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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

SEDE QUITO

CARRERA:

INGENIERÍA CIVIL

Trabajo de titulación previo a la obtención del título de:

INGENIERA CIVIL

TEMA:

DISEÑO SISMORESISTENTE DEL EDIFICIO DE OFICINAS EN

HORMIGÓN ARMADO

AUTORA:

MÓNICA CRISTINA CACHIPUENDO AMAGUA

TUTOR:

CARLOS ALBERTO ROMERO ROMERO

Quito, marzo del 2018

ii

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR

Yo Mónica Cristina Cachipuendo Amagua, con documento de identificación N°

1716159494, manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politécnica Salesiana

la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autora del trabajo

de grado/titulación intitulado: “DISEÑO SISMORESISTENTE DEL EDIFICIO DE

OFICINAS EN HORMIGÓN ARMADO”, mismo que ha sido desarrollado para

optar por el título de: Ingeniera Civil, en la Universidad Politécnica Salesiana,

quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los derechos cedidos

anteriormente.

En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de

autora me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia,

suscribo este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato

impreso y digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.

Mónica Cristina Cachipuendo Amagua

1716159494

Quito, marzo 2018

iii

DECLARATORIA DE COAUTORÍA DEL DOCENTE TUTOR

Yo declaro que bajo mi dirección y asesoría fue desarrollado el proyecto técnico de

titulación, “DISEÑO SISMORESISTENTE DEL EDIFICIO DE OFICINAS EN

HORMIGÓN ARMADO”, realizado por Mónica Cristina Cachipuendo Amagua,

obteniendo un producto que cumple con todos los requisitos estipulados por la

Universidad Politécnica Salesiana, para ser considerados como trabajo final de

titulación.

Quito, marzo 2018

Carlos Alberto Romero Romero

C.I. 1758061186

iv

DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a Dios y a mis padres, por ser

los pilares más importantes de mi vida y por demostrarme su

amor, cariño y apoyo incondicional en todo momento.

A Daniela Valentina, por ser el motor de mi vida y sobre todo mi

principal motivación, porque eres la razón para luchar, seguir

adelante y ser mejor cada día. Mi vida es hermosa porque existes

tú. Te amo princesa mía.

A mis hermanos, pero sobre todo a mi hermana Verónica por su

constante apoyo y por estar conmigo siempre, en esta y todas las

etapas de mi vida.

v

AGRADECIMIENTO

El presente trabajo de tesis primeramente me gustaría agradecer a Dios y a mis padres

por bendecirme para llegar hasta donde he llegado.

A la Universidad Politécnica Salesiana y todos los profesores de la carrera de

Ingeniería Civil, por darme la oportunidad de estudiar y ser una profesional.

A mi director de tesis, Ing. Carlos Romero, por su esfuerzo y dedicación quien, con

sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha logrado en mí que

pueda terminar mis estudios con éxito.

A Cristian, por su infinita paciencia y apoyo constante con el cuidado de mi hija. Son

muchas las personas especiales a las que me gustaría agradecer su amistad, enseñanzas,

consejos, apoyo, ánimos y compañía durante la culminación de esta gran meta, gracias

infinitas por todo lo que me han brindado y por todas sus bendiciones.

Para ellos: Muchas gracias y que Dios los bendiga.

vi

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN...................................................................................................... 1

CAPÍTULO 1 .............................................................................................................. 3

GENERALIDADES DEL PROYECTO .................................................................. 3 1.1. Nombre del proyecto ................................................................................. 3 1.2. Cobertura y localización ............................................................................ 3

CAPÍTULO 2 .............................................................................................................. 5

DIAGNÓSTICO DE LA ZONA DE INFLUENCIA ............................................... 5 2.1. Límites.................................................................................................... 5 2.2. Población ................................................................................................ 6 2.3. Educación ............................................................................................... 7 2.4. Salud ..................................................................................................... 10 2.5. Vivienda ............................................................................................... 10 2.6. Vialidad y Accesos ............................................................................... 12 2.7. Aspectos Socioeconómicos .................................................................. 13 2.8. Ambiente .............................................................................................. 16

CAPÍTULO 3 ............................................................................................................ 18

OBJETIVOS DEL PROYECTO ............................................................................ 18 3.1. Objetivo General .................................................................................. 18 3.2. Objetivos Específicos ........................................................................... 18

CAPÍTULO 4 ............................................................................................................ 19

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN .......................................................................... 19 4.1. Estudio Topográfico ............................................................................. 19

4.1.1. Equipo. ............................................................................................. 20 4.2. Estudio Arquitectónico......................................................................... 22 4.3. Estudio Geológico - Geotécnico .......................................................... 24

4.3.1. Sondeos. ........................................................................................... 27 4.3.2. Resultados. ....................................................................................... 30

4.4. Normas de Construcción ...................................................................... 31

CAPÍTULO 5 ............................................................................................................ 32 GENERALIDADES DE LA ESTRUCTURA ....................................................... 32

5.1. Criterios Generales de diseño en Hormigón Armado .......................... 32 5.2. Prediseño de Elementos Horizontales .................................................. 33

5.2.1. Predimensionamiento de losa por carga de gravedad. ..................... 33 5.2.2. Cálclo de las cargas muertas y vivas que actuarán en la losa. ......... 46

5.2.2.1. Cargas muertas o permanentes. .................................................. 46 5.2.2.2. Cargas vivas o variables. ............................................................ 50

5.2.3. Predimensionamiento de vigas. ........................................................ 51 5.2.4. Predimensionamiento de columnas. ................................................. 52

vii

5.3. Diseño sismoresistente cada uno de los componentes estructurales de la

edificación de acuerdo a la Norma NEC y ACI. ............................................. 55

CAPÍTULO 6 .......................................................................................................... 107 EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL .................................................. 107

6.1. Antecedentes. ..................................................................................... 107

6.2. Área de Influencia Directa Ambiental (AIDA). ................................. 107 6.3. Área de Influencia Indirecta. .............................................................. 107

CAPÍTULO 7 .......................................................................................................... 110 CANTIDADES DE OBRA Y COSTO DEL PROYECTO ................................. 110

7.1. Volúmenes de obra del proyecto ........................................................ 110 7.2. Análisis de precios unitarios. (APU) .................................................. 110

7.3. Costo del proyecto.............................................................................. 110

CAPÍTULO 8 .......................................................................................................... 112 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 112

8.1. Conclusiones ...................................................................................... 112 8.2. Recomendaciones ............................................................................... 114

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 115

ANEXOS ................................................................................................................. 116

viii

ÍNDICE DE CONTENIDOS: TABLAS

Tabla 1. Coordenadas de Parroquia La Magdalena. .................................................... 6

Tabla 2. Población de Parroquia La Magdalena .......................................................... 6

Tabla 3. Población por sexo de Parroquia La Magdalena ............................................ 7

Tabla 4. Población que asiste a un establecimiento educativo Parroquia La

Magdalena. ................................................................................................................... 8

Tabla 5. Tipo de establecimiento educativo Parroquia La Magdalena. ....................... 8

Tabla 6. Nivel de instrucción Parroquia La Magdalena. .............................................. 9

Tabla 7. Alfabetismo Parroquia La Magdalena. .......................................................... 9

Tabla 8. Tenencia de vivienda Parroquia La Magdalena. .......................................... 10

Tabla 9. Tipología de vivienda Parroquia La Magdalena. ......................................... 11

Tabla 10. Procedencia agua según vivienda Parroquia La Magdalena. ..................... 11

Tabla 11. Disposición de desechos sanitarios según vivienda Parroquia La

Magdalena. ................................................................................................................. 11

Tabla 12. Red eléctrica según vivienda Parroquia La Magdalena. ............................ 12

Tabla 13. Red eléctrica según vivienda Parroquia La Magdalena. ............................ 12

Tabla 14. Número de viviendas según vías de acceso Parroquia La Magdalena. ...... 13

Tabla 15. Población 15 años o más por grupo de ocupación Parroquia La Magdalena

.................................................................................................................................... 15

Tabla 16. Población 15 años o más por categoría ocupacional Parroquia La

Magdalena. ................................................................................................................. 15

Tabla 17. Equipo para estudio topográfico. ............................................................... 20

Tabla 18. Herramientas para estudio topográfico. ..................................................... 21

Tabla 19. Personal para estudio topográfico. ............................................................. 21

Tabla 20. Equipo de oficina. ...................................................................................... 21

Tabla 21. Valores del factor Z en función de la zona sísmica adoptada. ................... 26

Tabla 22. Espesores de pre dimensionamiento para losas nervadas o aligeradas. ..... 33

Tabla 23. Datos utilizados para el predimensionamiento de las columnas. ............... 53

