57604618 memorias de calculo muro
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MURO DE CERRAMIENTO
MEMORIAS DE CÁLCULO
INTRODUCCION
Las siguientes memorias de cálculo consignan lo
correspondiente al diseño civil de un MURO DE MAMPOSTERÍA
NO REFORZADO en bloque No. 5 con acabado en concreto de
2.5 m. de alto y 20 cm. de espesor, con un GRADO DE
DISIPACIÓN DE ENERGÍA SÍSMICA MÍNIMA EN EL RANGO
INELASTICO (DMI) según la NSR 98 Capitulo D9., destinado como
cerramiento perimetral frontal de la PLANTA PRODUCTORA DE
ALCOHOL CARBURANTE, ALCOL RIO SUAREZ S.A., cuya
ubicación tendrá lugar en el Municipio de Guepsa, Santander.
Ya que las características, funciones, dimensiones y aspecto del
MURO han sido definidas por el ARQ. WILLIAM AMADO, quien
presta actualmente sus servicios profesionales como Arquitecto
de ALCOL RIO SUAREZ S.A., mi función se limita al Diseño Civil
propiamente dicho de la estructura de aislamiento perimetral,
recomendaciones constructivas, planos constructivos y
despieces en AutoCad y Diseño Civil de su respectiva
Cimentación, teniendo en cuenta las recomendaciones del
estudio de suelos, en lo concerniente a el sistema de
cimentación, Profundidad de cimentación, Parámetros de
diseño, Asentamientos y el perfil de suelo en la zona del muro.
ING. OSCAR GABRIEL GONZALEZ A.TP. 25202117508 CND del COPNIA
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MURO DE CERRAMIENTO
Las restricciones al uso de la mampostería no reforzada esta
basada en lo establecido al Capitulo A.3 de la NSR 98 la cual
permite el uso de este tipo de estructura como sistema de
resistencia se clasifica como uno de los sistemas con capacidad
mínima de disipación de energía en el rango inelástico (DMI).
Método de diseño: Resistencia Última.
Con respecto al diseño del muro de cerramiento, este
comprende 3 Ítems:
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMIENTACION
Cimentación en Concreto Ciclópeo Impermeabilizado
Resistencia y dosificación del concreto.
Sobre Cimiento: Zapata corrida al nivel Cimentación.
Resistencia del concreto, dosificación y Planos de
los despieces del acero estructural.
ANALSIS SISMICO Y DEFORMACION LATERAL DEL MURO
DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADO EN BLOQUE NO. 5.
Columnetas de confinamiento.
Resistencia y dosificación del concreto y Planos de
los despieces del acero estructural.
Viga de amarre aérea.
Resistencia del concreto y Planos de los despieces.
Anclajes.
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MURO DE CERRAMIENTO
RECOMENDACIONES
Excavación Manual.
Nivel de compactación en los rellenos: Equipo manual
necesario y manera de realizarlo.
Tipo de Impermeabilizante a usar.
Anclajes.
Ensayos de Laboratorio Indispensables en las
dosificaciones de los concretos, morteros y también
en la calidad del acero a ser empleado.
Ensayos de resistencia en las unidades de
mampostería.
Criterios de rechazo y aceptación.
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MURO DE CERRAMIENTO
1. DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CIMIENTACION
Es el elemento estructural que recibe el peso del Muro y lo
distribuye uniformemente, es decir en toda su longitud, al suelo
de apoyo.
1.1. CIMENTACIÓN O FUNDACIÓN EN CONCRETO
CICLÓPEO IMPERMEABILIZADO.
1.1.1. Para evitar el contacto total del suelo de soporte
con la estructura de cimentación, es necesario
fundir una capa de 15 cm. de espesor de
concreto ensolado o concreto pobre cuya
resistencia se establece a criterio del
constructor.
1.1.2. Concreto Ciclópeo : Es la mezcla de concreto de
2300 psi. Con rocas de un diámetro aproximado
de 20 a 25 cm. llamadas piedra rajón o piedra
bola.
Según la NSR 98, las cimentaciones corridas para muros
de estas características no debe ser inferiores al ancho
del sobre cimiento, viga de amarre o zapata.
