionamiento de las mismas, así también se dotará de un área para lavado

con pilas, para los locales que no cuenten con este servicio.

Antes de poner en funcionamiento el sistema, la tubería será

desinfectada, llenándola de una solución basado en hipoclorito de calcio, por 12

horas, y luego haciendo circular el agua hasta que la solución sea expulsada.

Pero a esto se le hará una prueba de presión en todo el circuito a 125 psi, por

un periodo de 12 horas.

Drenaje sanitario Se diseñó con el método de “Hunter”, tomando como base el tipo y

número de artefactos a los cuales corresponde un determinado número de

unidades “Hunter”, que al sumarlas dan un total, el cual se compara en una

tabla, determinando así el diámetro de la tubería. Así también se toma en

cuenta que no se deben conectar más de dos inodoros en diámetro de 3” en

tubería horizontal. Se dejaron reposaderas de limpieza en las áreas de los

sanitarios públicos con caja de sifón, las cuales deben mantener el sello de

agua para evitar los malos olores.

Drenaje pluvial Se calculó con base a una intensidad de lluvia de 150 mm/hr y el área

techada, para determinar el número de bajadas necesarias y el diámetro de las

mismas, tanto para drenaje horizontal como vertical.

Instalaciones eléctricas Los circuitos eléctricos no deben pasar de once unidades de 100 watts

cada una para no sobrecargar los mismos. El conductor mínimo debe ser de

calibre 12. Todos los toma corrientes irán a 0.30 mts. Sobre el nivel de piso,

exceptuando los ubicados en las cocinas, donde estarán a 1.20 mts, al igual

que los interruptores. El entubado subterráneo irá con pvc recubierto de una

mezcla pobre. Los circuitos, tanto de iluminación como de fuerza deberán estar

debidamente identificados en el tablero principal, indicando las áreas cubiertas.

5. Presupuesto 5.1 Costo del proyecto

Para determinar el costo del proyecto, se deben seguir algunos

procedimientos generales como por ejemplo; cuantificación, determinación del

porcentaje de mano de obra indirecta, porcentaje de mano de obra directa. Los

porcentajes mencionados anteriormente se aplicaron directamente sobre el

precio unitario de cada renglón de trabajo. La bonificación por producción que

es de Q 8.55 se otorgó de acuerdo al tiempo de labor en la construcción.

Los materiales a utilizar en la construcción de la estructura son

adquiridos en el municipio sin ningún problema, al igual que la mano de obra

necesaria para el trabajo a realizar. A continuación se muestran los renglones

de trabajo, cantidades en precios unitarios y costos totales del proyecto.

INTEGRACION DE COSTOS

UNIDAD UNIDAD PRECIO RENGLÓN MATERIAL CANTIDAD MEDIDA PRECIO TOTAL Zapatas Cemento 1,028 Saco 36,00 37,008,00 Arena de río 70 m3 92,50 6,475,00 Piedrin 76 m3 147,50 11,210,00 Acero Nº6 133 qq 165,00 21,945,00 Alambre 61 Lbs. 2,60 158,60 Mano de obra 20,893,82 TOTAL 97,690,42 Columnas Cemento 368 Saco 36,00 13,248,00 Arena de río 25 m3 92,50 2,312,50 Piedrin 28 m3 147,50 4,130,00 Acero Nº3 52 qq 193,00 10,036,00

Acero Nº5 35 qq 183,00 6,405,00 Acero Nº6 77 qq 165,00 12,705,00 Alambre 117 Lbs. 2,60 304,20 Mano de obra 33,715,13 TOTAL 82,855,83 Cimiento combinado Cemento 165 Saco 36,00 5,940,00 Arena de río 12 m3 92,50 1,110,00 Piedrin 13 m3 147,50 1,917,50 Acero Nº6 40 qq 165,00 6,600,00 Alambre 36 Lbs. 2,60 93,60 Mano de obra 6,283,86 TOTAL 21,944,96 Escaleras Cemento 110 Saco 36,00 3,960,00 Arena de río 8 m3 92,50 740,00 Piedrin 9 m3 147,50 1,327,50 Acero Nº3 7 qq 193,00 1,351,00 Acero Nº5 10 qq 183,00 1,830,00 Acero Nº6 46 qq 165,00 7,590,00 Acero Nº7 10 qq 270,00 2,700,00 Alambre 214 lbs 2,60 556,40 Mano de obra 14,250,00 TOTAL 34,304,90 Losa Cemento 1,144 Saco 36,00 41,184,00 Arena de río 78 m3 92,50 7,215,00 Piedrin 86 m3 147,50 12,685,00 Acero Nº3 271 qq 193,00 52,303,00 Alambre 2380 Lbs. 2,60 6,188,00 Mano de obra 154,250,57 TOTAL 273,825,57 Paredes Block de 15 10,237 Unidad 2,85 29,175,45 Block de 10 266 Unidad 3,10 824,60 Cemento 210 Saco 36,00 7,560,00 Cal hidrata. 53 Saco 36,00 1,908,00 Arena de río 25 m3 92,50 2,312,50 Mano de obra 30,825,80

