Memoria de Cálculo Casa Habitación 2 Niveles PDF

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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICOINSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTAROCAMPUS NORTEARQUITECTURAESTRUCTURAS IIUNIDAD IVANÁLISIS ESTRUCTURAL DE CASA HABITACIÓN DE DOS NIVELES####### PROFESOR: ARQ. GUMERCINDO MARTÍNEZ GONZÁLEZ####### GRUPO: 1B FECHA: 15 DE MAYO 2020####### • ESPINO TORRES NANCY ALEJANDRA#####...

Description

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO CAMPUS NORTE

ARQUITECTURA! ESTRUCTURAS II UNIDAD IV !

ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE CASA HABITACIÓN DE DOS NIVELES!

Integrantes:

PROFESOR: ARQ. GUMERCINDO MARTÍNEZ GONZÁLEZ GRUPO: 1B FECHA: 15 DE MAYO 2020 • • • • •

ESPINO TORRES NANCY ALEJANDRA RICO SÁNCEZ ÓSCAR ROMERO MONTOYA ESTEFANÍA TÉLLEZ GALLARDO JONATHAN DANIEL VÁZQUEZ MARTÍNEZ KAREN

ÍNDICE Introducción"

3!

Proyecto Arquitectónico"

4!

Planta Baja"

4!

Planta Alta"

5!

Planta de Azotea"

6!

Fachadas"

7!

Cortes"

8!

Estructuración"

9!

Entrepiso"

9!

Azotea"

10!

Losa de Azotea"

11!

Sistema Constructivo de Vigueta y Bovedilla"

11!

Especificaciones"

13!

Estructuración"

14!

Cálculo de Losa"

15!

Proceso de Bajada de Cargas"

15!

Bajada de Cargas por Cortante"

16!

Predimensionamiento de Trabes"

16!

Pretil"

17!

Plano de Bajada de Cargas"

18!

Resolución de Trabes"

19!

Losa de Entrepiso"

30!

Sistema Constructivo de Losa Reticular (Nervada)"

30!

Estructuración"

33!

Bajada de Cargas"

34!

Cálculo de Losa"

35!

Bajada de Cargas por Cortante"

36!

Predimensionamiento de Trabes"

37!

Cálculo de Escalera"

38!

Plano de Bajada de Cargas"

39!

Resolución de Trabes"

40!

Cálculo de Bajada de Cargas a Cimentación"

53!

Cálculo de Base de Cimiento"

54!

Plano de Cimentación"

55!

Conclusión"

56 2

INTRODUCCIÓN

El trabajo presentado es conocido como memoria de cálculo estructural, éste en particular trata de un proyecto de casa habitación de dos niveles. Este procedimiento se realiza con el objetivo de conocer los datos teóricos de la estructuración de la propuesta y lo conveniente para el proyecto analizado. La memoria de cálculo sirve para toda referencia futura que se requiera verificar del proyecto, pudiendo proteger a aquellos calculistas responsables en caso de un mal uso de esta información. Para este proyecto se seguirán varios pasos desde encontrar un proyecto que se acople a las necesidades a considerar según sean los objetivos de aprendizaje. El análisis del proyecto estructural es una de las fases más importantes puesto que si no es bien fundamentado lo resultados de la estructura no serían los convenientes, lo que puede provocar que el proyecto no fuera útil o una inseguridad para los usuarios.

Por parte del profesor se solicitó que cada equipo propusiera los sistemas que consideraremos adecuados para nuestro proyecto, en nuestro caso serán los siguientes: • •

Losa de azotea maciza de concreto armado (C.A). Losa de entrepiso reticular (nervada) !

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PROYECTO ARQUITECTÓNICO PLANTA BAJA

4

PLANTA ALTA

5

PLANTA DE AZOTEA

6

FACHADAS

7

CORTES !