Lo recomendable es realizar el diseño de la cimentación
con una capacidad portante no mayor 2.0 kg/cm², por
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MURO DE CERRAMIENTO
las razones consideradas anteriormente y de seguridad
de la estructura.
La dimensión de la cimentación en concreto
ciclópeo debe tener como mínimo 50 cm. de alto
(o hasta encontrar suelo de buenas condiciones
de fundación) por 0.40 m. de ancho, a lo largo de
la longitud del cerramiento perimetral.
Dosificación:
• Concreto de 2300 psi 60% por m³:
♦ Dosificación recomendada que garantiza la
resistencia de diseño : 1 : 2 : 3 ½
6 ½ Bultos de cemento tipo 1
0.515 m³ de Arena
0.900 m³ de Triturado
Agua 60% del peso de cemento por metro
cúbico.
• Piedra rajón 40% por m³.
Las mezclas deben ser preparadas en trompo de
bulto y todas las muestras de concreto deben ser
compactadas mediante vibrador de aguja para
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MURO DE CERRAMIENTO
garantizar la homogeneidad del concreto y evitar
hormigueros.
Los vibradores deberán tener la suficiente
capacidad para compactar adecuadamente cada
cochada de mezcla antes de que se coloque la
siguiente.
La vibración deberá ser de manera uniforme a
toda la masa de la mezcla y deberá suspenderse
antes de que cause segregación de agregados o
mortero, esta no debe ser usada para transportar
mezcla dentro de la formaleta o acero de
refuerzo, especialmente si esto afecta masas de
mezcla recientemente fraguada y la mezcla no
debe ser vaciada desde alturas mayores a 1.5 m.
NOTA: Esta recomendación aplica en todas y cada
una de las intervenciones del vibrador en
cualquier elemento estructural en proceso de
fundición.
Recomendaciones de excavación
Luego de realizado el replanteo, la excavación se realiza
en forma manual utilizando pica y pala, o barretón
teniendo en cuenta que las paredes de la zanja deben
quedar a plomo y que llegue hasta una consistencia del
terreno razonable para la cimentación de 1.00 m. o 1.20
m.
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MURO DE CERRAMIENTO
Debido a que el terreno posee una pendiente natural
pronunciada lo recomendable es realizar la excavación en
forma escalonada, iniciando desde la parte más baja hacia
la más alta.
Recomendaciones de Impermeabilización
El cimiento (concreto ciclópeo) deberá ser
impermeabilizado para evitar el paso del agua por
capilaridad, para lo cual se usara un manto edil de 3 a 5
mm. y emulsión asfáltica.
El tratamiento de impermeabilización puede realizarse con
otros materiales que el constructor estime adecuados, de
común acuerdo con del diseñador.
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MURO DE CERRAMIENTO
1.2 CONSIDERACIONES GENERALES
ANÁLISIS SISMICO, DISEÑO DEL MURO Y SOBRE
CIMIENTO: ZAPATA DE CIMENTACION
1.2.1 ESPECIFICACIONES:
CONCRETO f’c= 210 kg/cm2 o 3000 psi (zapata corrida, vigas
aérea y columnetas).
MAMPOSTERIA f’m= 100 kg/cm2
MORTEROS DE PEGA f’cr= 125 kg/cm2
ACERO DE REFUERZO: fy= 4200 kg/cm2 > Nº 3
fy= 2620 kg/cm2 <= Nº 3
1.2.2 SISTEMA DE CÁLCULO:
ANALISIS SISMICO: FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE
1.2.3 ESPECIFICACIONES DEL MURO
LONGITUD DEL TRAMO A DE DISEÑO: 2.50 m
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MURO DE CERRAMIENTO
ALTURA: 2.50 m
ESPESOR DE MURO: 0.20m
1.2.4 AVALUO DE CARGAS
Estas cargas se evalúan para una espesor de 0.20 m y una
densidad de 1800 Kg/m3.
