Post on 17-Jan-2020
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA
OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO
CIVIL
ESTRUCTURA
TEMA:
ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL – ECONÓMICO ENTRE
DOS TIPOS DE CIMENTACIÓN PARA LAS CASAS DE RETIRO EN LA
HACIENDA SAN JOSE
AUTOR
CARLOS ENRIQUE PARRALES REYES
TUTOR
ING. CHRISTIAN ALMENDÁRIZ R.
AÑO
2018
GUAYAQUIL – ECUADOR
22
Dedicatoria
El presente trabajo está dedicado a mi querido hijo Carlos José Parrales
Salazar, a quien sin dudar le dejo el legado de la familia y por medio de este
presente demostrarle que el esfuerzo jamás dejara de valer la pena cuando se
alcanza lo soñado.
A Carlos Ismael Parrales A. y Mirella Reyes Ch. por todo el esfuerzo que me
brindaron durante mis años de preparación académica, y que en ellos se refleja
el ejemplo de humildad y superación que día a día me impartieron desde la
infancia y que hoy junto a su compañía hacemos realidad este anhelo que muy
aparte de ser mía la comparto con toda mi familia.
33
Agradecimiento
En primer lugar un agradecimiento espiritual para Dios, por haberme brindado
todos los recursos necesarios (espirituales, materiales y económicos) durante mi
preparación académica y más aún en el desarrollo de mi trabajo de titulación.
Agradezco especialmente a mis padres la Sra. Mirella Reyes Ch. y el Sr. Carlos
Parrales A. por el apoyo incondicional que siempre me han brindado en el
transcurso de mi vida.
Como no agradecer a la Sra. Lissette Salazar de Parrales, quien ha sido esa voz
de aliento permanente en el transcurso del desarrollo de mi tesis de
grado.
A cada uno de mis familiares, amigos y personajes que me han apoyado
durante toda mi carrera y en el transcurso del desarrollo de mi trabajo de titulación
, a Rvrd.
Víctor Condo, Rvrd. Luis Sacancela, Ing. Miguel Damián, Arq. Antonio
Narváez Concluyo con grato agradecimeinto all Ing. Christian Almendáriz, por el
gran apoyo académico que me brindo durante el desarrollo de mi tesis y por la gran
amistad que me brindo.
44
Declaración expresa
Articulo XI.- del Reglamento Interno de graduación de la Facultad de Ciencias
Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
La responsabilidad de los hechos ideas y doctrinas expuestas en este trabajo
de titulación corresponden exclusivamente al autor y al patrimonio intelectual de
la Universidad de Guayaquil.
Carlos Enrique Parrales Reyes
0930490180
55
Tribunal de graduación
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc. Ing. Adalberto Vizconde Campos, M.Sc.
Decano Tutor Revisor
Miembro del Tribunal
66
Índice GeneralÍndice de Tablas.......................................................................................................... x
Índice de figuras.........................................................................................................xi
Introducción ............................................................................................................xv
Capítulo I..................................................................................................................... 1
1.1. Planteamiento del problema ........................................................................ 1
1.2. Objetivos de la investigación ........................................................................... 1
1.2.1. Objetivo general ......................................................................................... 1
1.2.2. Objetivos específicos ................................................................................ 1
1.3. Justificación ..................................................................................................... 2
1.4. Delimitación del problema de investigación.................................................... 2
1.5. Ubicación......................................................................................................... 3
Capítulo II.................................................................................................................... 4
2. Marco teórico....................................................................................................... 4
2.1. Antecedentes de la investigación ................................................................... 4
2.2. Marco conceptual ............................................................................................ 5
2.2.1 Generalidades de cimentación................................................................... 5
2.2.2 Clasificación de las cimentaciones ............................................................ 5
2.2.4. Reacciones .............................................................................................. 7
2.2.5 Peso volumetrico del suelo ...................................................................... 7
2.2.6 Carga admisible de un suelo.................................................................... 7
77
2.2.7 Presion de contacto ................................................................................. 7
2.2.8.1 Normas .................................................................................................. 7
2.2.8.1.1. Cargas consideradas ......................................................................... 8
2.2.8.2 Resistencia de materiales ...................................................................... 9
2.2.8.3 Modulos de elasticidad .......................................................................... 9
2.3 Marco Legal..................................................................................................... 9
Capítulo III................................................................................................................. 11
3. Marco Metodológico ......................................................................................... 11
3.1. Variables ...................................................................................................... 11
3.2. Operacionalización de variables .................................................................... 11
3.3 Métodos........................................................................................................ 12
3.3.1 Método descriptivo .................................................................................... 12
3.4. Metodología.................................................................................................... 12
Capitulo IV ................................................................................................................ 13
Análisis y Resultados ................................................................................................ 13
4.1 análisis de carga en la edificación. ................................................................ 13
4.1.1 Análisis de cargas muertas de la cubierta .............................................. 13
4.2. Análisis estructural utilizando el software SAP 2000 ..................................... 17
4.3. Modelamiento estructural en SAP 2000 v19.0.0............................................. 18
4.4. Conclusión del análisis estructural realizado en SAP 2000. ........................... 20
88
4.5 Diseño estructural de los elementos estructurales mediante SAP 2000 ......... 23
4.6. Cálculo de las reacciones verticales en la estructura. .................................... 24
4.7. Propuesta A para el diseño de la cimentación con plintos. ........................... 26
4.7.1. Calculo de las secciones del plinto. ......................................................... 27
4.7.2. Determinar la reacción neta del suelo...................................................... 28
4.7.3. Diseño estructural del plinto ..................................................................... 28
4.8 Propuesta B cimentación con losa de cimentación ......................................... 32
4.8.1 Determinación del coeficiente de balasto ................................................. 33
4.8.1 Modelado de la losa en SAFE................................................................... 36
4.8.2. Análisis de la losa de cimentación ........................................................... 37
4.8.3 Diseño de la losa de cimentación. ............................................................ 38
4.9. Calculo de cantidades para las dos propuestas de cimentación .................. 48
4.9.1 Propuesta A (cimentación con plinto y riostras) ........................................ 48
4.9.2 Propuesta B (losa de cimentación) ........................................................... 51
4.10 presupuesto para las dos propuestas de cimentación................................... 52
Capítulo V ................................................................................................................. 54
Conclusiones y recomendaciones ............................................................................ 54
5.1 Conclusiones ................................................................................................ 54
5.2 Recomendación. ........................................................................................... 55
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 56
99
Anexos ...................................................................................................................... 57
Anexo 1. Ubicación del proyecto ........................................................................... 58
Anexo 2: implantación del proyecto en general. .................................................... 59
Anexo: estudio de suelo del proyecto .................................................................... 60
Anexo 3 : Plano estructural de la edificación ......................................................... 62
Anexo 4 : plano estructural de la propuesta 1 (plintos y riostras) .......................... 63
Anexo 5: plano estructural de propuesta 2 (losa de cimentación) ......................... 64