Tabla 24. Cálculo de la sección de las columnas ....................................................... 54

Tabla 25. Impactos ambientales generados en la etapa de Preparación del Sitio del

proyecto .................................................................................................................... 108

Tabla 26. Impactos ambientales generados en la etapa de Construcción del proyecto

.................................................................................................................................. 109

ix

ÍNDICE DE CONTENIDOS: FIGURAS

Figura 1. División Cantonal de la Provincia de Pichincha. ........................................ 3

Figura 2. División Parroquial del Distrito Metropolitano de Quito. ........................... 4

Figura 3. Dirección de implantación del Proyecto. ..................................................... 4

Figura 4. División Parroquial del Distrito Metropolitano de Quito. ........................... 5

Figura 5. Mapa presencia de pobreza parroquia La Magdalena. .............................. 14

Figura 6. Mapa de consumo medio parroquia La Magdalena. .................................. 14

Figura 7. Temperatura promedio mensual Quito. ..................................................... 17

Figura 8. Levantamiento topográfico terreno de implantación del proyecto. ........... 19

Figura 9. Planta tipo de Edificio de oficinas. ............................................................ 23

Figura 10. Corte Edificio de oficinas. ....................................................................... 24

Figura 11. Zonas Sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z. 26

Figura 12. Perforación #1 .......................................................................................... 27




Figura 16. Profundidad Nivel Freático...................................................................... 29

Figura 17. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje x. ...................... 34

Figura 18. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje y. ...................... 36

Figura 19. Longitudes eje A para cálculo del espesor en el eje y. ............................ 38

Figura 20. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje y colocando

tableros en cruces. ...................................................................................................... 39

Figura 21. Longitudes eje A para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros

en cruces ..................................................................................................................... 40

Figura 22. Longitud volado para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros

en cruces. .................................................................................................................... 40

Figura 23. Longitudes eje B para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros

en cruces. .................................................................................................................... 41

Figura 24. Longitudes eje C para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros

en cruces. .................................................................................................................... 41

Figura 25. Longitudes eje D para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros

en cruces. .................................................................................................................... 42

Figura 26. Vista Frontal de una losa alivianada. ....................................................... 46

Figura 27. Vista en planta de una losa alivianada con casetón. ................................ 46

Figura 28. Dimensiones de un casetón. ..................................................................... 47

Figura 29. Dimensiones de un bloque considerando 1.5cm del mortero. ................. 48

Figura 30. Dimensiones de la viga. ........................................................................... 51

Figura 31. Representación de columnas.................................................................... 52

Figura 32. Ingreso de datos generales. ...................................................................... 55

Figura 33. Botón por posición. .................................................................................. 56

Figura 34. Botón para configuración de pilares. ....................................................... 56

Figura 35. Tablas de armado-Tablas de armado de pilares. ...................................... 57

Figura 36. Tablas de armado de pilares-Tablas de armado horizontal de pantallas y

muros. ......................................................................................................................... 58

Figura 37. Tablas de armado horizontal de pantallas y muros. ................................. 58

x

Figura 38. Tablas de armado- Tablas de armado principal de ménsulas y de estribos

de ménsulas. ............................................................................................................... 59

Figura 39. Tablas de armado principal de ménsulas. ................................................ 60

Figura 40. Cambio de diámetros de pulgadas a métricos.......................................... 60

Figura 41. Cambio de diámetros de pulgadas a métricos.......................................... 61

Figura 42. Dimensionamiento y comprobación ........................................................ 62

Figura 43. Factor de cumplimiento exigido en muros y pantallas. ........................... 63

Figura 44. Disposiciones de armado. ........................................................................ 64

Figura 45. Disposición de barras ............................................................................... 65

Figura 46. Transiciones por cambio de dimensiones. ............................................... 66

Figura 47. Opciones de arranques. ............................................................................ 66

Figura 48. Opciones para armado de estribos. .......................................................... 67

Figura 49. Esfuerzos.................................................................................................. 67

Figura 50. Planos ....................................................................................................... 68

Figura 51. Tramado de pilares y pantallas. ............................................................... 69

Figura 52. Tablas de armado en vigas y vigas de cimentación. ................................ 70

Figura 53. Armadura de montaje en secciones rectangulares. .................................. 70

Figura 54. Armadura transversal y de portaestribos. ................................................ 71

Figura 55. Armadura de piel. .................................................................................... 72

Figura 56. Armadura superior de refuerzo en vigas. ................................................. 72

Figura 57. Disposiciones de armado. ........................................................................ 73

Figura 58. Tipo de patilla. ......................................................................................... 74

Figura 59. Esfuerzos.................................................................................................. 74

Figura 60. Dimensionamiento y comprobación-vigas. ............................................. 75

Figura 61. Vigas metálicas. ....................................................................................... 75

Figura 62. Icono Planos............................................................................................. 76

Figura 63. Tablas de punzonamiento para losas y reticulares-forjados. ................... 77

Figura 64. Datos de losas, reticulares y unidireccionales. ........................................ 77

Figura 65. Tablas de vigas centradoras y de atado-cimentación. .............................. 78

Figura 66. Configuración del espectro sísmico. ........................................................ 78

Figura 67. Gestión de vistas de pantallas. ................................................................. 79

Figura 68. Ingreso de cargas vivas y muertas. .......................................................... 80

Figura 69. Ingreso de cotas de cada nivel. ................................................................ 81

Figura 70. Entrada de pilares y de vigas. .................................................................. 82

Figura 71. Ingreso de datos de columnas. ................................................................. 82

Figura 72. Ubicación de columnas. ........................................................................... 83

Figura 73. Vista 3D de la entrada de columnas. ....................................................... 84

Figura 74. Ingreso de muros...................................................................................... 84

Figura 75. Ubicación de vigas, losa y muros. ........................................................... 85

Figura 76. Ingreso de datos para las escaleras .......................................................... 86

Figura 77. Modelo 3D de la estructura...................................................................... 87

Figura 78. Botón de justificación de la acción sísmica para iniciar una corrida

inicial. ......................................................................................................................... 88

Figura 79. Valores de Lgz, Mx y My. ....................................................................... 88

Figura 80. Estimación del período fundamental, según norma. ................................ 89

Figura 81. Resultados de modos de vibración del 1 al 10. ........................................ 90

Figura 82. Resultados de modos de vibración del 11 al 23. ...................................... 91

xi

Figura 83. Resultados corte basal.............................................................................. 91

Figura 84. Resultados de columnas que fallan .......................................................... 92

Figura 85. Pantalla de grupos sin muro de contención. ............................................ 93

Figura 86. Resultados de modos de vibración finales. .............................................. 93

Figura 87. Resultados de cortante basal finales. ....................................................... 94

Figura 88. Resultados de derivas. ............................................................................. 94

Figura 89. Control por capacidad de columnas. ........................................................ 95

Figura 90. Control por capacidad de vigas................................................................ 96

Figura 91. Disposiciones relativas de armadura. ...................................................... 97

Figura 92. Separación mínima entre barras............................................................... 98

Figura 93. Luz libre entre vigas. ............................................................................... 99

Figura 94. Armado de losas ...................................................................................... 99

Figura 95. Vista de armaduras ................................................................................ 100

Figura 96. Opción para modificar armaduras. ........................................................ 100

Figura 97. Control de deflexiones. .......................................................................... 101

Figura 98. Combinación de cargas. ......................................................................... 102

Figura 99. Detalle de plintos combinados usados en la estructura. ........................ 102

Figura 100. Armado de plintos................................................................................ 103

Figura 101. Comprobación de diseño de plintos. .................................................... 103

Figura 102. Modelo 3D de muros. .......................................................................... 104

Figura 103. Factor de cumplimiento del muro. ....................................................... 104

Figura 104. Corrección de la distribución de acero. ............................................... 105

Figura 105. Detalle de plinto del muro. .................................................................. 106

Figura 106. Costo de la construcción. ..................................................................... 111

xii

ÍNDICE DE CONTENIDOS: ANEXOS

Anexo 1. Planos arquitectónicos .............................................................................. 116

Anexo 2. Planos estructurales .................................................................................. 117

Anexo 3. Cantidades de obra ................................................................................... 118

Anexo 4. Análisis de precios unitarios ..................................................................... 126

Anexo 5. Estudio de suelos ...................................................................................... 143

Anexo 6. Chequeo del nudo ..................................................................................... 163

xiii

RESUMEN

El presente proyecto de titulación tiene como finalidad en realizar el diseño

sismoresistente de un edificio en hormigón armado de 5 niveles destinado para uso

oficinas, el mismo se encuentra ubicado en la Parroquia Urbana de La Magdalena,

Administración Zonal Eloy Alfaro del Distrito Metropolitano de Quito. Para lo cual se

realizó el cálculo del tamaño de la sección transversal de los componentes estructurales

de la edificación por carga de gravedad (losas, vigas y columnas), posteriormente con

ayuda del programa CYPECAD se diseñaron los pórticos de la edificación de acuerdo

a los criterios simoresistentes establecidos en las Normas NEC y ACI, para el cual se

garantizó el control del período, torsión, masa participativa, corte basal, derivas,

chequeo del nudo y control de las deflexiones según los reglamentos de referencia.