TOTAL 72,606,35 Vigas Cemento 702 Saco 36,00 25,272,00 Arena de río 48 m3 92,50 4,440,00 Piedrin 53 m3 147,50 7,817,50 Acero Nº3 72 qq 193,00 13,896,00 Acero Nº4 2 qq 168,00 336,00 Acero Nº5 93 qq 183,00 17,019,00 Acero Nº6 36 qq 165,00 5,940,00 Acero Nº7 24 qq 270,00 6,480,00 Alambre 200 Lbs. 2,60 520,00 Mano de obra 81,720,00 TOTAL 163,440,50 Vigas de Cemento 88 Saco 36,00 3,168,00amarre Arena de río 6 m3 92,50 555,00 Piedrin 7 m3 147,50 1,032,50 Acero Nº3 5 qq 193,00 965,00 Acero Nº7 37 qq 270,00 9,990,00 Alambre 10 Lbs. 2,60 26,00 Mano de obra 14,750,00 TOTAL 30,486,50 Madera Tabla 1"8"7' 2,912 pie-tablar 3,60 10,483,20 Paral 3"3"12' 1,820 pie-tablar 3,60 6,552,00 Andamio 400 pie-tablar 3,60 1,440,00 TOTAL 18,475,20 Repello Cemento 70 Saco 36,00 2,520,00solo exterior Cal 92 qq 72,00 6,624,00 Arena Amarilla 20 m3 95,00 1,900,00 Mano de obra 8,404,07 TOTAL 19,448,07 Cernido Cal 63 Sacos 36,00 2,268,00solo exterior Arena blanca 10 m3 78,50 785,00 Mano de obra 8,106,56 TOTAL 11,159,56Paredes Columna Cemento 65 Sacos 36,00 2,340,00

A' Arena de río 6 m3 92,50 555,00 Piedrin 7 m3 147,50 1,032,50 Acero Nº3 20 qq 193,00 3,860,00 Acero Nº2 4 qq 150,00 600,00 Alambre 28 Lbs. 2,60 72,80 Mano de obra 6,460,52 Total 14,920,82 Columna Cemento 35 Sacos 36,00 1,260,00

B' Arena de río 3 m3 92,50 277,50 Piedrin 3 m3 147,50 442,50 Acero Nº3 12 qq 193,00 2,316,00 Acero Nº2 3 qq 150,00 450,00 Alambre 14 Lbs. 2,60 36,40 Mano de obra 2,210,00 Total 6,506,40 Soleras Cemento 116 Sacos 36,00 4,176,00 Arena de río 7 m3 92,50 647,50 Piedrin 7 m3 147,50 1,032,50 Acero Nº3 40 qq 193,00 7,720,00 Acero Nº2 10 qq 150,00 1,500,00 Alambre 54 lbs. 2,60 140,40 Mano de obra 14,125,32 Total 29,341,72 Cimiento Cemento 132 Sacos 36,00 4,752,00corrido Arena de río 9 m3 92,50 832,50 Piedrin 9 m3 147,50 1,327,50 Acero Nº3 7 qq 193,00 1,351,00 Acero Nº2 2 qq 150,00 300,00 Alambre 25 Lbs. 2,60 65,00 Mano de obra 6,628,00 Total 15,256,00 Material Alambre.#10 2 Rollo 225,00 450,00eléctrico Alambre.#12 2 Rollo 160,00 320,00 Alambre.#14 2 Rollo 125,00 250,00 Tomacorriente 24 Unidad 15,00 360,00 Interruptores 10 Unidad 15,00 150,00

Poliducto 6 Rollo 65,00 390,00 Cinta de aislar 10 Rollo 16,00 160,00 Tablero central 1 Unidad 175,00 175,00 Contador220V 1 Unidad 450,00 450,00 Flipones 6 Unidad 300,00 1,800,00 Focos de 110V 60 Unidad 8,00 480,00 Plafoneras 60 Unidad 10,00 600,00 Mano de obra 5585,00 Total 11,170,00 Excavación 463 m3 67,69 31,340,47cimientos Relleno Cimientos 341 m3 32,49 11,079,09 Artefactos Lavamanos 12 Unidad 300,00 3,600,00 Sanitarios 11 Unidad 400,00 4,400,00 Mano de obra 1,250,00 TOTAL 9,250,00

Drenaje Llave de paso 2 Unidad 66,99 133,98y agua Contador 1 Unidad 350,00 350,00potable Llave compuerta 1 Unidad 64,08 64,08