8

ESTRUCTURACIÓN ENTREPISO

9

AZOTEA

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LOSA DE AZOTEA SISTEMA CONSTRUCTIVO DE VIGUETA Y BOVEDILLA Es un sistema estructural formado por componentes portantes prefabricados denominados viguetas, componentes aligerantes llamados bovedillas y por losas de compresión. Este sistema está confinado perimetralmente por una dala o viga de concreto reforzado y por bovedillas. Es el sistema más económico de losas. Las viguetas se fabrican por diferentes procesos que pueden ser: colado en moldes múltiples de metal y con máquinas extrusoras mientras las bovedillas se fabrican usando máquinas vibro compresoras y con uso de moldes, utilizando materiales ligeros. La vigueta dentada ayuda al anclaje del sistema lo cual permite tener la capacidad necesaria para tomar los esfuerzos rasantes por viento o sismo. Este sistema es más resistente que otros sistemas debido a los materiales empleados, como el acero y concreto, siendo de alta resistencia. Al ser elementos prefabricados en planta siguen un estricto control de calidad que asegura un producto seguro y homogéneo. Es un elemento estructural monolítico: el cual consiste en un vaciado de concreto a un molde prediseñado, obteniendo como resultado una sola pieza de losa y/o muros, combinando acero de refuerzo. Esto hace que el sistema tenga mayor firmeza y resistencia ante sismos ya que es usado en zonas altamente sísmicas ya que tiene la capacidad necesaria para tomar los esfuerzos rasantes al comportarse como diafragma rígido. Lográndose gracias a la superficie dentada y la forma de cuña invertida que garantizan una perfecta adherencia mecánica entre la vigueta, la capa de compresión y demás elementos estructurales. Su precio es reducido en varios sentidos debido a varios factores como el material de obra, reduce considerablemente: el uso de la madera reduce entre 70% y 80%, de acero, cemento, arena de igual forma reduce hasta un 60%. Así mismo por la simplicidad de su construcción de sus losas de entrepiso y cubiertas, ahorra hasta 25% del costo total del proyecto. Reduce la cantidad de cimbra que se usa, casi siendo nulo su uso. Así como de concreto y apuntalamiento, reduciendo igualmente costos y simplificando la obra. La aplicación de este sistema y su versatilidad es adaptable a todo tipo de diseños. Rapidez y facilidad de su colocación, propiedades térmicas acústicas. Así como la posibilidad de combinarse con otros sistemas constructivos como es el acero. Al ser un sistema 11

autoportante y ligereza puede ser montado manualmente eliminando costos de maquinaria y equipo pesado, ahorrando la mano de obra especializada de igual forma. Elementos del sistema: Vigueta pretensada de concreto, bovedilla de poliestireno y Firme de compresión con malla electrosoldada Vigueta pretensada. Componente portante resistente del sistema, formado por alambres de presfuerzo y de concreto de alta resistencia, las cuales son el alma llena mediante fabricación de moldes fijos o extrusión (molde deslizante).

Especificaciones: •Concreto f´c= 400 kg/cm2 •Acero de presfuerzo fpu= 16,900 – 17,600 kg/cm2 •Proceso de fabricación por extrusión

Bovedilla. Componente aligerante de relleno apoyado directamente sobre las viguetas. Igualmente, denominado al bloque de hormigón, cerámica o de otro material, que se sitúa entre los nervios que han de formar un forjado. Existen dos tipos de bovedilla, la bovedilla de rasilla y la prefabricada. La bovedilla de rasilla se denomina a la bovedilla cerámica formada por dos hojas de rasilla, sobre la que se utiliza un relleno de cascotes, mortero de cal y pavimento. Mientras la prefabricada es una pieza generalmente de Hormigón o Cerámica utilizada en forjados como pieza de entrevigado con función aligerante. Es frecuente su aplicación en las uniones de las viguetas con las Jácenas y en los nervios de reparto. • •

Bovedilla de Jalcreto: Concreto ligero f´c= 70 kg/cm2 Proceso de fabricación: vibro compresión Bovedilla de poliestireno: Densidad: 11 y13 kg/ m³

Losa de compresión. Concreto colado en obra con el acero de esfuerzo requerido. • Resistencia del concreto f´c= 200 kg/cm2 – 250 kg/cm2 • Malla electro soldada: f´y= 5000 kg/cm2! 12

ESPECIFICACIONES !