Como resultado del diseño, el tamaño de las columnas resulto ser de 70x70cm,

75x75cm y 70x80cm, con cuantía de refuerzo entre 1 y 1.9 %; las vigas resultaron de

35x60cm con cuantía refuerzo menor a la máxima permitida de 0.025; la losa resulto

de 25cm de espesor con refuerzo de 1 varilla de diámetro 12mm, 14 y 16 mm como

refuerzo positivo y negativo, en cuanto a los muros espesor resulto ser de 30cm de con

refuerzo horizontal y vertical de varilla de diámetro 16mm a cada 30cm. La obra

requiere de 1.223,47m3 de hormigón y 214.438,46kg kilogramos de acero. Finamente

el costo aproximado de construcción de la edificación corresponde a: $750.471,48 es

decir $341.72 m2.

xiv

ABSTRACT

The purpose of this titling project is to carry out the seismoresistant design of a five-

level reinforced concrete building intended for offices; it is located in the Urban parish

of La Magdalena, Zonal Eloy Alfaro Administration of the Metropolitan District of

Quito. For which the calculation of the size of the cross section of the structural

components of the building by gravity load (slabs, beams and columns) was carried

out, later with the help of the CYPECAD program the porticos of the building were

designed according to the criteria simoresistentes established in the NEC and ACI

Standards, for which the control of the period, torsion, participatory mass, basal cut,

drifts, check of the node and control of the deflections according to the reference

regulations was guaranteed. As a result of the design, the size of the columns turned

out to be 70x70cm, 75x75cm and 70x80cm, with a reinforcement amount between 1

and 1.9%; the beams were 35x60cm with a reinforcement amount lower than the

maximum allowed of 0.025; the slab was 25cm thick with reinforcement of 1 rod

diameter 12mm, 14 and 16 mm as positive and negative reinforcement, as for the walls

thickness was 30cm with horizontal and vertical reinforcement rod diameter 16mm to

30cm. The work requires 1,223.47m3 of concrete and 214,438.46kg of steel. Finely

the approximate cost of construction of the building corresponds to: $ 750,471.48 that

is $ 341.72 m2.

1

INTRODUCCIÓN

La infraestructura urbana en la ciudad de Quito, cuenta en gran porcentaje sin un estudio

técnico adecuado en cuanto a sus estructuras ya que la gran mayoría no ha sido diseñada

y construida por profesionales calificados para el efecto. Es por esta razón que, el presente

trabajo de titulación toma mayor importancia, ya que se busca realizar un estudio

técnicamente adecuado, para obtener un resultado óptimo al problema planteado.

Como es conocido, la vivienda o tener un lugar donde poder emprender un negocio propio

es una aspiración personal y familiar; y el capital invertido por una familia en ésta es

representativamente alto, se hace mucho más importante el tema del presente trabajo de

titulación, donde se busca establecer un proceso lógico y adecuado para el diseño de la

estructura.

El presente proyecto se basa en el Diseño Sismoresistente de un Edificio de Oficinas en

Hormigón Armado de cinco plantas, considerando que en el Ecuador este tipo de

estructura es el más difundido y en el que la gran mayoría de la población tiene más

confianza.

En este trabajo de titulación, se abordará la temática completa de un diseño estructural

para edificaciones. Apoyándose en la Normativa de diseño nacional (NEC), Normativa

internacional cuando sea el caso como la ACI y en Normativas locales como las

ordenanzas municipales.

2

Para el diseño se utilizará el programa de diseño estructural CYPECAD 2017,

considerando seis grados de libertad por nodo, cargas de gravedad y efectos de esfuerzos

accionantes como el sismo. El programa indicado permitirá minimizar el tiempo de

análisis y automatizar procesos repetitivos, pero en la decisión final siempre primará el

criterio profesional.

3

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES DEL PROYECTO

1.1. Nombre del proyecto

Diseño Sismoresistente de un Edificio de Oficinas en Hormigón Armado.

1.2. Cobertura y localización

Provincia: Pichincha.

Cantón: Quito.

Administración Zonal: Eloy Alfaro.

Sector: Centro Sur.

Parroquia: La Magdalena.

Ciudadela: Atahualpa.

Dirección: Avenida Alonso de Angulo y Av. Jipijapa.

Figura 1. División Cantonal de la Provincia de Pichincha.

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Pichincha.png

4

Figura 2. División Parroquial del Distrito Metropolitano de Quito.

Fuente:http://sthv.quito.gob.ec/spirales/9_mapas_tematicos/9_1_cartografiabasica/mapas/mapa_1_1_1.j

pg

Figura 3. Dirección de implantación del Proyecto.

Fuente: Google maps.

5

CAPÍTULO 2

DIAGNÓSTICO DE LA ZONA DE INFLUENCIA

2.1. Límites

El Distrito Metropolitano de Quito tiene 32 parroquias Urbanas y 33 parroquias rurales.

La parroquia de La Magdalena es una de las treinta y tres parroquias urbanas del Distrito,

está ubicada en el sector sur-occidental de la ciudad, al sur de la loma de El Panecillo.

Entre sus límites se encuentra:

Norte: Parroquia Centro Histórico

Sur: Parroquia San Bartolo

Este: Parroquia Chimbacalle

Oeste: Parroquia Chilibulo

Figura 4. División Parroquial del Distrito Metropolitano de Quito.

Fuente: htttp://sthv.quito.gob.ec/spirales/9_mapas_tematicos/9_1_cartografiabasica/mapas/

mapa_1_1_1.jpg

6

Tabla 1. Coordenadas de Parroquia La Magdalena.

Norte Este

0°14’40’’ N 78°31’34’’ W

Fuente: La autora

El relieve de la parroquia de La Magdalena es regular, tiene una superficie aproximada de

289,6 Hectáreas. En la jurisdicción de la parroquia se conoce 4 barrios los cuales son:

Barrio 5 de junio, Barrio San José de La Magdalena, Barrio La Magdalena y Urbanización

La Barahona.

La parroquia tiene una población de aproximadamente de 30.818 habitantes, posee 6

planteles educativos de educación media, da servicio el centro de salud N°5 y en sus

límites tiene dos parques emblemáticos de la zona. Cabe recalcar que la información

anteriormente descrita se ampliará en lo posterior.

2.2. Población

Según el INEC en el Censo realizado el 2010 en La Parroquia La Magdalena habitan

30.288 habitantes.

Tabla 2. Población de Parroquia La Magdalena

Fuente: INEC, VI Censo de Población y V de Vivienda, 2010.

7

Tabla 3. Población por sexo de Parroquia La Magdalena


2.3. Educación

En las inmediaciones de la parroquia existen varias instituciones educativas entre fiscales

y particulares, pero los de mayor representatividad son:

• El Colegio Fiscal Benito Juárez, el cual cuenta con nivel tecnológico.

• El Colegio Paulo VI que está conformado de escuela y colegio.

• La Unidad Educativa San José La Salle que también tiene instalaciones para escuela

y colegio.

• La Unidad Educativa Sagrado Corazón de Jesús que consta de escuela y colegio.

A continuación, en los cuadros se puede visualizar la cantidad población que asiste a un

establecimiento educativo a partir de los 5 años de edad y a qué tipo de establecimiento

asiste.

8

Tabla 4. Población que asiste a un establecimiento educativo Parroquia La Magdalena.


Del cuadro anterior se puede mencionar que, del total de la población de la parroquia,

solamente 9993 habitantes están cursando algún tipo de instrucción formal.

Tabla 5. Tipo de establecimiento educativo Parroquia La Magdalena.


Como se puede observar en la tabla, del total de la población que asiste a un

establecimiento educativo, más de la mitad de esta población se educa en un

establecimiento de carácter privado, seguido por la educación fiscal.

9

Tabla 6. Nivel de instrucción Parroquia La Magdalena.


En cuanto al nivel de instrucción en la Parroquia la Magdalena el mayor porcentaje de

población cuenta con estudios superiores, con 9208 habitantes con educación de nivel

superior.

Tabla 7. Alfabetismo Parroquia La Magdalena.