11
Índice de Tablas
Tabla 1: tabla de variables ....................................................................................... 11
Tabla 2: peso de los materiales de perfilaría metálica.............................................. 14
Tabla 3: peso unitario para material de yeso............................................................ 14
Tabla 4: valores de carga viva para cubiertas .......................................................... 15
Tabla 5: Carga de servicio de la villa ........................................................................ 17
Tabla 6: Reacciones verticales para cada columna ................................................. 26
Tabla 7: valores de k30 propuestas por terzaghi ...................................................... 34
Tabla 8: Resumen de fórmulas obtención de coeficiente de balasto ....................... 34
Tabla 9: cargas de servicio y cargas ultimas actuantes en la losa ........................... 40
Tabla 10: presiones actuantes en cada punto de estudio de la losa ....................... 41
Tabla 11: presiones actuantes sobre cada franja de estudio.................................... 42
Tabla 12: chequeo por cortante en cada franja de diseño........................................ 44
Tabla 13: chequeo del punzonamiento en las franjas de diseño .............................. 45
Tabla 14: cálculo del área de acero requerido ......................................................... 46
Tabla 15: Tabla de cálculo para los volúmenes de excavación y desalojo............... 49
Tabla 16: Cálculo de volumen de relleno.................................................................. 49
Tabla 17: Cálculo de volumen de hormigón para Replantillo en plintos ................... 49
Tabla 18: Calculo de volúmenes de hormigón para plintos y riostras ...................... 50
Tabla 19: Elaboración de la planilla de acero de refuerzo para la cimentación de la
propuesta A ................................................................................................................... 50
Tabla 20: Calculo del volumen de excavación y desalojo. ....................................... 51
Tabla 21: Calculo del volumen de relleno................................................................. 51
11
Tabla 22: Volumen de hormigón a utilizar en la losa de cimentación y riostras ....... 51
Tabla 23: Planilla de acero de refuerzo utilizado para propuesta B ......................... 52
Tabla 24: Presupuesto de la cimentación con plintos .............................................. 52
Tabla 25: Presupuesto de la cimentación con losa .................................................. 53
Índice de figuras
Figura 1: implantación del proyecto para casa de retiros......................................... 18
Figura 2: vista en planta de la villa tipo .................................................................... 18
Figura 3: modelamiento en SAP 2000...................................................................... 19
Figura 4: análisis de la estructura mediante SAP 2000. ........................................... 20
Figura 5: deformaciones por comb.1 en el eje 2 ...................................................... 21
Figura 6: diagrama de cortantes por comb.1 ........................................................... 21
Figura 7: diagramas de momentos por comb.1 ........................................................ 22
Figura 8: áreas de acero determinadas en SAP 2000 ............................................. 23
Figura 9: detalle estructural para todas las columnas ............................................. 23
Figura 10: detalle estructural de las vigas ................................................................ 24
Figura 11: áreas de aportación de las columnas...................................................... 25
Figura 12: visualización de la propuesta A (cimentación con plintos) ...................... 28
Figura 13: Cálculos de plintos .................................................................................. 31
Figura 14: diseño de riostra...................................................................................... 32
Figura 15: Visualización de la propuesta B (cimentación con losa) ......................... 33
11
Figura 16: Asignación de las propiedades del hormigón a utilizar en losa de
cimentación ................................................................................................................... 36
Figura 17: propiedades de la losa de cimentación ................................................... 36
Figura 18: Cheque del coeficiente de balasto .......................................................... 37
Figura 20: graficas de deformación de la losa ......................................................... 38
Figura 21: momentos actuantes en la losa a partir de la comb. 2 ........................... 38
Figura 22: cortantes actuantes en la losa a partir de la comb. 2 ........................... 39
Figura 23: franjas de diseño de la losa de cimentación ........................................... 42
Figura 24: parámetros para el chequeo por cortante .......................................... 43
Figura 25: parámetro para el chequeo del puzonamiento ........................................ 44
Figura 26: diseño de losa de cimentación ................................................................ 47
Figura 27: corte de losa de cimentación .................................................................. 47
Figura 28: ubicación del proyecto - finca Narcisa de Jesús ..................................... 58
Figura 29: Implantación del proyecto "Conjunto Narcisa de Jesús" ......................... 59
Figura 30: Perfil estratigráfico, perforaciones P-7, P-8 y P-9, sector casa de retiros60
11
Resumen
En el presente trabajo de titulación se realizaran diseños estructurales y
comparaciones económicas para la cimentación de 16 casas de retiros, y a su vez el
diseño estructural de dichas edificaciones.
Las edificaciones a diseñar tendrán las mismas características arquitectónicas y
estarán ubicadas estratégicamente en la ciudad de Nobol en la hacienda San José.
Para realizar el análisis estructural de las edificaciones se utilizara el software
SAP2000, y posteriormente analizada la estructura se procederá a realizar el diseño
estructural sismo resistente de los elementos estructurales de las casas de retiros y a
su vez el análisis y diseño de las dos propuestas de cimentación haciendo énfasis en
considerar las condiciones planteadas por los reglamentos vigente en el plano nacional
e internacional.
Con los planos propuestos para los dos tipos de cimentación se realizara los análisis
de precios unitarios, para de esta manera poder concluir con la comparación técnico –
económica entre dos propuestas de cimentación planteadas para un mismo conjunto de
villas destinadas para casas de retiros
11
Abstract
In the present work titration structural designs and economic comparisons to the
foundation 16 retreat houses were made, and in turn the structural design of such
buildings.
The buildings to be designed will have the same architectural characteristics and will
be strategically located in the city of Nobol on the San José farm.
To perform the structural analysis of buildings the SAP2000 software is used, and
then analyzed the structure will proceed with structural design earthquake resistant
structural elements of retreat houses and in turn the analysis and design of the two
proposals for foundation with an emphasis on considering the conditions set out in the
regulations at the national and international levels.
With the proposed plans for the two types of foundation the unit price analysis was
carried out, thus able to conclude the technical comparison - economic foundation
between two proposals submitted for the same set of villas intended for retreat houses
1
Introducción
En el Ecuador la construcción de viviendas se ha ido desarrollando constantemente
ya sea por el tipo de material o por el tipo de diseño
En los últimos años el Ecuador ha experimentado una serie de movimientos sísmicos
que dieron como resultado la pérdida de miles de hogares provocando un aumento en
la población más desprotegida, o sea los más pobres. Recientemente se presentó uno
de los movimientos telúricos más grandes, que gracias a la colaboración de países
amigos, empresarios y ciudadanos en general lograron sacar adelante a las zonas
afectadas.
Al ser Ecuador un país altamente sísmico se necesitan realizar estudios
comparativos para conocer si las características de sus estructuras presentan fallas
que deben ser analizadas y proponer la corrección de estas con el fin de prevenir
desastres, estableciendo un procedimiento del método a desarrollar a través de un
programa y también en los laboratorios de Mecánica de Suelos de la Facultad de
Ingeniería Civil de la Universidad de Guayaquil.
Los análisis teóricos y los resultados experimentales tienen funciones importantes,
se realizaran deducciones lógicas para establecer fórmulas y ecuaciones que
predecirán el comportamiento mecánico a partir de ciertas propiedades de los
materiales; estas propiedades son accesibles solo mediante la realización de
experimentos adecuados en el laboratorio.
Capítulo I
1.1. Planteamiento del problema
El presente trabajo de titulación está enfocado en el análisis comparativo estructural
– económico de dos tipos de cimentación para un conjunto de casas de retiro, cuya
finalidad es de poder obtener como resultado un diseño de cimentación seguro y
económico, el cual me garantice un buen comportamiento ante cualquier evento
sísmico y a su vez la ausencia de asentamientos que puedan afectar a los elementos
estructurales y mampostería.
¿Cuál de las dos propuestas de cimentación que se analizará en este trabajo
resultara más beneficiosa económicamente para su posterior construcción?