Gallo, G. Espino, L. Olvera, A. (2005). Diseño Estructural de Casa Habitación. [Libro].

Premex. (2013). Manual Técnico de Losas Prefabricadas. [Documento].

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ESTRUCTURACIÓN

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CÁLCULO DE LOSA

PERALTE Para bovedillas de cemento:

h" = L /25 = 405/25 = 16.2 ≈ 17cm donde L es el lado al que van alineadas las bovedillas mayor que se encuentra entre todos los tableros.

PROCESO DE BAJADA DE CARGAS 1. Estructuración. 2. Definición de los sistemas constructivos. • Losa de Vigueta y Bovedilla de cemento de 20 cm de altura. • Pretil de tabique rojo recocido acabado mortero-mortero. • Tinaco con capacidad de 1100 lts sobre el tablero IX

PESO DEL SISTEMA EN LOSA DE AZOTEA HORIZONTAL Bovedilla de cemento de peralte 15+5 = 269 kg/m2 Carga muerta (Wm): Carga viva (Wv): Carga de servicio (Ws):

600 kg/m2 100 kg/m2 700 kg/m2

PESO DEL SISTEMA EN LOSA DE AZOTEA INCLINADA (TABLERO II) Bovedilla de cemento de peralte 15+5 = 269 kg/m2 Carga muerta (Wm): Carga viva (Wv): Carga de servicio (Ws):

395 kg/m2 100 kg/m2 495 kg/m2

TABLERO IX — TINACO Rotoplas —> Peso propio: 40 kg Agua: 1100 kg 1140 kg

Losa: 240 kg Muretes: 270 kg (270+220+240)= 780 kg! 15

" Wad

Carga muerta (Wm): Carga viva (Wv): Carga adicional (Wad): Carga de servicio (Ws):

= W/a = 1140 + 780/(2.30)(4.70) = 178kg

600 kg/m2 100 kg/m2 178 kg/m2 878 kg/m2

BAJADA DE CARGAS POR CORTANTE TABLERO

a1

a2

Ws

Wa1=(Ws)(0.40)

Wa2=(Ws)(a1/2)

I

2.50

2.75

700

280

875

II

2.50

7.25

495

198

619

III

4.00

5.95

700

280

1400

IV

4.05

5.15

700

280

1418

V

3.15

5.95

700

280

1103

VI

4.05

5.40

700

280

1418

VII

3.40

5.95

700

280

1190

VIII

1.00

2.75

700

280

350

IX

2.30

4.70

878

351

1010

donde; a1 es el claro corto a2 es el claro largo Wa1 es la carga transmitida al claro corto Wa2 es la carga transmitida al claro largo

PREDIMENSIONAMIENTO DE TRABES El cálculo de este proceso arroja el resultado teórico del peralte adecuado de la trabe para el proyecto.

LOSA DE AZOTEA HORIZONTAL Se utilizará la Fórmula de Valadez para pre-dimensionar trabes: 16

h! = L /16 = 405/16 = 25.3 ≈ 25 donde L es el claro más largo de la trabe.

h = 0.25 m b = 0.15 m! ! Ptrabe = (0.25)(0.15)(2400) = 90 donde; 0.25 m es el peralte de la trabe 0.15 m es la base propuesta de la trabe 2400 kg/m2 es el peso volumétrico del concreto

Ptrabe= 90 kg/m2 LOSA DE AZOTEA INCLINADA (TABLERO II)

h! = L /16 = 725/16 = 45.3 ≈ 45 ! h = 0.45 m b = 0.20 m! ! Ptrabe = (0.45)(0.20)(2400) = 216 Ptrabe= 216 kg/m2

Los resultados arrojados son el peso total de la trabe, este peso es general y se coloca en los tableros correspondientes para la suma de las cargas en ellos.

PRETIL La propuesta del material de pretil es de tabique rojo recocido con acabado de morteromortero, con un peso (W) igual a 270 kg/m2

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PLANO DE BAJADA DE CARGAS

18

RESOLUCIÓN DE TRABES

19

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20

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LOSA DE ENTREPISO SISTEMA CONSTRUCTIVO DE LOSA RETICULAR (NERVADA) Constituyen la parte más laboriosa y complicada del proceso constructivo, por lo que deben hacerse con el mayor de los cuidados, ya que cualquier defecto puede causar deformaciones que en la mayoría de los casos es motivo de serias preocupaciones y posibles accidentes muy costosos.