Como se puede observar en la tabla anterior, en la Parroquia la Magdalena hay 204

personas que son analfabetas, que representa menos del 1% de la población total.

10

2.4. Salud

En la parroquia funciona el Centro de Salud N°5, lugar en el cual se brinda atención en

diversas especialidades para satisfacer la demanda de los pobladores del sector, también

existen varias clínicas privadas que influyen en la zona, tales como:

• Centro de Salud N°5.

• APROFE.

• La Unidad ambulatoria del IESS.

2.5. Vivienda

El ser humano por seguridad, estabilidad y superación personal y familiar busca la

tenencia de una vivienda propia. En la parroquia La Magdalena se puede evidenciar el

mayor porcentaje de gente vive en arrendamiento, seguido de habitantes que tienen su

casa totalmente pagada.

Tabla 8. Tenencia de vivienda Parroquia La Magdalena.


11

Tabla 9. Tipología de vivienda Parroquia La Magdalena.


En la tabla anterior se puede apreciar que en el sector la tipología de vivienda que

predomina son las casas, seguido de departamentos, los cuales se consideran que son

viviendas que ofrecen las comodidades mínimas de habitabilidad y confort.

Tabla 10. Procedencia agua según vivienda Parroquia La Magdalena.


Tabla 11. Disposición de desechos sanitarios según vivienda Parroquia La Magdalena.


12

Tabla 12. Red eléctrica según vivienda Parroquia La Magdalena.


Tabla 13. Red eléctrica según vivienda Parroquia La Magdalena.


En cuanto a los servicios básicos tanto en agua potable, alcantarillado, red de energía

eléctrica y disposición final de residuos, la parroquia casi en su totalidad dispone de estos

servicios que son indispensables para el desarrollo, como se puede observar los cuadros

anteriores.

2.6. Vialidad y Accesos

El lugar de implantación del proyecto está cercano a una de las principales arterias viales

de la capital la cual es la Avenida Alonso de Angulo, razón por la cual el acceso al

proyecto está totalmente garantizado.

13

La vialidad en el sector es totalmente pavimentada, en gran porcentaje con pavimento

flexible y complementado el resto con pavimento articulado, el estado vial en la parroquia

es adecuado y se encuentra en condiciones aceptables su gran mayoría.

Existen diversas líneas de transporte público, las cuales tienen rutas hacia los diferentes

lugares dentro de la ciudad.

Tabla 14. Número de viviendas según vías de acceso Parroquia La Magdalena.


En la parroquia la Magdalena más del 95% de las vías de acceso tienen una capa de

rodadura que permite la cómoda circulación vehicular como peatonal.

2.7. Aspectos Socioeconómicos

La población de la parroquia La Magdalena tiene un nivel socioeconómico medio y medio

alto, en gran medida porque es un sector en gran porcentaje comercial, aunque existen

polos de pobreza bastante pronunciados, como se puede observar en los siguientes

gráficos.

14

Figura 5. Mapa presencia de pobreza parroquia La Magdalena.

Fuente: Universidad Andina Simón Bolívar, 2009.

Figura 6. Mapa de consumo medio parroquia La Magdalena.

Fuente: Universidad Andina Simón Bolívar, 2009.

La mayor actividad comercial en el sector son los restaurantes, seguidos del comercio al

por mayor y menor.

15

Tabla 15. Población 15 años o más por grupo de ocupación Parroquia La Magdalena


La población de la parroquia la Magdalena como se puede observar en los cuadros consta

de un gran porcentaje en gente preparada a nivel superior o técnico y en gran porcentaje

prestan servicios a entidades privadas seguido de trabajos en empresas o entidades del

estado y de manera independiente.

Tabla 16. Población 15 años o más por categoría ocupacional Parroquia La Magdalena.


16

2.8. Ambiente

Para el presente proyecto como en todo proyecto de ingeniería es de vital importancia

realizar el Estudio de Impacto Ambiental, el cual mejore las condiciones de vida de la

población beneficiada mediante el uso racional de los recursos naturales.

El Estudio de Impacto Ambiental, toma mayor importancia ante la necesidad de

incorporar parámetros ambientales dentro de los métodos tradicionales de evaluación de

proyectos, etapa de factibilidad y finalmente el diseño definitivo, para con este respaldo

demostrar que el proyecto será viable en lo técnico, económico y ambiental.

El objetivo principal para realizar un estudio de impacto ambiental es conseguir un

desarrollo sustentable en la zona de influencia del proyecto que es donde se produce la

inversión, por medio de diseños y alternativas constructivas adecuadas, económicamente

rentables y ambientalmente sustentables en el tiempo y en el espacio.

Para esto se debe tomar en cuenta también los aspectos climáticos, como el Clima.

El clima en los Andes ecuatorianos cambia según la altitud y el tiempo del año, Quito

corresponde al clima templado de montaña debido a que está ubicado en un estrecho valle

a una altura entre 2800 y 3150 m.s.n.m.

A lo largo del año, el clima de Quito se divide en dos partes, que consta: de un periodo

lluvioso que tiene una duración de alrededor de 7 meses y un periodo seco que se presenta

el resto del año. La temperatura anual promedio va de 8°C a 27 °C.

Una de las características principales del clima en la zona es la corta duración del periodo

seco, que dura aproximadamente 5 meses a partir de finales del mes de mayo, periodo en

17

la cual las precipitaciones están por debajo de los 70 mm de agua en promedio,

siendo julio y agosto los meses más cálidos con 20 mm en promedio.

El resto del año, es decir a partir de octubre, corresponde al periodo lluvioso, en la cual el

promedio de precipitación llega hasta 1 24 mm, teniendo a los meses más húmedos a

marzo con 151 mm y abril con 171 mm. En esta época del año son más frecuentes las

lluvias con granizadas.

Es importante acotar que la ciudad de Quito, a pesar de estar situada a una altura

considerable de 2850 m.s.n.m. cuenta con un clima primaveral la mayor parte del año, por

estar ubicada cerca de la mitad del mundo.

La temperatura mensual promedio es estable a lo largo del año, no existe variaciones

extremas de cambios de temperatura de un mes a otro. Las temperaturas más bajas del año

se presentan en el mes de noviembre y las más altas temperaturas se dan en diciembre. A

continuación, se indica cómo varía la temperatura a lo largo del año:

Figura 7. Temperatura promedio mensual Quito.

Fuente: INAMHI, Anuarios Meteorológicos, 2000.

18

CAPÍTULO 3

OBJETIVOS DEL PROYECTO

3.1. Objetivo General

• Plantear el diseño sismoresistente del edificio de oficinas en hormigón armado.

3.2. Objetivos Específicos

• Calcular el tamaño de la sección transversal de los componentes estructurales de la

edificación por carga de gravedad (losas, vigas y columnas).

• Diseñar los componentes estructurales de la edificación de acuerdo a los criterios

simoresistentes establecidos en las Normas NEC y ACI.

• Calcular las cantidades de obra para la construcción de la edificación.

• Calcular el costo de construcción del proyecto.

19

CAPÍTULO 4

ANÁLISIS DE INFORMACIÓN

En el presente capítulo se describirá la información básica para iniciar los estudios

estructurales para tener un desarrollo adecuado y llegar a un fin óptimo del proyecto.

4.1. Estudio Topográfico

Uno de los estudios básicos en toda obra de ingeniería es el estudio topográfico, el cual

consiste en realizar el levantamiento de información en planimetría y altimetría del lugar

donde se implantará el proyecto.

Este proceso se lo realiza por medio de equipos y herramientas propias para este propósito,

donde se busca plasmar en planos la realidad misma del terreno a intervenir, detallando

las curvas de nivel, elevaciones, depresiones, cortes, puntos de referencia importantes para

replanteo, etc.

Figura 8. Levantamiento topográfico terreno de implantación del proyecto.

Elaborado por: La Autora.

20

En la primera fase consta el trabajo de campo, donde se realiza una inspección en el sitio

en busca de detalles característicos del terreno, se planta el equipo a utilizar en este caso

la estación total, se procede a tomar puntos de referencia como son ubicación de

alcantarillas, postes, tomas de aguas servidas, agua potable y alumbrado público.

Después se procede a ir levantando la nube de puntos, los mismos que deberán tomarse

tanto en linderos como en lugares necesarios que sirvan para formar los polígonos que nos

darán como resultado las respectivas curvas de nivel.

En una segunda fase se procede con el trabajo de oficina, donde se procesa la información

recopilada en la primera fase y se hacen las correcciones correspondientes en función de

la visita de campo.

4.1.1. Equipo.

En el presente estudio topográfico se tomó en cuenta el siguiente equipo y personal:

Tabla 17. Equipo para estudio topográfico.