1.2. Objetivos de la investigación
1.2.1. Objetivo general
Analizar dos propuestas de cimentación con sus respectivos presupuestos, lo cual
me permita obtener una propuestas económicamente rentable para ser implementada
en la construcción del Proyecto de las casas de retiro de la hacienda san José de nobol
1.2.2. Objetivos específicos
Diseñar dos propuestas de cimentación aplicando las normas (NEC 15), para
que cumplan con los diseños de sismo resistencia requeridos.
Realizar el presupuesto a las dos propuestas de cimentación mediante APU
de cada uno de los rubros para que me permitan conocer el costo total de
cada propuesta aplicada en las casas de retiro.
21
Comparar económicamente las dos propuestas de cimentación teniendo
como resultado la que sea más beneficiosa económica.
1.3. Justificación
En el presente trabajo de titulación establecemos parámetros de costos para el
diseño estructural de dos tipos de cimentación lo cual me permita obtener como
resultado una cimentación económicamente segura para el conjunto de casas de retiro
y que me garanticen la ausencia de asentamientos que puedan perjudicar a los
elementos estructurales de las casa y a su vez a la mampostería.
1.4. Delimitación del problema de investigación
La propuesta para la comparación estructural y económica de dos diseños de
cimentación cuyo resultado sea económicamente seguro y que de tal manera poderlo
recomendar para ser aplicado en la construcción del conjunto de casas de retiros que
forman parte del proyecto Conjunto Narcisa de Jesús que comprende un área de 5.9
Ha. Dicha obra arquitectónica principal es la Plaza de celebraciones con forma ovalada
y graderíos laterales ubicada en el centro del terreno y paralela al río Daule.
Adicionalmente se construirán la plazoleta de comidas, las áreas de meditación y el
malecón.
En la implantación del proyecto podemos observar que en el área asignada para las
casas de retiro abarcan un total de 18 villas, cuyos planos arquitectónicos nos indican
que son de doble compartimento, con una cubierta de eternit y perfileria metálica cuyas
cargas se transmitirán a vigas de 20x15cm de hormigón armado y posteriormente a las
21
columnas de 30x30 de hormigón armado, la mampostería estructural de bloque pesado
y sus acabados son de porcelanato para el piso y de cerámica para los respectivos
baños.
En el proyecto en cuestión se realizarán muchos trabajos de ingeniería, para lo cual
en el presente trabajo de titulación nos enfocaremos en las casas de retiros
específicamente diseñando los cimientos cuya propuesta será para plintos y losa de
cimentación de las cuales la más económica quedara como recomendación para ser
aplicada en dicho proyecto.
1.5. Ubicación
La Arquidiócesis de Guayaquil por intermedio de su Departamento Técnico ha
proyectado la Construcción del Conjunto Narcisa de Jesús ubicado en el sector San
José de Nobol, en un lote de 5,90 ha.
La obra arquitectónica principal es la Plaza de celebraciones con forma ovalada con
graderíos laterales ubicada en el centro del terreno y paralela al río Daule.
Adicionalmente se construirán la Casa de retiros, la plazoleta de comidas, las áreas de
meditación y el malecón.
Las áreas de parqueo para el público visitante se encuentran en el sector Sur Oeste.
Capítulo II
2. Marco teórico
2.1. Antecedentes de la investigación
Moya (2015) en su tesis de grado utiliza la metodología propuesta por la norma
Ecuatoriana de la construcción, en el cual define los cuatro tipos de perfiles de suelo en
los que se realiza el diseño de las cimentaciones ante las solicitaciones de estos. Nos
recalca que la precisión del modelo de cálculo así generado va a depender del ajuste
entre el comportamiento del terreno real y el representado por el modelo mediante la
utilización del coeficiente de balastro. Este coeficiente permite obtener los
asentamientos ante solicitaciones de una fundación deformable en un típico problema
de interacción suelo-estructura, los deben estar dentro de los límites permisibles que
especifique la norma. Para lo cual obtiene como resultado diferente tipos de
cimentación acorde a los requerimientos de los suelos de fundación y con ellos
establece un prototipo de diseños característicos de cada suelo.
Por otro lado Cajias (2011) utiliza la norma ecuatoriana de la construcción para el
diseño de viviendas de interés social en un populoso sector del noroeste de Guayaquil
con el objetivo de obtener un diseño sismo resistente, en el cual efectúa un análisis
estructural de la vivienda en el que le permita conocer cómo están conectados sus
distintos elementos estructurales tales como columnas, vigas, zapatas, entre otros, y
qué factores de cargas vivas y cargas muertas soportan éstos. Además se emplearon
varios datos sísmicos que el Ecuador posee en la actualidad los cuales nos permiten
obtener los resultados para el diseño estructural de la vivienda de acuerdo al lugar
donde vamos a diseñar.
55
2.2. Marco conceptual
2.2.1 Generalidades de cimentación
La cimentación es aquella parte de la estructura que recibe la carga de la
superestructura y la transmite al terreno, es la típica obra sobre la superficie del suelo.
La profundidad de cimentación y las dimensiones de la misma se determinan de
acuerdo con las características del suelo de cimentación. El tipo de material con que se
construirá y la carga que ha de soportar, su buen funcionamiento dependerá de una
correcta determinación de las propiedades mecánicas del suelo de cimentación, así
como también de un correcto diseño de la subestructura. Ver figura 1
2.2.2 Clasificación de las cimentaciones
Las cimentaciones se clasifican en cimentaciones superficiales y cimentaciones
profundas.
Para poder diferenciar si se trata de una cimentación superficial y una profunda, la
norma ecuatoriana de la construcción, en el capítulo correspondiente a geotecnia y
cimentaciones establece las siguientes relaciones con el fin de establecer dichadeferencia:
Cimentaciones superficiales: 𝐷𝑓 ≤ 4 (Ec. 2.1)𝐵
Cimentaciones profundas: 𝐷𝑓 > 4 (Ec. 2.2)𝐵
Donde:
Df: profundidad de desplante
B: ancho de la cimentación
66
Dentro de las cimentaciones superficiales se tienen las zapatas aisladas, las zapatas
combinadas, las vigas de cimentación y las losas de cimentación.
En cuanto a las cimentaciones profundas se tiene los pilotes, los caissons, entre otros.
2.2.3 Cimentaciones superficiales
En este tipo de cimentaciones las profundidades que alcanza es pequeña, es decir
se apoya en los primeros estratos del suelo, ya sea por tratarse de un estrato con
buenas propiedades mecánicas o porque se trata de una estructura relativamente
liviana.
2.2.3.1. Zapatas aisladas
La zapata aislada es un elemento que sirve de base para una sola columna, es así
que la base de la columna se amplía la superficie de apoyo a fin de que el suelo
soporte el esfuerzo sin problemas.
2.2.3.2 Losa de cimentación
Una losa de cimentación es un elemento estructural plano en forma de placa cuya
función es transmitir las cargas al suelo de cimentación de manera uniforme. Se utiliza
en suelos poco resistentes (generalmente cuando la capacidad admisible del suelo es
menor a 0.8kg/cm), y se recomienda utilizar una losa de cimentación cuando al diseñar
la cimentación mediante plintos aislados, la superficie de cimentación supera el 50% del
área de construcción.
Otra razón por la que se utiliza este tipo de cimentación, es cuando se prevean
asentamientos diferenciales en el terreno.
77
2.2.4. Reacciones
Es la fuerza que ejerce un apoyo para compensar la carga aplicada sobre él, ya que
en todo apoyo firme de una estructura debe existir una reaccion contraria a la fuerza
aplicada sobre el mismo de igual magnitud para matener el equilibrio del cuerpo.