Peso propio: 1800 x 2.50 x 0.12 x 2.50 1350 KgAcabados en gravilla 2 caras x (0.04 x 2.50 x
2.50 x 2000)
1000 Kg
TOTAL 2350 Kg
Nota: se modela un tramo macizo de 2.50 de largo, el
tramo con reja se omite para el análisis ya que no hace
parte estructural del muro.
1.2.5 ANALISIS SISMICO
Zona de localización: Guepsa, Santander
Amenaza sísmica: Intermedia
Perfil de suelo: S3
Método de análisis: Fuerza horizontal
equivalente
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MURO DE CERRAMIENTO
Coeficiente de aceleración (Aa): 0.20
Coeficiente de sitio: S= 1.2
Coeficiente de importancia: I=1.0
segHnCtT 09.050.205.0 4/34/3 =×=×= ,
para este periodo Aa=0.20
KgturaPesoEstrucAaFs 470235020.0 =×=×=
1.2.6 CALCULO DE DERIVAS
El muro se considera como elemento fijo en la base y en
voladizo se calcula la denominada deformación por corte, en la
cual la deformación
∆ es la deriva del muro en el sentido débil.
I=inercia A=Área transversal t= espesor, b=Longitud y F=
Fuerza
1.2.6.1 Sísmica
E= modulo de elasticidad de la mampostería
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MURO DE CERRAMIENTO
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0007.012
mbt
I =×= 2375.05.215.0 mbtA =×=×=
23000040.07500040.0
m
KgEG =×=×=
mGA
hF
IE
hF006.0
2.1
3
3
=×
××+××
×=∆
Esta deriva máxima no puede exceder:
ESTRUCTURA DERIVA MAXIMA VALORMAMPOSTERIA
CONFINADA 0.50 % (0.005hpi) 0.00125 m
COMO CONCLUSION EL MURO CON ESTAS DIMENSIONES
CUMPLE LOS REQUISITOS DE DERIVA, EN CORRELACION
CON SU CARGA Y CORTANTE SISMICO.
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MURO DE CERRAMIENTO
1.2.7 DISEÑO DE MURO
CARGA AXIAL ULTIMA:
2350 Kg x 1.4=3290 Kg
CORTANTE ULTIMO:
470 Kg x 1.4= 658Kg/ R (1.5)= 438 Kg
MOMENTO ULTIMO:
470Kg x 2.50 m= 1175 Kg-m x 1.4=1645Kg/R=1097Kg
ACERO EN LOS ELEMENTOS DE CONFINAMIENTO:
4 VARILLAS DE 3/8
RESISTENCIAS
CARGA ULTIMA:200000 Kg
1.2.8 DISEÑO DE ZAPATA
Se considera una zapata corrida por lo tanto solo analizaremos
un tramo de 2.50m
CARGA DE SERVICIO 2350 Kg
LONGITUD DEL TRAMO DE MURO =2.50m
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MURO DE CERRAMIENTO
CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO =5 Ton/m2 (5000Kg/M2)
AUNQUE EL ESTUDIO DE SUELOS DETERMINA QUE LA
CAPACIDAD PORTANTE PUEDE ESTAR ALREDEDOR DE 20
Ton/m2. ASUMO QUE LA RESISTENCIA DE DICHA CAPACIDAD
PORTANTE PUEDE SER UN 25% EFECTIVA, YA QUE NO
ENCONTRE DENTRO DE LAS RECOMENDACIONES UN
CUIDADO ESPECIAL CON LA REPTACION DEL SUELO,
DERIVADO DE LA FALLA GEOLOGICA GRANDE EN LA ZONA
QUE PODRIA AFECTAR CON SEGURIDAD CUALQUIER
ESTRUCTURA.
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47.0/5000
2350m
mKg
KgPAREA ===
σ
Para una longitud de de 2.50 hallamos el ancho del cimiento.
mm
m
L
AREAB 188.0
50.2
47.0 2
=== Como se tiene un ancho de 0.40m la
zapata cumple con las condiciones de servicio.