Equipo Cantidad

Estación Total 1

Trípode 1

Prisma y bastón 2

GPS 1


21

Tabla 18. Herramientas para estudio topográfico.

Herramienta Cantidad

Palas 2

Picos 2

Martillo 2

Machete 2

Cinta métrica 50cm 2

Estacas variable

Radiocomunicadores 2


Tabla 19. Personal para estudio topográfico.

Personal Cantidad

Topógrafo 1

Cadeneros 2

Ayudantes 2


Tabla 20. Equipo de oficina.

Equipo oficina Cantidad

Ordenador 1

Paquete

computacional

1

Plotter 1

Papel variable


22

4.2. Estudio Arquitectónico

Después de tener el estudio topográfico, se procede al estudio arquitectónico, el cual es

una de las bases para iniciar el estudio estructural.

El estudio arquitectónico busca principalmente establecer áreas y espacios confortables y

seguros, dependiendo del uso que se va a dar a la estructura, tomando como punto focal a

los usuarios, las ordenanzas municipales y la normativa de construcción nacional.

En este estudio se define la cantidad y ubicación de las diferentes instalaciones de una

edificación ya sea sanitarias, agua potable, eléctricas, ventilación, datos, teléfono, internet

y televisión pagada. Así como ubicación de áreas de circulación, áreas libres,

parqueaderos y las diferentes unidades habitacionales.

El presente proyecto consta de una edificación de cuatro pisos, con terraza accesible y un

subsuelo de parqueaderos. El edificio está distribuido con las tres primeras plantas con

oficinas, la cuarta planta es un salón de recepciones y la terraza accesible en donde se

encuentra el cuarto de máquinas.

La primera planta del edificio tiene una altura de entrepisos de 5,40m, de la segunda a la

cuarta planta la altura de entrepisos es de 4,14m, en el cuarto de máquinas de la terraza

accesible la altura de entrepisos es de 3,00m y en el subsuelo de parqueaderos la atura de

entrepisos es de 3,06m, como se podrá apreciar en el Anexo 1. Planos Arquitectónicos.

23

Figura 9. Planta tipo de Edificio de oficinas.


24

Figura 10. Corte Edificio de oficinas.

Fuente: La Autora.

4.3. Estudio Geológico - Geotécnico

La ciudad de Quito se encuentra a una altura entre los 2400msnm en los valles y 3150

msnm, en el piedemonte oriental de los volcanes Pichincha y Atacazo, que forman parte

de la cordillera Occidental de los Andes.

25

La ciudad de Quito está totalmente condicionada por su geología y su topografía es por

esta razón que la estructura territorial de la ciudad es muy particular, la cual han incidido

históricamente en la formación de la ciudad y de sus barrios.

El área en estudio está situada en la zona central norte de la Cordillera de los Andes,

localizada en la sub-cuenca hidrográfica del río Guayllabamba. En el área metropolitana

casi todo el material geológico es de origen volcánico. Estos suelos tienen una retención

de humedad extremadamente alta.

El comportamiento y duración de una estructura se basa en la calidad de los materiales de

construcción, en el diseño óptimo de la edificación y en los estudios previos en los que se

basan los mencionados diseños.

El estudio geotécnico es el estudio más importante para el diseño e implantación de

cualquier tipo de estructura civil, ya que éste da los parámetros de diseño como la cota en

la que está el nivel freático, estratigrafía del suelo, capacidad portante del suelo y cota

donde se va a implantar la cimentación recomendada.

Tiene como principal objetivo conocer las características físico-mecánicas del suelo en

donde se va a implantar el proyecto, datos que son de entrada para el diseño de la

cimentación de la edificación.

En cuanto a geología el lugar de implantación del proyecto está compuesto de cangagua

que son formaciones de tipo volcánicas que tienen una coloración entre marrón y café

amarillento y con pequeños compuestos de Lapilli de pómez y cenizas volcánicas.

26

El Distrito Metropolitano de Quito en cuanto al sismicidad en encuentra clasificado en la

Zona V, la cual quiere decir que tiene un peligro sísmico alto y un factor de aceleración

Z=0.4g, como se puede observar en el gráfico siguiente.

Figura 11. Zonas Sísmicas para propósitos de diseño y valor del factor de zona Z.

Fuente: NEC, Peligro sísmico Diseño Sismo resistente, 2014.

Tabla 21. Valores del factor Z en función de la zona sísmica adoptada.

Fuente: NEC, Peligro sísmico Diseño Sismo resistente, 2014.

27

4.3.1. Sondeos.

El laboratorio de Suelos y Materiales de la Universidad Politécnica Salesiana en su

informe describe haber realizado cuatro sondeos mediante SPT. En donde se encontró la

siguiente información basándose en la normativa del SUCS.

Figura 12. Perforación #1

Fuente: Estudio de Mecánica de Suelos. Universidad Politécnica Salesiana 02 Junio 2015. LEM:6462

Se menciona la información más relevante del mencionado informe, sin embargo cabe

indicar que el detalle del mismo se lo puede encontrar en el Anexo 6. Estudio de Mecánica

de Suelos. Universidad Politécnica Salesiana 02 Junio 2015. LEM:6462.

28





29



Mientras que el nivel freático en el estudio para el proyecto se registró en las siguientes

profundidades:

Figura 16. Profundidad Nivel Freático.

Fuente: Estudio de Mecánica de Suelos. Universidad

Politécnica Salesiana 02 Junio 2015. LEM:6462

30

4.3.2. Resultados.

A partir del número de golpes de los sondeos por SPT se ha determinado el esfuerzo

admisible del suelo por medio de la teoría de Bowles, en donde se ha obtenido una

capacidad mínima de diseño de 12 t/m2.

Mientras que el ángulo de fricción interna mínima del suelo es de 29°, el mismo que fue

determinado mediante la teoría de resistencia al corte del suelo de Mohor-Coulomb.

De acuerdo a los resultados obtenidos por el laboratorio, recomiendan dos alternativas de

diseño de la cimentación, que son las siguientes:

Alternativa 1.

Zapata corrida en dos direcciones, con un Qadm neto= 12 t/m2.

Alternativa 2.

Fundación sobre pilotes, mediante zapatas aisladas o corridas, con un Qadm neto= 15 t/m2.

Cabe recalcar que el diseño se realizará en concordancia de las normas NEC. En cuanto a

las excavaciones de plintos, el estudio recomienda construirlas en relación 1H: 2V, pero

si se decide excavar en relación 0H: 1V para alturas mayores a 1,50m se deberá entibar

las paredes.

El estudio también menciona que los rellenos de cimentaciones y contrapisos se

compactarán por medios mecánicos y se construirán con material clasificado tipo Sub-

base clase III, llegando a un mínimo porcentaje de compactación del 95% en referencia al

valor obtenido en el ensayo de próctor modificado.

31

4.4. Normas de Construcción

El presente estudio se diseñará tomando como base la normativa vigente en nuestro país

que es la Normativa Ecuatoriana de Construcción NEC la cual fue actualizada al año 2013.

También se tomará como apoyo para los diseños la normativa dada por el American

Concrete Instituto ACI.

• ACI 318S -14(Instituto Americano del Concreto.)

La Norma Ecuatoriana de la Construcción con los respectivos capítulos:

• Capítulo 1. NEC-SE-CG Cargas (No sísmicas)

• Capítulo 2. NEC –SE-DS Peligro Sísmico

• Capítulo 4. NEC-SE-HM Estructuras de Hormigón Armado

El objetivo principal de la aplicación de las Normas de construcción es el regular el

espacio urbano, construir estructuras de calidad y muchas más seguras para los usuarios.

Cabe mencionar también que, las ordenanzas municipales han sido aplicadas

principalmente en el estudio arquitectónico definido ya previamente.

32

CAPÍTULO 5

GENERALIDADES DE LA ESTRUCTURA

5.1. Criterios Generales de diseño en Hormigón Armado

En el diseño estructural intervienen el análisis estático y elástico, en donde debe cumplir

que la estructura tenga una planta poco alargada y que tenga sencillez y simetría en planta

y elevación, para verificar estos parámetros interviene la geometría de la estructura, a

continuación, se determina los valores.

Datos:

Largo de la estructura (L) = 22,50 m

Ancho de la estructura (A) = 21,55 m

Altura de la estructura (H) = 21,72 m

Simetría y sencillez en planta:

L / A = 22,50 / 21,55 = 1,04

1,05 ≤ 2,50 CUMPLE

Simetría y sencillez en elevación:

H / A = 21,72 / 21,55 = 1,08

1,08 ≤ 2,50 CUMPLE

Al verificar los parámetros de simetría y sencillez en planta y elevación se puede concluir

que la estructura tendrá un comportamiento adecuado desde el punto de vista geométrico.