2.2.5 Peso volumetrico del suelo
“Se denomica peso volumetrico del suelo (Ƴs), al peso de dicho suelo contenido en la
unidad de volumen, y generalmente se expresa en kg/cm³” (Crespo, 2004).
2.2.6 Carga admisible de un suelo
La capacidad de carga admisible de una cimentacion es aquella que puede aolicarse
sin producir desperfectos en la estructura, teniendo en cuanta un margen de seguridad
dado por el factor de seguridad. Depende del tipo de suelo caracteristica de la
cimentacion y de la propia estructura (Crespo, 2012).
2.2.7 Presion de contacto
La presión de contacto, es producida por las cargas de servicio (muerta y viva) de la
superestructura que actúa debajo de la zapata, en el encuentro zapata-suelo. En el
diseño de ciementaciones, se busca que la presi+on de contacto sea menor o igual que
la capacidad de carga admisible (qc ≤ qadm.) (Rodriguez, 2016)
2.2.8.1 Normas
Las villas del Proyecto conjunto Narcisa de Jesus, ubicado en la ciudad de Nobol,
está destinado al uso de casas de retiros espirituales, su diseño y construccion
comprendera de una villas de 99m² de construccion cada una, las cuales consta de
cubierta, vigas de hormigon armado y columnas cuadradas. A partir de proyecto
arquitectonico, se ha
88
considerado para formar el sistema estructural: cimentacion de zapatas aisladas o losa
de cimentacion, columnas cuadradas, vigas ractangulares y bloque pesados.
Se procedera a la determinacion de las cargas correspondientes de la villa las cuales
son en sentido verticales y horizontales. Entre las cargas verticales tenemos las cargas
muerta que es el peso generado por el peso propio de la cubierta y vigas, las cargas
vivas dadas en los codigos ségun el uso destinado de la edificacion; entre las cargas
horizontales tenemos las cargas sismicas generadas ségun la zona geográfica donde
se encuentra localizado el proyecto.
En los casos que se necesite alguna carteristica especifica de zona, configuracion,
uso o coeficiente, para este estudio se emplea la Norma Ecuatoriana de la
Construccion (NEC-15) y el Código del Instituto Americano del Concreto (ACI-318-14).
2.2.8.1.1. Cargas consideradas
2.2.8.1.2 carga viva
Según la NEC-15, la carga viva que se utiliza en el calculo depende de la ocupación
a la que esta destinada la edificación.
2.2.8.1.3 carga muerta
Según la NEC-15, la carga muerta, tambien llamada permanente, esta constituida
por los pesos de todos los elementos estructurales que actúan en permanencia sobre
la estructura.
2.2.8.1.4 carga sismica
La carga sismica define las acciones que un sismo provoca sobre la estructura de
una edificacion y que deben ser soportadas por ésta, se transmiten a travez del suelo.
99
2.2.8.2 Resistencia de materiales
Los materiales especificados en el diseño de la estructura serán el hormigon y el
acero. Para el hormigon la resistencia a la compresion a los 28 dias es de f´c=
210kg/cm². Para el acero de refuerzo, la resistencia a la fluencia es de fy = 4200
kg/cm².
2.2.8.3 Modulos de elasticidad
Para el hormigon : Ec = 15100√f´c kg/cm².
Para el acero : Es= 1.2 E6 kg/cm².
2.3 Marco Legal
La presente investigación se basará en normas y especificaciones técnicas para la
elaboración de diseño edificaciones dentro del territorio Ecuatoriano, estas normas son
obligatorias para cumplir con los requerimientos básicos para la construcción de
edificaciones, siendo necesario las siguientes consideraciones:
Código ACI (318-05)
Norma Ecuatoriana de la Construcción
NEC-SE-CG cargas (no sísmicas),
NEC-SE-VIVIENDA: Viviendas de hasta 2 pisos con luces de
Hasta 5 m.
NEC-SE-DS cargas sísmicas y diseño sismo resistente
NEC-SE-RE rehabilitación sísmica de estructuras
NEC-SÉ-HM estructuras de hormigón armado
NEC-SE-MP estructuras de mampostería estructural
NEC-SE-GC geotecnia y cimentaciones
11
Además de las normas ecuatorianas de la construcción para este tipo de tesis nos
regiremos a la ley de contratación pública para la consideración del presupuesto que
realizará para las propuestas de cimentación.
Capítulo III
3. Marco Metodológico
3.1. Variables
Variables dependientes
Reacciones
Cimentación
Variables independientes
Costo total del proyecto
3.2. Operacionalización de variables
Tabla 1: tabla de variables
Elaboración: Carlos Parrales R.
1
3.3 Métodos
3.3.1 Método descriptivo
Para el presente trabajo de titulación se desea diseñar dos propuestas de
cimentación de una misma edificación con la finalidad de constatar la opción más
económica, para lo cual como primer punto se realizó el análisis respectivo para la
obtención de las cargas de la edificación tanto de los elementos estructurales como las
cargas de la cubierta, posteriormente se realizará el análisis estructural de la
edificación para poder obtener los momentos y cortante que me permitirán realizar el
diseño estructural de la edificación y a su vez conocer la descarga de los elementos
estructurales , teniendo el diseño estructural y conociendo la descarga de la
edificación se procede al diseño de la cimentación, para este caso se diseñó plintos
y losa de cimentación.
3.4. Metodología
Análisis de cargas muertas
Análisis de cargas vivas
Análisis estructural de la edificación
Diseño estructural de la edificación
Análisis del estudio de suelo
Diseño estructural de la cimentación para la edificación con plintos
Diseño estructural de la cimentación para la edificación con losa de cimentación
Presupuesto de la edificación con plintos mediante análisis de precios unitarios
Presupuesto de la edificación con losa de cimentación mediante análisis de
precios unitarios
Comparación de los dos presupuestos mediante análisis descriptivo.
Capitulo IV Análisis y
Resultados
El presente proyecto se enfocó en el análisis comparativo para las dos propuestas de
cimentación, lo cual abarcaría el diseño estructural de las dos propuestas, sin embrago
fue necesario la realización de un diseño estructural de la villa, ya que no se han
realizados sus respectivos diseños estructurales.
4.1 análisis de carga en la edificación.
4.1.1 Análisis de cargas muertas de la cubierta
Para las cargas muertas transmitidas a los cimientos debemos considerar el peso
propio de la cubierta, la cual es de eternit y con perfilaría metálica, las cargas
transmitidas por el peso propio de las vigas y las columnas.
4.1.1.1. Peso del eternit por m², para una plancha de 6pies�������� = peso del
eternit���� ����
19.90 Kg�������� = 1.48 �²�������� = 13.44
Kg /m²
4.1.1.2. Peso de los perfiles metálicos.
Área de cubierta = 104,78 m²
Perfil tipo C, de 150mm*50mm*3mm
Perfil tipo G, de 100mm*50mm*15mm*3mm
11
Tabla 2: peso de los materiales de perfilaría metálica.
Elaboración: Carlos Parrales R.
Peso total de perfiles
��������� = 1156,30 Kg12,27� ∗ 8.54�
��������� = 11,03 kg/m²
4.1.1.3 Peso del tumbado
Para el valor del peso del tumbado falso, nos acogemos a los valores de peso de los
materiales que dispone la tabla # 8 de la NEC 15 – SE - CG sección 4.1
Tabla 3: peso unitario para material de yeso
Fuente: NEC 2015
11
Entonces el peso del tumbado falso será de 20kg/m²
�������� = 20 kg/m²
Carga muerta total de la cubierta
���������� = Weternit + Wperfiles + Wtumbado���������� = 13.44kg/m² + 11.03kg/m² + 20kg/m²
���������� = 44.47 kg/m²
4.1.2. Análisis de carga viva de la cubierta
Para la asignación del valor de la sobrecarga para la cubierta nos dirigimos a la
norma ecuatoriana de la construcción NEC 15- SE-CG. sección 4.2 Cargas vivas.