Cheque de 1/2" 1 Unidad 110,96 110,96 Tubo pvc de 3/4" 9 Unidad 24,55 220,95 Tubo pvc de 1/2" 4 Unidad 21,36 85,44 Tee de 90° 1/2" 30 Unidad 3,27 98,10 Codos de 90° 1/2" 36 Unidad 1,25 45,00 Teflón 10 Unidad 3,00 30,00 Tubo pvc de 2" 4 Unidad 175,69 702,76 Tubo pvc de 4" 6 Unidad 196,77 1,180,62 Tee sanitaria 4" 16 Unidad 35,00 560,00 Tee sanitaria 2" 8 Unidad 8,00 64,00 Codos de 90° 2" 16 Unidad 5,00 80,00 Codos de 90 4" 8 Unidad 25,00 200,00 Caja sanitaria 2 Unidad 250,00 500,00 Pegamento pvc 1 Unidad 240,00 240,00 Mano de obra 4,181,91 TOTAL 8,847,80

Piso Piso de granito 1,000 m2 75,00 75,000,00 Mano de obra 30,000,00 TOTAL 105,000,00 Puertas Compra hechas 8 Unidades 400,00 3,200,00Ventanas Compra hechas 6 Unidades 350,00 2,100,00 TOTAL 5,300,00

RESUMEN POR RENGLONES RENGLÓN CANTIDAD PRECIO POR PRECIO UNIDAD (Q) TOTAL (Q)Zapatas 68 m3 1,436,62 97,690,42Columnas 267 ml 310,32 82,855,83Cimiento combin. 20 m3 1,097,25 21,944,96Escaleras 48 m2 714,69 34,304,90Losa 1108 m2 247,13 273,825,57Paredes 850 m2 85,42 72,606,35Vigas 652 ml 250,68 163,440,50Vigas de amarre 82 ml 371,78 30,486,50Repello 450 m2 43,22 19,448,07Cernido 450 m2 24,80 11,159,56Columna A' 152 ml 98,16 14,920,82Columna B' 100 ml 65,06 6,506,40Soleras 780 ml 37,62 29,341,72Cimiento corrido 145 ml 105,21 15,256,00Excavación 463 m3 67,69 31,340,47Relleno 341 m3 32,49 11,079,09Piso 1000 m2 105,00 105,000,00Artefactos 24 unidades 385,42 9,250,00Material eléctrico 1 global 11,170,00 11,170,00Puertas y ventanas 14 unidades 378,57 5,300,00Drenajes y pluvial 150 ml 58,99 8,847,80 TOTAL 1,074,250,16Bonificación total 48000,00Proyecto SUMA TOTAL(Q) 1,122,250,16

Cambio Q8.02 x 1 $

SUMA TOTAL ($) 139,931,44

CONCLUSIONES

1. La construcción del Mercado de Granos para la cabecera municipal de San

Juan Sacatepéquez, beneficiará a la población de la región tanto a

comerciantes como a consumidores, que encontrarán en un lugar

específico y ordenado el producto que satisfaga sus necesidades. 2. Los criterios de diseño utilizados, toman en cuenta la organización intra-

mercado, circulación, así como aspectos sanitarios propios de un edificio

como éste, por lo que el consumidor obtendrá productos de mejor calidad

sanitaria, evitando la propagación de enfermedades. 3. Este mercado de granos será parte importante en el desarrollo económico

del municipio, por lo que los agricultores y pequeños comerciantes, tendrán

una mejor oportunidad de ofrecer sus productos en un lugar adecuado. 4. La realización del Ejercicio Profesional Supervisado (E.P.S.) es de mucha

importancia. Da el apoyo técnico necesario a la población que lo necesita y

constituye una práctica importante al estudiante como profesional.

RECOMENDACIONES

1. Efectuar al menor plazo posible, la construcción del Mercado de granos para

la cabecera municipal de San Juan Sacatepequez y así proveer de un mejor

servicio a la población.

2. Garantizar el cumplimiento del diseño y las especificaciones, para que el

edificio y sus instalaciones sean construidos adecuadamente cumpliendo

con las expectativas de calidad y tiempo de servicio.

3. Que la administración del Mercado de granos, sea personal capacitado para

dar cumplimiento a todos los objetivos del mismo, brindando instalaciones

seguras, limpias y siendo parte importante de recolección de fondos

municipales para su mantenimiento y otras necesidades propias del edificio.

4. Un buen control y manejo adecuado del basurero, para que no sea foco de

proliferación de organismos patógenos para el hombre.

5. Efectuar lo más pronto posible el diseño de un parqueo en área cercana,

que permita dar ordenamiento en las calles próximas al mercado para evitar

los molestos congestionamientos.

BIBLIOGRAFÍA

1. Comité ACI 318. Reglamento de las Construcciones de Concreto Reforzado. (ACI 318-89). México: Instituto Mexicano del Cemento

y del Concreto, 1991.

2. Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto IMCYC. Criterios para el Proyecto de Estructuras de Concreto Reforzado. Mexico: s.e.

1995.

3. Merrit, Frederick S.. Manual del Ingeniero Civil. 2da. ed. U.S.A.:

McGraw-Hill, 1998.

4. Sic Garcia, Ángel Roberto. Guía Teórica y Práctica del Curso de

Concreto Armado 2. Tesis Ing. Civil Guatemala, Universidad de

San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 1988. 325 pp.

5. Uribe, Gabriel E. Diseño de Estructuras Sismoresistentes. México:

Editorial Limusa, 1985.

ANEXOS