33

Para el diseño en hormigón armado de la estructura se ha considerado un acero con

esfuerzo de fluencia de fy = 4200 kg/cm2, con un módulo de elasticidad de 2100000

kg/cm2 y para el concreto, resistencia a la compresión a los 28 días de 210 kg/cm2 y el

módulo de elasticidad que da la norma de Ec = 12000√f´c kg/cm2.

5.2. Prediseño de Elementos Horizontales

5.2.1. Predimensionamiento de losa por carga de gravedad.

Sentido x-x: Realizaremos el cálculo para el sentido (x) de la losa, considerando los

siguientes parámetros, de acuerdo al pre dimensionamiento por deflexiones establecido

en la norma ACI.

Tabla 22. Espesores de pre dimensionamiento para losas nervadas o aligeradas.

Elemento Libremente

apoyada

Un extremo

continuo

Ambos

extremos

continuos

Voladizo

Losa nervada

o aligerada L/16 L/18 L/21 L/8

Fuente: Norma ACI

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑥 = ∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖

𝐴𝑡

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑥 = ∑ 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 ∗ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙

Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Se procede a calcular el valor del espesor para la longitud L1:

𝒆 𝟏 𝑳𝟏 = 𝐿

18=

7.30𝑚

18= 0.41m

34

𝑒 2 𝐿1 = 𝐿

21=

5.00𝑚

21= 0.24m

𝑒 3 𝐿1 = 𝐿

21=

7.20𝑚

21= 0.34m

𝑒 4 𝐿1 = 𝐿

8=

1.80𝑚

8= 0.225m

Figura 17. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje x.


De la misma manera se calcula el valor del espesor para las longitudes L2, L3 y L4:

𝒆 𝟏 𝑳𝟐 = 𝐿

16=

7.30𝑚

16= 0.46m

𝒆 𝟏 𝑳𝟑 = 𝐿

18=

7.20𝑚

18= 0.40m

sube

1

2

4

A

A

1

2

4

21.30

22.3

0

A C D

1

2

4

6.8

75.5

08.2

3

333

7.30 5.00 7.20

1

2

4

B C D

A B

1

2

22.3

0

A B C D

1

2

333

1.7

0

2.4

24.4

51.80

4.30

L

12

3 4

1

L2 L3

L4

3.00

L1

L1

PARA X-X

1 2

35

𝑒 2 𝐿3 = 𝐿

8=

1.80𝑚

8= 0.225m

𝒆 𝟏 𝑳𝟒 = 𝐿

18=

3.00𝑚

18= 0.17m

𝑒 2 𝐿4 = 𝐿

21=

5.00𝑚

21= 0.24m

𝑒 3 𝐿4 = 𝐿

21=

7.20𝑚

21= 0.34m

𝑒 4 𝐿4 = 𝐿

8=

1.80𝑚

8= 0.225m

Ahora se procede a determinar el valor de ∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊 y 𝑨𝒕

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = (0.41 (7.30*8.23)+0.24(5.00*8.23)+0.34(7.20*8.23)+0.225(1.80*8.23))+

0.46(5.50*7.30)+(0.40(5.50*7.20)+0.225(1.8*5.50))+(0.41(7.30*2.42)+

0.24(5.00*2.42)+0.34(7.20*2.42)+0.225(1.80*2.42))+(0.17(3*4.45)+

0.24(5.00*4.45)+0.34(7.20*4.45)+0.225(1.8*4.45))+(0.41(7.30*1.70)+

0.24(5.00*1.70)+0.34(7.20*1.70)+0.225(1.80*1.70)

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 24.63+9.87+20.15+3.33+18.47+15.84+2.23+7.24+2.90+5.92+0.98+

2.27+5.34+ 10.90+1.80+5.01+2.04+4.16+0.69

∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊 = 143.77m3

At = (Largo de la estructura al eje * ancho de la estructura al eje) – (área de gradas)

At = (21.30*22.30)-(5.50*5.00)-(4.30*4.45)

At = (474.99-27.50-19.135)m2

𝐀𝐭 = 428.35m2

Una vez obtenidos estos resultados se reemplazan los valores correspondientes para poder

calcular el espesor de la losa en el sentido x:

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑥 = ∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖

𝐴𝑡

36

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑥 = 143.77𝑚3

428.35𝑚2

𝒍𝒐𝒔𝒂 𝒙 = 𝟎. 𝟑𝟒𝐦

Sentido y-y: Ahora se realiza el cálculo para el sentido (y) de la losa, considerando los

siguientes parámetros, de acuerdo a lo establecido en la norma ACI.

Figura 18. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje y.


Se calcula el valor del espesor para la longitud L1 en el sentido y:

𝒆 𝟏 𝑳𝟏 = 𝐿

18=

8.23𝑚

18= 0.46m

sube

1

2

4

A

A

1

2

4

21.30

22.3

0

A C D

1

2

4

6.87

5.50

8.23

333

7.30 5.00 7.20

1

2

4

B C D

A B

1

2

22.3

0

A B C D

1

2

333

1.70

2.42

4.45

1.80

4.30

L

1

4

L2

3.00

L5

PARA Y-Y

L1

L3 2

3

4

L2

1

2

1

2

3

4

9.005.007.30

37

𝑒 2 𝐿1 = 𝐿

21=

5.50𝑚

21= 0.26m

𝑒 3 𝐿1 = 𝐿

21=

2.42

18= 0.13m

De la misma manera se calcula el valor del espesor para las longitudes L2, L3, L4, L5 y

L6:

𝒆 𝟏 𝑳𝟐 = 𝐿

18=

8.23𝑚

18= 0.46m

𝑒 2 𝐿2 = 𝐿

21=

5.50𝑚

21= 0.26m

𝑒 3 𝐿2 = 𝐿

21=

6.87

21= 0.33m

𝑒 4 𝐿2 = 𝐿

8=

1.70𝑚

8= 0.21m

𝒆 𝟏 𝑳𝟑 = 𝐿

8=

1.70𝑚

8= 0.21m

𝒆 𝟏 𝑳𝟒 = 𝐿

16=

8.23𝑚

16= 0.51m

𝒆 𝟏 𝑳𝟓 = 𝐿

18=

6.87𝑚

18= 0.38m

𝑒 2 𝐿5 = 𝐿

8=

1.70𝑚

8= 0.21m

Ahora se procede a determinar el valor de ∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊 ∶

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = ((0.46 (4.30*8.23)+0.26(4.30*5.50)+0.13(4.30*2.42))+

(0.46(3.00*8.23))+0.26(3.00*5.50)+0.33(3.00*6.87))+(0.21(3.00*1.70))+

0.21(4.30*1.70)+0.51(5.00*8.23)+(0.38(5.00*6.87)+0.21(5.00*1.70))+

((0.46(9.00*8.23)+0.26(9.00*5.50)+0.33(9.00*6.87)+0.21(9.0*1.70))

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 16.28+6.15+1.35+11.36+4.29+6.80+1.07+1.54+20.99+13.05+1.78+

34.07+12.87+20.40+3.21

∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊 = 155.21m3

38

𝐀𝐭 = 428.35m2

Una vez obtenidos estos resultados se reemplazan los valores correspondientes para poder

calcular el espesor de la losa en el sentido y:

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑦 = ∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖

𝐴𝑡

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑦 = 155.21𝑚3

428.35𝑚2

𝒍𝒐𝒔𝒂 𝒚 = 𝟎. 𝟑𝟔𝐦

Como conclusión se tiene que el espesor en x=34cm y en y=36cm; pero para las

características del edificio es un espesor muy grande y no óptimo, razón por la cual se

procede a disminuir la longitud no soportada de los nervios colocando en los tableros

cruces internas de vigas para disminuir el espesor de la losa, considerando que es la opción

más económica y sobre todo porque la colocación de columnas adicionales está limitada

por la arquitectura proporcionada. En tal sentido se muestra el cálculo considerando la

hipótesis anterior:

Para L1:

Figura 19. Longitudes eje A para cálculo del espesor en el eje y.


𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟏 𝒚 = 𝐿

18=

4.115𝑚

18= 0.23m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟐 𝒚 = 𝐿

21=

4.115𝑚

21= 0.20m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟑 𝒚 = 𝐿

21=

2.75𝑚

21= 0.13m

4.115 4.115 2.75 2.75 2.42

39

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟒 𝒚 = 𝐿

21=

2.75𝑚

21= 0.13m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟓 𝒚 = 𝐿

21=

2.42𝑚

18= 0.13m

Figura 20. Longitudes para cálculo del espesor de la losa en el eje y colocando tableros en cruces.