Este tipo de losas se elabora a base de un sistema de entramado de trabes cruzadas que forman una retícula, dejando huecos intermedios que pueden ser ocupados permanentemente por bloques cuyo peso volumétrico no exceda los 900 kg/m3 y sean capaces de resistir una carga concentrada de una tonelada. Reciben el nombre de nervadas porque esta constituidas por elementos estructurales llamadas nervaduras o nervios los cuales actúan como trabes armadas en ambos sentidos. La característica principal de una losa de este tipo es la inclusión de un elemento ligero prefabricado, que ayuda a que la losa se aligere de gran parte de su peso, y por las dimensiones del mismo se tiene una estructura con un peralte mayor que el de una loa maciza, por lo cual está en condiciones de poder salvar claros más largos, así como de proponer elementos adicionales de refuerzo ahogados en una misma losa, reciben también el nombre de losas aligeradas. Suelen emplearse en la construcción de edificios, tales como departamentos, oficinas, estacionamientos, hoteles y hospitales.

30

ELEMENTOS La losa reticular se construye a base de vigas T en dos direcciones a distancias regulares y paralelas entre sí. La forma de aligerar la losa reticular es implementando el uso de elementos aligerantes que se encargan de dejar un espacio entre cada nervio. Este tipo de elementos aligerantes pueden ser: • • •

Block de concreto: Elemento modular que puede aligerar este tipo de losa, aunque ya no es muy usual. Casetones prefabricados: Molde de fibra de vidrio provisional que soporta el concreto mientras está fraguando, una vez fraguado debe retirarse. Casetones de poliestireno expandido: Son los más usados actualmente, tienen dimensiones variables y se utilizan en el relleno de losas.

Este tipo de losa necesita de un soporte (capitel – abaco), o engrosamiento de la losa que se apoyara sobre la columna, este no debe exceder de 1/6 de la longitud de la luz entre columnas. El grosor del capitel será como mínimo 1.3 del peralte de la losa y un máximo de 1.5. ESPECIFICACIONES Trazado de la retícula: sobre la superficie, se procede a realizar el trazo de la retícula, sobre la cual se alinearán tanto el acero de refuerzo correspondiente a las nervaduras como elementos aligerantes. Traza y armado del acero de refuerzo: de acuerdo a las especificaciones que marcan los planos se cortaran y se armaran las nervaduras las nervaduras, procediendo a la colocación sobre la cimbra, de acuerdo al trazo estas se llevaran estribos a base de alambrón sujetados con alambres. Colocación del elemento aligerantes: siguiendo el trazo marcado sobre la superficie de la cimbra se procederá a colocar los elementos inclusores de aire, según sea el tipo de material que se haya seleccionado, alineándolos y procurando que queden fijos en losas inclinadas se recomienda sujetarlos a la cimbra con alambre y clavos, para que no se muevan y pierdan su alineación. Colocación de ductos para instalaciones: este tipo de losa tiene mayor facilidad para realizar el tendido de instalaciones debido a que se aprovechan tanto las nervaduras como el espacio que en un momento le corresponde al elemento aligerante. 31