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MURO DE CERRAMIENTO
2 RECOMENDACIONES ADICIONALES
2.1 MATERIALES
2.1.1 CONCRETOS 1500, 2300 y 3000 psi.
Los concreto a emplear en los diferentes elementos de
la obra, los cuales se especifican en los planos, deben
ser mezclados en obra, en trompo de bulto con las
dosificaciones de cada uno de los elementos tal y como
se recomienda con el fin de garantizar la resistencia a la
compresión necesaria, por esta razón los materiales a
usar deben ser de optima calidad y cumplir con lo
siguiente:
2.1.1.1 CEMENTO
Cemento Pórtland tipo I, que cumpla con las
especificaciones ASTM C-150 o ICONTEC 30-121 y
151. El cemento debe ser de calidad y características
uniformes, que no se pierda resistencia por
almacenamiento y en caso de almacenarse en sacos,
estos deberán ser lo suficiente fuertes y herméticos
para que no sufra alteraciones, durante el transporte,
almacenamiento y manejo.
El almacenamiento del cemento debe garantizar
protección contra humedad y llevar un registro
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MURO DE CERRAMIENTO
detallado del periodo de tiempo de cada lote. Se
prohíbe el uso de cemento con un almacenamiento
superior a 28 días.
2.1.1.2 AGREGADOS
Los agregados para el concreto deben cumplir con la
norma NTC 174 o ASTM C 33.
♦ Agregado fino: Consistirá en arena natural lavada
de grano grueso y duro, libre de polvo, álcalis,
esquistos así como de material orgánico y se
ajustara a la siguiente gradación:
TAMIZ3/8" 100
No. 4 95-100No. 8 80-100No. 16 50-85No. 30 25-60No. 50 10-30
No. 100 3-10
PORCENTAJE QUE PASA
♦ Agregado grueso : Roca triturada de buena
resistencia y durabilidad, deberá ser lavado y
estar libre de partículas nocivas o material
orgánico y se deberá ajustar a la siguiente
gradación:
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MURO DE CERRAMIENTO
TAMIZ1 1/2" 100
1" 95-1003/4" 35-703/8" 10-30
No. 4 0-5
PORCENTAJE QUE PASA
♦ Porcentaje de desgaste de la maquina de los
Ángeles
El tamaño máximo nominal del agregado no debe ser
mayor que las consideraciones:
1/5 de la dimensión menor entre los lados de la
formaleta.
1/3 de los espesores de los elementos
estructurales.
¾ del espaciamiento libre entre barras de
refuerzo, paquetes de barras o tendones.
♦ Agua: Las relaciones agua cemento serán
determinadas por la cantidad de Kilogramos de
cemento pero con un porcentaje no menor del
55%, ni mayor a un 62% del peso del cemento por
metro cúbico.
El agua que se use para lechada, motero y
concreto, así como la usada en el periodo de
curado, deberá ser agua para consumo humano
limpia, libre de cantidades perjudiciales de aceite,
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MURO DE CERRAMIENTO
ácidos, sales, álcalis, limos, materia orgánica y
otras impurezas que puedan afectar la resistencia
del cemento.
♦ Aditivos : Cuando fuese necesario por conveniencia
el uso de aditivos deben cumplir la norma ASTM C-
494 de tipo polímetro que permitan una
disminución del agua en la mezcla. Cuando se
requiera controlar el fraguado o la velocidad de
endurecimiento, el aditivo podrá ser una fórmula
de tipo polímetro que proporcione este control sin
aumento de la relación de agua o pérdida de
resistencia comparada con una mezcla de
fraguado normal.
No pueden usarse aditivos que contengan cloruro
de calcio o iones de cloruro, diferentes de
impurezas presentes en los ingredientes de la
mezcla, concreto que contenga elementos
embebidos de aluminio o en concreto fundido
utilizando formaletas galvanizadas.
3.1.1.3. ACERO
El acero de refuerzo comprende los aceros que
cumplen con las especificaciones ASTM – A615-68 y
A617-68. Se usara acero de refuerzo de fy= 60.000
psi en los diámetros que superen ½” inclusive y
fy=37.000 psi para los diámetros de 3/8” y ¼”. En el
momento de colocar el concreto, el refuerzo debe
estar limpio y libre de todo oxido, escamas, aceites,
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grasas o cualquier sustancia que pudiera afectar la
adherencia con el concreto.