Tabla 4: valores de carga viva para cubiertas
Fuente: NEC 2015
La carga viva asignada a la cubierta es de 70kg/m²
���������� = 70 kg/m²
11
4.1.3 análisis de cargas muertas de los elementos estructurales (columnas y
vigas)
4.1.3.1 carga muerta de las columnas
El diseño arquitectónico del proyecto nos indica que la villa consta de 12 columnas
cuadradas con una sección de 30cm x 30cm y una altura de 3m.
� = 0.30m ∗ 0.30m ∗ 3m ∗ 12 columnas� = 3.24m³
� = 3.24m3 ∗ 2.4tn/m³
� = 7.80tn4.1.3.2 carga muerta de vigas
Las vigas de amarre propuestas para este tipo de villa considerando las longitudes
mayores a 3m, tendrán como sección rectangular 15cm x 25cm.
� = 0.25m ∗ 0.15m ∗ 62.32m. L� = 2.34m³
� = 2.34m3 ∗ 2.4tn/m³
� = 5.60 tn4.1.4. Peso de la villa
Para conocer el peso que va a transmitir la villa a la cimentación realizaremos la
siguiente tabla donde sumaremos los pesos calculados.
11
Tabla 5: Carga de servicio de la villa
Elaboración: Carlos Parrales R.
4.2. Análisis estructural utilizando el software SAP 2000
El respectivo análisis estructural de los elementos estructurales de la villa lo
realizaremos mediante el programa SAP 2000, para poder obtener los valores de los
momentos y las cortantes que actúan en las vigas y columnas me permitan realizar el
diseño estructural para dichos elementos y a su vez conocer las fuerzas que descargan
a la cimentación para su posterior diseño.
11
4.3. Modelamiento estructural en SAP 2000 v19.0.0
Se inicia el modelamiento con la ayuda del programa de cálculo SAP 2000
Basándonos en el plano arquitectónico del proyecto.
Figura 1: implantación del proyecto para casa de retiros.Fuente: AutoCAD
Figura 2: vista en planta de la villa tipoFuente: AutoCAD
11
El modelamiento de la edificación que para este caso es una estructura de un solo
nivel la cual no consta de losa, tendrá una sección de columnas de 30cm x 30cm cuyas
vigas son de 25cm x 15cm con un hormigón de resistencia a la compresión de
210kg/cm² y para el acero una resistencia a la fluencia de 4200kg/cm². De esta manera se
procederá a modelar y posteriormente el programa realizara el respectivo análisis indicándonos
los diagramas de cortante y momento de los elementos estructurales.
Figura 3: modelamiento en SAP 2000Fuente: SAP 2000
22
4.4. Conclusión del análisis estructural realizado en SAP 2000.
Para concluir con el análisis estructural procederemos a ejecutar modelado en el
programa sin antes desactivar en análisis modal, ya que no se analizara por fuerzas
horizontales.
Figura 4: análisis de la estructura mediante SAP 2000.Fuente: SAP 2000.
Una vez concluido el análisis de la estructura, el programa nos permitirá observar los
resultados del análisis estructural como las deformadas, diagramas de fuerzas
cortantes y momentos provocados por las cargas que fueron asignadas a la estructura.
22
Figura 5: deformaciones por comb.1 en el eje 2Fuente: SAP 2000.
Figura 6: diagrama de cortantes por comb.1Fuente: SAP 2000.
22
Figura 7: diagramas de momentos por comb.1Fuente: SAP 2000.
22
4.5 Diseño estructural de los elementos estructurales mediante SAP 2000
Para realizar el diseño estructural se ejecutó por combinación 1, para que el
programa nos muestre el área de acero de cada elemento para proceder a realizar el
respectivo diseño estructural y por ende elaborar el plano estructural.
Figura 8: áreas de acero determinadas en SAP 2000Fuente: SAP 2000.
El área de acero para las columnas es de 9cm² por lo tanto se optara por un diseño tal
como lo muestra la siguiente figura.
Figura 9: detalle estructural para todas las columnasFuente: AutoCAD
22
Para el diseño de las vigas se realizara la siguiente configuraciónhy
Figura 10: detalle estructural de las vigasFuente: AutoCAD
Para realizar el diseño estructural de los elementos estructurales (columnas y vigas)
se tomó en consideración el eje más desfavorable, siendo este el eje 2, una vez
diseñado se aplicara el mismo diseño para las demás columnas y vigas.
4.6. Cálculo de las reacciones verticales en la estructura.
Para encontrar las reacciones verticales de la estructura realizaremos unos cálculos
previos, debido a que nuestra estructura consta de una cubierta de eternit con perfilaría
metálica analizaremos las siguientes descargas.
Tenemos una carga de servicio de 24.73 Tn, la cual la obtuvimos de la tabla 3.para
conocer la descarga que se transmite por metro cuadrado realizaremos la siguiente
operación
�������� = 𝑃��
�������� = 24.73�
�99�²�������� = 0.249
��/�²
A continuación realizaremos la siguiente tabla para conocer las reacciones verticales
de la estructura para cada columna.
22
Figura 11: áreas de aportación de las columnasFuente: Autor – AutoCAD
22
Tabla 6: Reacciones verticales para cada columna
Elaboración: Carlos Parrales R.
4.7. Propuesta A para el diseño de la cimentación con plintos.
Para el diseño de los plintos realizaremos el análisis para la columna más
desfavorable en este caso sería la columna 6 la cual nos está transmitiendo una carga
vertical de 3.97 Tn. Mediante el estudio de suelo realizado por el laboratorio
CEVACONSULT, nos indica que en las perforaciones realizadas la estratigrafía
presenta una capa de arcilla de consistencia dura a media con alta plasticidad
aproximadamente
6.00m de profundidad, con un qu: 11.51tn/m². A partir de la cual se presentan estratos
22
de arcilla gris verdosa con arena fina y limo de consistencia blanda, en la cual llegando
a los 10 m de perforación nos da un qu: 4.84 tn/m².
4.7.1. Calculo de las secciones del plinto.
�² = 1.08 𝑃��
�² = 1.08 ∗ 3.97��11.51 ��/�²�2 =
0.372m²
� = 0.60 � Adoptamos un L = 1.00 m, entonces tendremos un plinto
cuadrado de
1.00 x1.00 m. que sería la sección mínima requerida en el código ACI318-14
Ahora con la siguiente formula calcularemos la altura del plinto la cual está entre 10 a
20cm.𝐻 =𝐻 =
� − �141.00 − 0.304𝐻 = 0.175 �� ����� ���� 𝐻 = 20��
El codigo ACI 3180-14 establece un espesor minimo de zapata de 15cm medido desde
el encima del refuerzo inferior. Por eso adoptaremos un espesor de 20cm
22
Figura 12: visualización de la propuesta A (cimentación con plintos)Fuente: autor - SketchUp
4.7.2. Determinar la reacción neta del suelo.
Para encontrar la reacción neta del suelo nos toca mayorar la carga de servicio la
cual la realizaremos con la combinación 1, que nos dispone el ACI – 14, la cual es de
la siguiente manera:
Pu= 1.2 D + 1.6 L
Pu = 1.2*2.86 + 1.6 *1.11
Pu = 5.21tn
��� =��� =
𝑃��5.21��0.64 �²
�� � = 8.14 ��/�²
4.7.3. Diseño estructural del plinto
22Para obtener nuestro diseño estructural para el plinto primero debemos asegurarnos
de que las secciones calculadas me cumplan con las condiciones de cortantes
33
unidireccionales y cortante bidireccionales las cuales las calcularemos de la siguiente
manera:
1.- Condición para corte unidireccional.