Elemento aligerante: tiene la tarea de hacer que la loa sea liviana, ya que son inclusores de aire o desplazadores de concreto, su uso depende de varios factores: económicos, disponibilidad, uso al que destina el edificio, facilidad del proceso constructivo. Claros: Los claros de la losa reticular – nervada van desde los 10 metros como máximo y como mínimo de 6 metros. Al decir esto se reduce el uso de columnas y se salvan grandes claros. Ventajas: • Al tener menor superficie de contacto el concreto con la cimbra, esta puede contar con un mayor número de usos. • Se eliminan trabes visibles, hacia arriba o hacia abajo, ya que quedan ahogadas o embebidas dentro del espesor de la losa. • Por el incremento de su espesor se pueden salvar claros mayores que con una losa maciza. • La modulación constante de las nervaduras permite la colocación regular de las salidas del alumbrado. • Debido a su espesor, es factible la conducción de ductos de instalaciones hidráulicas y sanitarias evitando la construcción de charolas sanitarias o de cambios de niveles de piso. PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN 3. Colocación y nivelación de la cimbra. Este proceso es el mismo que se lleva a cabo en una losa de concreto maciza. 4. Trazo de la retícula. Se traza sobre la cimbra los espacios que corresponderán a los casetones y al mismo tiempo realizar la colocación de estos. Se realiza la colocación de calzas, sobre la cual se tenderán varillas de refuerzo en ambos sentidos. Seguido de esto se colocan los estribos en ambas direcciones, colocando el refuerzo superior. 5. Colocación de instalaciones. Se realizan la colocación de instalaciones eléctricas y sanitarias, colocándolas entre las nervaduras. 6. Colado. Se realiza el colado de la losa, tratando de colar el juego de trabes teniendo cuidado de no mover los casetones. 7. Capa de compresión. Es la capa de concreto colado en obra que queda encima de las bovedillas, este espesor varia de un mínimo de 3cm hasta 5cm. 8. Acero de refuerzo de la capa de compresión. Se requiere colocar acero de refuerzo a la capa de compresión para resistir los esfuerzos de flexión que se lleguen a presentar, como para evitar agrietamientos por cambios volumétricos. Se retira la cimbra, este desmontaje es fácil ya que la cimbra se adhiere a la nervadura, sin obstruir el concreto.

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ESTRUCTURACIÓN

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BAJADA DE CARGAS Losa reticular de concreto reforzado de 20 cm de peralte, nervaduras de 10 cm de ancho, casetones de poliestireno de 30x30x15 cm. Muro divisorio de azulejo-mortero (318 kg/m2), mortero-mortero (270 kg/m2) y muro-ventana con altura de 2.40 m (368 kg/m2) De acuerdo a las ayudas de diseño en el apartado de cargas vivas el peso para la losa de entrepiso para casa-habitación es igual a 170 kg/m2 Cargas para tableros con carga adicional de muros: VII y XI La fórmula para calcular la carga adicional en muros divisorios en medio de los tableros será:

W muros divisorios=

Peso de muro Área del tablero

x Factor reglamentario

El factor reglamentario depende de una relación entre los lados del tablero.

Relación de lados

= a1 a2

Gallo, G. Espino, L. Olvera, A. (2005). Diseño Estructural de Casa Habitación. [Libro].

TABLERO VII Muro 1

Wadi = [(2.00)(368)/(5.40)(4.05)](1.6) " = 54 kg TABLERO XI Muro 1

" Wadi = [(3.20)(368)/(2.30)(4.70)](1.55) =169 kg 34

CHAROLAS DE BAÑO — (TABLERO I Y XI) Wm = 552 kg/m2 Wv = 170 kg/m2 Ws = 722 kg/m2

CÁLCULO DE LOSA El tablero crítico se elige en función de 3 variables determinantes: • El de mayor tamaño • El de mayor peso por m2 • El de más lados discontinuos. Los lados discontinuos se multiplican por 1.25 si la losa es monolítica o bien por 1.50 si no es monolítica. "

Para una losa reticular propuesta de h=20 cm de peralte " " Volumen del módulo=0.40x0.40x0.20= 0.032 cm3 Volumen del casetón=.30x.30x.15= 0.0135 m3 Volumen del concreto = a la diferencia = 0.0185 m2 Carga del módulo= Vol. Del concreto x Peso Vol. del concreto = 0.0185 x 2400= 44.4 kg Carga unitaria de la losa= 44.4/(0.40)(0.40)= 278 kg/m2 W de losa reticular= 438 kg/m2

Ws=Wm + Wv = 438 + 170 = 608 kg/m2

TABLERO IV — (TABLERO CRÍTICO) Losa retícula no monolítica horizontal Carga muerta (Wm): 438 kg/m2 Carga viva (Wv): 170 kg/m2 Carga de servicio (Ws): 6...