4.30 3.00

4.1

15

2.7

52.7

52.4

24.4

5

sube

1

2

4

A

A

1

2

4

21.30

22.3

0

A C D

1

2

4

333

7.30 5.00 7.20

1

2

4

B C D

A B

1

2

22.3

0

A B C D

1

2

333

1.7

0

2.4

2

4.4

51.80

4.30

L

1

4

L2

3.00

L5

L1

L3

2

3

L6

1

2 2

3

3 7

6.8

75.5

08.2

3

4.1

15

1

2

4

5

1

3

4

5

6

7

1

4

5

6

3.4

35

3.4

35

5.00 9.00

40

Para L2:

Figura 21. Longitudes eje A para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros en cruces



18=

4.115𝑚

18= 0.23m


21=

4.115𝑚

21= 0.20m


21=

2.75𝑚

21= 0.13m


21=

2.75𝑚

21= 0.13m


21=

2.42𝑚

21= 0.11m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟔 𝒚 = 𝐿

21=

4.45𝑚

21= 0.21m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟕 𝒚 = 𝐿

21=

1.70𝑚

8= 0.21m

Para L3:

Figura 22. Longitud volado para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros en cruces.



8=

1.70𝑚

8= 0.21m

4.115 4.115 2.75 2.75 2.42 4.45 1.70

1.70

41

Para L4:

Figura 23. Longitudes eje B para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros en cruces.



18=

4.115𝑚

18= 0.23m


18=

4.115𝑚

18= 0.23m

Para L5:

Figura 24. Longitudes eje C para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros en cruces.



18=

3.345𝑚

18= 0.19m


21=

3.345𝑚

21= 0.16m


8=

1.70𝑚

8= 0.21m

4.115 4.115

3.435 1.703.435

42

Para L6:

Figura 25. Longitudes eje D para cálculo del espesor en el eje y colocando tableros en cruces.



18=

4.115𝑚

18= 0.23m


21=

4.115𝑚

21= 0.20m


21=

2.75𝑚

21= 0.13m


21=

2.75𝑚

21= 0.13m


21=

3.435𝑚

21= 0.16m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟔 𝒚 = 𝐿

21=

3.435𝑚

21= 0.16m

𝒆 𝒍𝒐𝒔𝒂𝟕 𝒚 = 𝐿

21=

1.70𝑚

8= 0.21m

Ahora se procede a determinar el valor de ∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊:

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = ((0.23 (4.30*4.115)+0.20(4.30*4.115)+0.13(4.30*2.75)+

0.13(4.30*2.75)+ 0.13(4.30*2.42))+(0.23(3.00*4.115)+0.20(3.00*4.115)+

0.13(3.00*2.75)+0.13(3.00*2.75)+0.11(3.00*2.42)+0.21(3.00*4.45)+

0.21(3.00*1.70))+ 0.21(4.30*1.70)+(0.23(5.00*4.115)+0.23(5.00*4.115))+

(0.19(5.00*3.435)+0.16(5.00*3.435)+0.21(5.00*1.70))+(0.23(9.00*4.115)+

0.20(9.00*4.115)+0.13(9.00*2.75)+0.13(9.00*2.75)+0.16(9.00*3.435)+

0.16(9.00*3.435)+0.21(9.00*1.70))

∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖 = 4.07+3.54+1.54+1.54+1.35+2.84+2.47+1.07+1.07+0.80+2.80+1.071+

4.115 4.115 2.75 2.75 3.435 3.435 1.70

43

1.53+4.73+4.73+3.26+2.75+1.79+8.52+7.41+3.22+3.22+4.95+4.95+3.21

∑ 𝒆𝒊 ∗ 𝑨𝒊 = 78.43m3

𝐀𝐭 = 428.35m2.

Finalmente se reemplazan los resultados en la fórmula correspondiente para poder calcular

el espesor de la losa en el sentido y:

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑦 = ∑ 𝑒𝑖 ∗ 𝐴𝑖

𝐴𝑡

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑦 = 78.43𝑚3

428.35𝑚2

𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑦 = 0.18m

Debido a que en la práctica no se puede trabajar con un espesor de 18cm le aproximamos

a 20cm de espesor, quedando nuestro espesor de losa: 𝒆𝒍𝒐𝒔𝒂 = 𝟎. 𝟐𝟎𝐦.

A fin de tener otro criterio de cuanto sería el espesor mínimo de la losa de la edificación,

se realizará el prediseño de la losa mediante el método del pórtico equivalente, con los

siguientes datos y de la siguiente manera:

Luz libre mayor=7.15 m

Viga borde eje D-D

Vigas = 35x60cm

Columnas= 70x70cm, 70x75cm y 70x80cm

Espesor asumido = 20cm

Para la viga de borde se tiene que:

44

𝑙2 =715

2+

70

2= 392.5𝑚

𝑎

ℎ=

60

20= 3

𝑏

ℎ=

35

20= 1.75

Con los valores de a/h y b/h se define el valor de 𝑓, el mismo que fue el siguiente:

𝑓 = 1.4

𝐼𝑏 = (𝑏𝑎3

12) 𝑓 = (

35∗603

12) ∗ 1.4 = 882000𝑐𝑚4

𝐼𝑠 = (𝑙2ℎ3

12) = (

392.5 ∗ 203

12) = 261667𝑐𝑚4𝐼𝑠 = (

392.5 ∗ 203

12) = 261667𝑐𝑚4

𝛼𝑓 = (𝐸𝑐𝑏 ∗ 𝐼𝑏

𝐸𝑐𝑠 ∗ 𝐼𝑠) = (

𝐼𝑏

𝐼𝑠)

𝛼𝑓 = (882000𝑐𝑚4

261667𝑐𝑚4)

𝛼𝑓 = 3.37 > 2

Mientras que para la viga interna:

𝑙2 =715

2+

500

2= 607.5𝑐𝑚

𝑎

ℎ=

60

20= 3

𝑏

ℎ=

35

20= 1.75

𝑓 = 1.65

𝐼𝑏 = (35 ∗ 603

12) ∗ 1.65

45

𝐼𝑏 = 1039500𝑐𝑚4

𝐼𝑠 = (607.5 ∗ 203

12)

𝐼𝑠 = 405000𝑐𝑚4

𝛼𝑓 = (1039500𝑐𝑚4

405000𝑐𝑚4)

𝛼𝑓 = 2.56 > 2

𝐶𝑜𝑚𝑜 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝛼𝑓 > 2 , 𝑙𝑎 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑟á:

ℎ𝑚𝑖𝑛 =𝑙𝑛 (0.8 +

𝑓𝑦

14000)

36 + 9𝛽≥ 9

𝑙𝑛 = 715 − 35 − 35 = 645

ℎ𝑚𝑖𝑛 =645 ∗ (0.8 +

420014000

)

36 + 9𝛽

𝛽 =𝐿𝑢𝑧 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟(𝑙𝑛)

𝐿𝑢𝑧 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟(𝑙𝑛)=

645

550 − 80

𝛽 = 1.37

ℎ𝑚𝑖𝑛 =645 ∗ (0.8 +

420014000)

36 + 9 ∗ 1.37

ℎ𝑚𝑖𝑛 =705.5

48.33= 14.6 𝑐𝑚

𝒉𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟒. 𝟔 𝒄𝒎

Con el primer método se obtuvo un espesor de 20cm y con el anteriormente detallado un

espesor de 15cm. Sin embargo, de acuerdo a la entidad colaboradora CAE el espesor

mínimo de losa para un edificio con estas características es de 25cm, mismo que se optará

para continuar con el respectivo diseño sismoresistente de la edificación.

46

5.2.2. Cálclo de las cargas muertas y vivas que actuarán en la losa.

5.2.2.1. Cargas muertas o permanentes.

Cálculo del peso propio de la losa

A continuación, se detalla un esquema de la losa vista de frente, en planta y las medidas

de un casetón, que es el que se usará para alivianar la losa, estos gráficos permiten entender

de mejor manera el cálculo del peso propio de la losa.

Figura 26. Vista Frontal de una losa alivianada.


Figura 27. Vista en planta de una losa alivianada con casetón.


0.05 0.40 0.10 0.40 0.05

1.00 m

0.0

50.4

00.1

00.4

00.0

5

1.0

0m

47

Figura 28. Dimensiones de un casetón.


El peso específico del hormigón tiene un valor de 𝛾ℎ𝑜𝑟𝑚𝑖𝑔ó𝑛= 2400kg/m3, por lo que

• Loseta= 0.05m*2400kg/m3= 120kg/m2

• Nervio= (0.15m*0.10m*2m*1/m2+0.15m*0.10m*2m*0.80/m2)m*2400kg/m3

Nervio= (0.03+0.024)m*2400kg/m3= 0.054m*2400kg/m3=129.60kg/m2

• Loseta+Nervio= (120+129.60)kg/m2= 249.60kg/m2

El peso propio de la losa es una carga permanente que se la obtiene al sumar el peso de la

loseta más el peso del nervio, dando como resultado:

Peso propio de la losa= Pplosa= 249.60kg/m2.