��� ≤ ∅��
��� = (��� ∗ �)(�� − �)��� = (8.14��/�² ∗ 0.80)(0.25 − 0.15)��� = 0.65�� − �∅�� = ∅ ∗ 0.53√�´� ∗ � ∗ �210��∅�� = 0.85 ∗ 0.53√��2 ∗ 80�� ∗ 15��
∅�� = 7834.03�� ≈ 7.83 ��
Entonces, si ��� ≤ ∅�� �� ������ � ��� ������ ������� ��� �������� ��������������.2.- condición por cortante bidireccional o puzonamiento el código ACI 318-14
establece la siguiente condición:
�� ≤ ∅��
�� = 𝑃� − ���(�1 + �)( 2� + �)�� = 5.21�� − � − 8.14��/�²(0.30 + 0.15)(0.30 + 0.15)�� = 3.56 ��
𝑃��� ∅��
∅�� = ∅ ∗ 1.1√�´� ∗ �� ∗ �210��∅�� = 0.85 ∗ 1.1√��2 ∗ 180�� ∗ 15��
∅�� = 36583.48 �� ≈ 36.58 ��
33
3.56Tn ≤36.58 Tn OK se cumple la condición.
Una vez cumplidas las condiciones que los códigos asignan para este tipo de
cimentación superficial, procederemos a realizar el diseño del plinto por flexión para lo
cual primero calcularemos el momento último utilizando la siguiente formula:
�� =
(��� ∗ �)��²2
�� =
(8.14��/�² ∗ 0.80�)0.25²�2
�� = 0.20Tn/m
Calculo de As
�� =
�𝐹� ∗ � ∗ �
�� =
0.20��/� ∗ 1000000.4 ∗ (4200��/��² ∗ 0.85) ∗ 17��
�� = 1.014 ��² Calculado
����� = 0.0018 ∗ � ∗ ��� = 2.88��²
Como la cantidad de acero es menor a la cuantía de acero mínimo diseñaremos el plinto
con la cuantía mínima de acero, para la cual utilizaremos acero de 10mm
�� = 2.88��²
����²Ƞ =�� ��²2.88��²Ƞ =1.13��²
33Ƞ = 2.548 = 3 ��������
33100 ��� = 3
= 33��
Como podemos apreciar para un plinto de 1.00m x 1.00m tendríamos que usar como
acero mínimo 3 ø 12mm @33cm, el código ACI 318 – 14 establece separaciones
mínima de 2.5cm y como máxima 30cm para lo cual adoptaremos el siguiente diseño 7
ø 12mm
@ 14cm lo cual nos da una As = 7.91cm²
Figura 13: Cálculos de plintosFuente: Autor – a partir de Excel
4.7.4. Diseño de viga riostra para la cimentación
Para el diseño estructural de las vigas riostras para la cimentación de la villa,
considerando las cargas que soportara la cimentación utilizaremos riostras de sección
20cm x 20cm y consideraremos un área de acero mínimo. Para lo cual tendremos un
diseño tal como muestra la Figura.
33
Figura 14: diseño de riostraFuente: AutoCAD
4.8 Propuesta B cimentación con losa de cimentación
En esta propuesta se plantea analizar y diseñar una losa de cimentación de 10 cm
de espesor la cual sería la encargada de transmitir las descarga de la vivienda de
manera uniforme en todos los 99m² de construcción de la villa, La losa de cimentación
será modelada y analizada con la ayuda del software SAFE. Para lo cual necesitamos
calcular el coeficiente de balasto cuyo valor lo determinaremos mediante los valores
estimados que nos muestra la tabla de terzaghi para valores de k30 mediante el tipo de
suelo y su resistencia a la compresión. Una vez conocido el coeficiente de balasto lo
ingresamos al programa para que realice su respectivo análisis y nos permita conocer
los valores de momentos que actúan en la losa de cimentación para su posterior
diseño.
33
Figura 15: Visualización de la propuesta B (cimentación con losa)Fuente: autor - SketchUp
4.8.1 Determinación del coeficiente de balasto
Para calcular el coeficiente de balasto nos guiaremos de valores estimados de la
tabla de terzaghi para k30 y fórmulas que nos permiten calcular el balasto vertical de
una cimentación rectangular. Los datos del estudio de suelo para el proyecto de la
construcción de las casas de retiros son los siguientes:
Tipo de suelo: CH
ɣ (tn/m³) = 1.675
qu (tn/m²)= 11.51
Su (tn/m²)= 8.25
Ip= 43%
Ll= 65%
#200= 86%
33
Terzaghi propuso un coeficiente de balasto para suelos arcillosos valido para
ensayos en una placa cuadrada de 1 pie de lado, en función de la consistencia de la
arcilla, definida por la resistencia a la compresión simple (qu) tal como se muestra en la
tabla 7.
Tabla 7: valores de k30 propuestas por terzaghi
Fuente: valencia (2014)Para un qu=1.151kg/cm², con esta tabla estimamos un valor de k30= 3.20kg/cm³,
para lo cual procederemos a las siguientes ecuaciones que nos permiten calcular el
coeficiente de balasto para una cimentación rectangular.
Tabla 8: Resumen de fórmulas obtención de coeficiente de balasto
Fuente: valencia (2014)
Para calcular el coeficiente de balasto de una cimentación rectangular usaremos la
siguiente expresión:
��, � = 2 ���� ( ) (1 +
�(��))3 ��,3 2 �(��)
33
Donde:
B= lado b ancho de la cimentación
L= lado l largo de la cimentación
Kb= coeficiente de balasto de una cimentación cuadrada kb (kg/m³)
Para nuestra losa de cimentación tendremos un b= 12m y un l = 8.25m
Entonces como tenemos un terreno cohesivo utilizaremos la siguiente formula:
�� = �300.30�
�� = 3.2 0.301200�� = 0.08 ��
��³
��, � = 20.08 (3����3
) (1 +
1200�� )2 ∗ 825��
����, � = 0.092 ( ) �
�3
33
4.8.1 Modelado de la losa en SAFE
Figura 16: Asignación de las propiedades del hormigón a utilizar en losa de cimentaciónFuente: SAFE
Figura 17: propiedades de la losa de cimentaciónFuente: SAFE
33
Para el modelado de la losa de cimentación en SAFE se utilizó como material un
hormigón de 210 kg/cm², se asignó un espesor de losa de 20cm y se consideró un
coeficiente de balasto de 0.092 kg/cm³. Para la asignación de las cargas sobre la losa
de cimentación en cada columna se procedió a ingresar los datos de la tabla 6, donde
nos indican las reacciones en cada columna que se trasmite a la losa tanto por carga
viva como por carga muerta.
4.8.2. Análisis de la losa de cimentación
Figura 18: Cheque del coeficiente de balastoFuente: SAFE
Como podemos apreciar en la figura 18 los valores del coeficiente de balasto no superan los
1.151kg/cm² del esfuerzo admisible del suelo por lo tanto las dimensiones de la losa son las adecuadas.