Siempre se evitara en lo posible el traslapo donde en
acero este sometido al máximo esfuerzo de diseño
3.1.2 CONTROL DE RESISTENCIA
La toma de muestras o probetas cilíndricas antes de
verter el concreto y durante la ejecución del mismo
se prepara cilindros, para el ensayo a la compresión
de acuerdo a la norma ASTM C-31. Se deben tomar
como mínimo 3 cilindros para cada ensayo y no
menos de un ensayo para cada 10 m³ de concreto. El
curado de las muestras se lleva a cabo en el
laboratorio. La resistencia media a la compresión del
concreto a los 28 días, determinados ya sea por
relación entre las resistencias de los cilindros de
prueba a los 7 días y la resistencia media a los 14 y
28 días o por falla directa en probetas con la
resistencia mayor a los 28 días deben corroborar la
resistencia del electo estructural que representan.
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MURO DE CERRAMIENTO
Para garantizar que los resultados de resistencia que
se determinen en el laboratorio son satisfactorios se
debe tener en cuenta las siguientes normas de
ensayos a realizar en obra sin omitir ninguno de los
pasos del proceso ya que se corre el riesgo con gran
probabilidad de elaborar el ensayo equivocadamente
y tener muestras incorrectas y no representativas de
la calidad del concreto lo cual representa problemas
en la garantía que el constructor debe poner en la
obra.
♦ Método de ensayo para determinar el
asentamiento del concreto NTC 396.
♦ Elaboración y curado de especimenes de concreto
en obra NTC 550.
3.1.3 PROTECCIÓN Y CURADO
Inmediatamente después de iniciado el proceso de
fraguado el concreto debe ser protegido de los rayos
solares, humedeciéndolo constantemente durante un
tiempo nunca inferior a 3 días, con agua procurando
que sea continua y uniforme en toda la superficie a
proteger y si evitar los agrietamientos.
3.1.4 FRECUENCIA DE MUESTREOS Y ENSAYOS
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3.1.4.1 Mortero de Pega : Debe realizarse por
lo menos un ensayo de resistencia a
la compresión (promedio 3 probetas)
por cada 200 m2 de muro o por cada
día de pega. Igualmente se deben
verificar con frecuencias semanales
las condiciones de plasticidad y
retención de agua de todos los
morteros usados en la obra.
Cap. D.3.8. NSR 98.
3.1.4.2 Unidades de Mampostería : Se deben
realizar los ensayos de absorción
inicial, absorción total, estabilidad
dimensional y resistencia a la
compresión de por lo menos 5
unidades por cada lote de 5000
unidades o menos y no meno de una
por cada 200 m2 de muro.
3.1.5 CRITERIOS DE ACEPTACION Y RECHAZO
3.1.5.1 Resistencia Mínima: La calidad de la
mampostería se considera
satisfactoria si se cumple
simultáneamente el promedio de los
resultados de resistencia a la
compresión de los morteros de pega
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y unidades es mayor o igual a la
resistencia especificada, y por ningún
motivo será inferior a un 80% de la
resistencia especificada
individualmente.
3.1.5.2 Medidas correctivas: Si no se cumple
uno ovarios de los requisitos
anteriores se debe tomar desiciones
acerca de la posible falla y de común
acuerdo con quien sea necesario,
resolverlo.
3.1.5.3 Resultados de resistencia bajos: Si
algún resultado de resistencia a la
compresión individual de morteros
de pega o de las unidades de
mampostería se deben tomar
medidas para impedir que se
comprometa la capacidad de carga
de la estructura. En caso de
confirmación que la mampostería es
de baja resistencia y si los cálculos
de un nuevo diseño indican que la
capacidad de carga se ha reducido
significativamente, se puede apelar
al ensayo de extracción de porciones
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del muro afectado y tomar 3
porciones representativas que
corroboren el problema.
Todos los Requisitos de construcción de muros no reforzados
deben Construirse con los requisitos del Capitulo D.4 de la NSR
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