44
Figura 19: graficas de deformación de la losaFuente: SAFE
4.8.3 Diseño de la losa de cimentación.
Figura 20: momentos actuantes en la losa a partir de la comb. 2Fuente: SAFE
44
Figura 21: cortantes actuantes en la losa a partir de la comb. 2Fuente: SAFE
Después de que el programa nos analizara la losa de cimentación y nos mostrara la
gráfica de los momentos y cortantes procederemos a realizar el diseño estructural de la
losa de cimentación para lo cual utilizaremos los valores de los momentos y cortantes
en las franjas de diseño de los ejes más desfavorables siempre y cuando primero
empecemos realizando el chequeo por cortante y por punzonamiento de la losa de
cimentación el cual lo realizamos desde una tabla de Excel para mayor facilidad
44
Tabla 9: cargas de servicio y cargas ultimas actuantes en la losa
En esta tabla podemos observar las cargas que actúan en la losa de cimentación
además de la excentricidad que se genera en la losa. También debemos calcular las
presiones actuantes sobre el suelo en cada punto y franja de estudio, el cual se
determina realizando trazados en los ejes y también en los puntos medios entre los
ejes y se las calculan con la siguiente formula:
44
Tabla 10: presiones actuantes en cada punto de estudio de la losa
En el cual podemos observar que las presiones sobre el suelo no sobrepasan a la
carga admisible.
Posteriormente también se calcula las presiones en las franjas de diseño ya
realizadas en el programa safe.
44
Figura 22: franjas de diseño de la losa de cimentación
Fuente: SAFE
Tabla 11: presiones actuantes sobre cada franja de estudio
44
Una ver realizado estos cálculos procederemos a realizar el chequeo por cortante de
la losa para verificar si la altura asignada en el programa es la adecuada para resistir el
esfuerzo cortante, para este chequeo utilizaremos los valores de los esfuerzos
cortantes proporcionados por el programa.
Figura 23: parámetros para el chequeo por cortante
44
Tabla 12: chequeo por cortante en cada franja de diseño
Para el chequeo por puzonamiento también se realizó una tabla en Excel el cual se
muestra a continuación:
Figura 24: parámetro para el chequeo del puzonamiento
44
Tabla 13: chequeo del punzonamiento en las franjas de diseño
Como podemos observar de las tablas 12 y 13 la losa de cimentación cumple con los
parámetros de corte y punzonado lo cual indica que la altura de la losa es la adecuada
44
Tabla 14: cálculo del área de acero requerido
La configuración del plano estructural la realizaremos con acero de refuerzo de 12mm
de diámetro con separación de 13cm para la parte superior y 20cm en la parte inferior
para el sentido Y, ahora para en sentido X configuraremos nuestra parilla con acero
inferior cada 13 cm y para parte inferior cada 20 cm
44
Figura 25: diseño de losa de cimentaciónFuente: AutoCAD
Figura 26: corte de losa de cimentaciónFuente: AutoCAD
55
4.9. Calculo de cantidades para las dos propuestas de cimentación
4.9.1 Propuesta A (cimentación con plinto y riostras)
Para estas propuestas de cimentación tendremos los siguientes rubros para los
cuales realizaremos sus respectivos análisis de precio unitarios.
1. Excavación y desalojo
2. Relleno y compactación con material de préstamo importado
3. Replantillo de hormigón f´c = 180kg/cm²
4. Hormigón f´c = 210 kg/cm²
5. Acero de refuerzo Fy = 4200kg/cm²
4.9.1.1. Cálculo de cantidades para propuesta A
Para calcular las cantidades de cada rubro se realizó una hoja de cálculo en Excel, a
continuación detallamos los rubros para la cimentación de la propuesta A.
Excavación sin clasificar, la cual se la realizara en toda el área de
construcción a una profundidad 1.2 m para mejorar el terreno con un material
de relleno de préstamo importado, cuya medición de excavación será en m³.
Desalojo de material de excavación, en este rubro se incluirá el transporte del
material y su medición será en m³.
Relleno y compactado con material de préstamo importado, para este rubro se
tomara en cuanta una medición en m³.
Replantillo de hormigón simple f´c=180kg/cm², el cual tendrá un espesor de
5cm y su medición de dará en m³.
Hormigón f´c=210 kg/cm², este rubro se utilizara en toda la cimentación
(plintos, pedestales, riostras y contrapiso y su medición será en m³.
55
Acero estructural fy= 4200 kg/cm², el cual se utilizara en los plintos y riostras y
su medición se dará en kg.
Tabla 15: Tabla de cálculo para los volúmenes de excavación y desalojo
Elaboración: Carlos Parrales R.
Tabla 16: Cálculo de volumen de relleno
Elaboración: Carlos Parrales R.
Tabla 17: Cálculo de volumen de hormigón para Replantillo en plintos
Elaboración: Carlos Parrales R.
55
Tabla 18: Calculo de volúmenes de hormigón para plintos y riostras
Elaboración: Carlos Parrales R.
Tabla 19: Elaboración de la planilla de acero de refuerzo para la cimentación de la propuesta A
Elaboración: Carlos Parrales R.
55
4.9.2 Propuesta B (losa de cimentación)
Para esta propuesta cabe recalcar que la cimentación es con losa sin riostras, la
cimentación tendrá un espesor de 20cm la cual también participaría como contrapiso
de la villa.
4.9.2 cálculos de cantidades para propuesta B
Los rubros para esta propuesta serán el mismo que la propuesta A, a excepción del
hormigón para Replantillo. Los cálculos también se realizaran en una hoja de cálculo de
Excel para agilitar el procedimiento.
Tabla 20: Calculo del volumen de excavación y desalojo.
Elaboración: Carlos Parrales R.
Tabla 21: Calculo del volumen de relleno
Tabla 22: Volumen de hormigón a utilizar en la losa de cimentación y riostras
55
Elaboración: Carlos Parrales R.
Tabla 23: Planilla de acero de refuerzo utilizado para propuesta B
Elaboración: Carlos Parrales R.
4.10 presupuesto para las dos propuestas de cimentación
Una vez calculado todas las cantidades para cada rubro de ambas propuestas
procederemos a realizar el cuadro del presupuesto para obtener los costos de cada
propuestas y poder comparar que propuesta es la más viable económicamente para el
proyecto en la construcción de las casa de retiro de la hacienda San José de Nobol.
Tabla 24: Presupuesto de la cimentación con plintos
Elaboración: Carlos Parrales R.
55
Tabla 25: Presupuesto de la cimentación con losa
Elaboración: Carlos Parrales R.
Capítulo V
Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
A continuación se presentan las conclusiones del presente trabajo:
Del análisis estructural realizado a las dos propuestas de cimentación se
pudo evidenciar que ambas propuestas cumplen con los parámetros de
diseño estipulados en las normas NEC 15, como lo son el chequeo por
cortante y por puzonamiento de las cimentaciones, en las cuales nos dios
un resultado favorable para las dimensiones utilizadas para dicho análisis y
a su vez para el diseño estructural, en la cual para una cimentación con
plintos cuadrados de 1m se utiliza aceros de 12 mm con sus respectivas
cadenas de amarres como lo indica en el plano estructural, de igual
manera para una cimentación con losa de una altura de 20cm se utiliza
acero de
12mm tanto superior como inferior en ambas direcciones. Estructuralmente
se puede utilizar cualquiera de las dos cimentaciones.
Del presupuesto realizado a las dos propuestas de cimentación se pudo
apreciar que el costo de construcción global de una cimentación con
respecto a la otra se incrementa en un 30.01%, en primera instancia se
tenía pensado que la cimentación con losa sería la más conveniente
debido a su proceso constructivo, lo cual desde la parte económica queda
descartado ya que su costo es mayor a comparación de la cimentación
con plintos.
5
De los parámetros técnicos y económicos ya realizados se puede llegar a
la conclusión de que una cimentación con plintos y riostras configurada de
acuerdo a la indicación de los planos, es la más factible para el proceso de
construcción de la casas de retiros de la hacienda San José. Cabe recalcar
que como recomendación del estudio geotécnico nos indicaban que se
podía realizar una cimentación con zapatas corridas en una dirección a
una profundidad de desplante de 50cm. Para lo cual se puede afirmar que
una cimentación con zapatas aislada o plintos es la opción más
económica.
5.2 Recomendación.
Se recomienda realizar un mejoramiento del terreno hasta una
profundidad de 1,20m, para una profundidad de desplante de la
cimentación de 60cm, además realizar la compactación del terreno en
capas 25cm con su adecuada hidratación para obtener una
compactación óptima.
56
BIBLIOGRAFIA
American Concrete Institute. (2014), Norma ACI 318-14 “requisitos de reglamento
para concreto estructural”.
Norma Ecuatoriana de la Construcción. NEC 2015 “NEC – SE – GC”, “NEC-SE-CG”
Juan Carlos León (2016) análisis comparativo de una edificación de hormigón
armado considerando base rígida vs interacción suelo-estructura.
Maroto Jimmy (2016) Optimización del diseño de la cimentación del proyecto Torres
Hidalgo aplicando el coeficiente de rigidez del suelo.
Usca José 2016) Proceso constructivo de la cimentación de un edificio de nueve
niveles para el cantón Caluma Provincia de Bolívar destinado a Hotel.
AIS 114-17 requisitos esenciales para edificaciones de concreto reforzado de
tamaño y altura limitados.
Anexos
Anexo 1. Ubicación del proyecto
Hacienda San José de Nobol.
Figura 27: ubicación del proyecto - finca Narcisa de JesúsFuente: google Maps
Anexo 2: implantación del proyecto en general.
Figura 28: Implantación del proyecto "Conjunto Narcisa de Jesús"Fuente: Arq. Antonio Narváez – Arquidiócesis de Guayaquil
SUCST/m3
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Arcilla café clara con
limo consistencia
CH 12
CH 9
CH 2
CL 2/45 cm
ML 3
ML 4
SC 1.733
SM 26
SP-SM 8
16
Arcilla café oscura con
limo consistencia muy
blanda Plasticidad de
alta a media
Limo gris verdoso con
estratos de arena fina
Plasticidad media
Arena arcillosa gris
verdosa de
compacidad suelta
Arena fina limosa gris
verdosa de medianamente
compacta
a
Residuos de madera
en
descomposiciónFIN DE PERFORACIÓN
SUCS N
Arcilla café oscura con
limo consistencia
Limo arcilloso café
oscuro consistencia
Arcilla de café oscura a
clara con capitas de arena
fina y limo Consistencia
dura
Alta
Arcilla gris con estratos de arena
consistencia muy blanda
Arcilla limosa gris
verdosa con estratos
de arena fina
consistencia muy
blanda plasticidad
intermediaArcilla gris verdosa con
estratos de arena fina.
Consistencia media
SUCST/m3
quT/m2
Su.tor.T/m2
N
Arcilla café
oscura
consistencia
Arcilla amarilla Consistencia
de dura a media
plasticidad alta
Arcilla gris verdosa con
estratos de arena fina y
limo Consistencia de dura
a media plasticidad alta
Limo arcilloso gris verdoso
con estratos de arena.
Consistencia
Anexo: estudio de suelo del
Perfil estratigráfico, perforaciones P
-7, P-8 y P
-9, sector casa de
Figura 29: Perfil estratigráfico, perforaciones P
-7, P-8 y P
-9, sector casa de retiros
Com
o se observa en el perfil estratigráfico en las perforaciones P-8 y P
-l
estratigrafía es bastante similar presentándose una capa de arcilla de consistencia
PERFORACIÓN P-7 PERFORACIÓN P-8 PERFORACIÓN P-9
CH 6
CH 12 CH 9
MH 9 CH 12
CH 10 CH 13
CH 10 CH 13
CH 10 CH 5
CH 2/45 cm CH 1.610 11.51 8.25
CL 2 CH 1.472 5.04 2.40
CL 2/45 cm CH 1/45 cm
CH 6 MH 1.643 4.84 2.40
FIN DE PERFORACIÓN FIN DE PERFORACIÓN
hasta aproximadamente 5,00 m de profundidad, a partir de la cual se presentan
estratos arcillosos de consistencia blanda a media. Para el caso de la perforación P-7
la arcilla dura se profundiza únicamente hasta 1,50 m , bajo la cual se presentan
estratos de arcilla y limo de consistencia blanda hasta 5,00 m de profundidad. En la
perforación P-7 entre
5,00 y 8,50 m se presentan arenas finas limosas y arcillosas con número de golpes que
varían entre 26 y 8 golpes, bajo las cuales se observa la presencia de turba hasta 10,00
m de profundidad que es la profundidad final de exploración.
Anexo 3 : Plano estructural de la edificación
Anexo 4 : plano estructural de la propuesta 1 (plintos y riostras)
Anexo 5: plano estructural de propuesta 2 (losa de cimentación)
TITULO Y SUBTITULO :
ANÁLISIS COMPARATIVO ESTRUCTURAL - ECONÓMICO ENTRE DOS TIPOS DE CIMENTACIÓN PARA LAS CASAS DE RETIRO DE LA HACIENDA SAN JOSE
AUTOR(ES):PARRALES REYES CARLOS ENRIQUE
REVISOR(ES)/TUTOR(ES):Ing. Adalberto Vizconde Campos, MSc. Ing. Christian Almendáriz Rodríguez, MSc.
INSTITUCION : Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD : Facultad De Ciencias Matemáticas y físicasMAESTRIA/ESPECIALIDAD :GRADO OBTENIDO :FECHA DE PUBLICACION : 2018 NUMERO DE PAGINAS 56
ÀREAS TEMÀTICAS : EstructurasPALABRAS CLAVES/KEYWORKDS: Analisis – comparativo – estructural–economico–cimentaciones.
RESUMEN /ABSTRACT (150-250 ) PALABRAS :En el presente trabajo de titulación se realizaran diseños estructurales y comparaciones económicas para la cimentación de 16 casas de retiros, y a su vez el diseño estructural de dichas edificaciones.Las edificaciones a diseñar tendrán las mismas características arquitectónicas y estarán ubicadas estratégicamente en la ciudad de Nobol en la hacienda San José.Para realizar el análisis estructural de las edificaciones se utilizara el software SAP2000, y posteriormente analizada la estructura se procederá a realizar el diseño estructural sismo resistente de los elementos estructurales de las casas de retiros y a su vez el análisis y diseño de las dos propuestas de cimentación haciendo énfasis en considerar las condiciones planteadas por los reglamentos vigente en el plano nacional e internacional.Con los planos propuestos para los dos tipos de cimentación se realizara los análisis de precios unitarios, para de esta manera poder concluir con la comparación técnico – económica entre dos propuestas de cimentación planteadas para un mismo conjunto de villas destinadas para casas de retiros.
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FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS ESCUELA DE INGENERIA CIVIL
ESTRUCTURASANEXO 10
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS / TRABAJO DE GRADUACIÒN