Cálculo de carga permanente para losa de entrepiso

El valor de la carga permanente para losa de entrepiso se la obtiene de la suma del peso

propio de la losa más el peso propio del acabado de piso y el peso propio de la

mampostería, valores que se detallan a continuación.

Para obtener el peso del acabado de piso, se considera que el acabado de piso de la

edificación será de granito, por lo que el peso específico considerado del granito es

de 𝛾𝑔𝑟𝑎𝑛𝑖𝑡𝑜 = 2700 kg/m3, con un espesor de 4cm.

0.40

0.40

48

Peso propio de acabado de piso= Pp acabado piso= espesor de granito * 𝛾𝑔𝑟𝑎𝑛𝑖𝑡𝑜

Pp acabado piso= 0.04*2700kg/m3=108 kg/m2.

Ahora para tener el peso propio de la mampostería se procede a calcular el número de

bloques que por cada metro cuadrado (m2) de pared, considerando que las medidas del

bloque son de 40cm de largo, 20cm de alto y de un espesor que varía entre 10 o 15cm;

además es importante tomar en cuenta el mortero con el que se coloca el bloque que es de

1.5cm en cada lado, el peso del bloque que es de 8kg.

Figura 29. Dimensiones de un bloque considerando 1.5cm del mortero.


#𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒𝑠 =1𝑚2

á𝑟𝑒𝑎 𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒

#𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒𝑠 =1𝑚2

(21.5𝑐𝑚 ∗ 41.5𝑐𝑚)/100

#𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒𝑠 = 11.5 𝑏𝑙𝑜𝑞𝑢𝑒𝑠/𝑚2

Peso bloque por cada metro cuadrado= P bloque/m2= número de bloques* peso del bloque

P bloque/m2= 11.5 bloques/m2 * 8kg

P bloque/m2= 92kg/m2

De la misma manera para obtener el peso propio de la mampostería se necesita saber peso

del masillado que se realizará en la pared a los dos lados, considerando un espesor de

1.5cm a cada lado y un 2000kg/m3.

40cm

20c

m

41.5cm

21.5

cm

49

Peso masillado 2 lados= P masillado= espesor * 𝛾𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜

P masillado= 0.03m*2000kg/m3

P masillado= 60kg/m2

En este sentido el peso propio de la mampostería será la suma del peso del masillado más

el peso del bloque incluido el mortero.

Ppmampostería= P bloque/m2 + P masillado

Ppmampostería= (92+60)kg/m2= = 152kg/m2

Finalmente se suman los valores conseguidos para obtener el valor de la carga permanente

para losa de entrepiso:

Pplosa= 249.60kg/m2

Pp acabado piso =108 kg/m2

Ppmampostería= 152kg/m2

CM losa entrepiso= 509.60kg/m2

Cálculo de carga permanente para losa de cubierta

El valor de la carga permanente para losa de cubierta se la obtiene de la suma del peso

propio de la losa más el peso propio del mortero de nivelación para agua lluvia y el peso

propio del material que se utilizará para impermeabilizar la losa, en este caso se

recomienda proteger la losa con chova.

El peso propio de la chova es de 5kg/m2, sin embargo, es criterio del autor considerando

que luego de la vida útil del primer recubrimiento de la losa con chova, no se puede

reemplazar con una nueva, sino que se debe colocar otro recubrimiento sobre el ya

existente, por lo que se adopta un peso propio de la chova de: Ppchova= 10kg/m2.

50

Para el peso propio del mortero de nivelación se considera un espesor promedio de 4cm,

por cuanto este varía de 3cm a 5cm de tal manera tenemos:

Ppmortero nivelación agua lluvia= espesor* 𝛾𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑟𝑜

Ppmortero nivelación agua lluvia= 0.04m* 2000kg/m3

Ppmortero nivelación agua lluvia= 80kg/m2

Finalmente, para obtener el valor de la carga permanente para losa de cubierta se suman

los valores conseguidos anteriormente:

Pplosa= 249.60kg/m2

Pp chova =10 kg/m2

Ppmortero nivelación = 80kg/m2

CMlosa cubierta= 339.60kg/m2

5.2.2.2. Cargas vivas o variables.

De acuerdo a lo establecido en el capítulo 4 de la NEC, sección 4.2, el valor de la carga

viva para un edificio de oficinas es la siguiente:

CV losa entrepiso= 240kg/m2

CV losa cubierta= 100kg/m2

CV escaleras y rutas de escape= 480kg/m2

51

5.2.3. Predimensionamiento de vigas.

Para predimensionar se tomarán las consideraciones establecidas en la norma ACI por

deflexión, las mismas que se detallan a continuación:

Alv= altura de viga = L/12.5

Anv= ancho de viga = 60% altura de viga

Para calcular la altura de la viga consideramos la luz más grande del edificio que es de

8.23m, por lo tanto:

Alv = L/12.5 Anv= 60% altura de viga

Alv = 823cm/12.5 Anv= 60% (65.84cm)

Alv = 65.84cm Anv= 39.50cm

Alv = 65cm Anv= 40cm

Figura 30. Dimensiones de la viga.


Una vez obtenidas las dimensiones de la viga verificamos las consideraciones mínimas de

acuerdo a la NEC: ancho mínimo de viga= 25cm y 𝑏

ℎ > 0.30.

Anv= 40cm > ancho mínimo Cumple

𝑏

ℎ=

40

65 = 0.62 > 0.30 Cumple

60c

m

40cm

52

5.2.4. Predimensionamiento de columnas.

Para realizar el predimensionamiento de columnas debemos determinar la columna cuyo

ancho colaborante sea el mayor, es decir la columna más desfavorable por carga de

gravedad.

Figura 31. Representación de columnas


C1=3.65m*1.70m = 6.20m2

C2=5.50m*5.14m = 28.27m2

C3=6.10m*5.14m = 31.35m2

C4=5.40m*5.14m = 27.76m2

C5=5.17m*4.30m = 22.23m2

C6=(5.50m*6.18m) -(2.50*2.75) = 27.11m2

sube

1

2

4

A

A

1

2

4

21.30

22.3

0

A C

1

2

4

333

7.30 5.00 7.20

1

2

4

B C D

A

1

2

22.3

0

A B C D

1

2

333

1.70

4.45

1.80

4.30 3.00

4.30 3.00

4.11

52.

752.

752.

424.

45

6.87

5.50

8.23

4.11

5

3.43

53.

435

3.60

C5 C6 C7 C8

C9 C10 C11 C12

C13 C14 C15 C161.80

5.50 5.40

2.50 2.50 3.60

7.30 5.00 7.20

C1 C2 C3 C4

6.10

6.18

6.87

5.14

5.17

53

C7=(6.10m*6.18m) -(2.50*2.75) = 30.82m2

C8=(5.40m*6.18m) = 33.37m2

C9=(4.30m*6.87m) = 29.54m2

C10=(5.50m*6.87m) -(2.50*2.75) = 30.91m2

C11=(6.10m*6.87m) -(2.50*2.75) = 35.03m2

C12=(5.40m*6.87m) = 37.09m2

C13=(4.30m*4.115m) = 17.70m2

C14=(5.50m*4.115m) = 22.63m2

C15=(6.10m*4.115m) = 25.10m2

C16=(5.40*4.115m) = 22.22m2

Una vez calculado el área colaborante de cada columna se determina que la de mayor

valor es la columna No. 12 con un área de 37.09m2.

Posteriormente se procede a realizar el prediseño de las columnas, utilizando los datos que

se detallan a continuación, obteniendo finalmente una sección de columna de 45x45cm.

Tabla 23. Datos utilizados para el predimensionamiento de las columnas.

Peso específico Hormigón 2400 kg/m3

Peso propio losa cubierta 339,6 kg/m2

Peso propio losa entrepiso 509,6 kg/m2

Área columna desfavorable 37,09 m2

Longitud Total viga 12,27 m

Altura viga 0,65 m

Ancho viga 0,4 m

54

Peso propio viga 7656,48 kg

Carga uso oficina 240 kg/m2

Carga uso terraza 100 kg/m2

k 0,40-0,60 0,52 asumido tabla

g=(t-2d´)/t 0,84

t 50 Cm

recubrimiento d 4 Cm

f´c 250 kg/cm2

Elaborado por: La autora

Tabla 24. Cálculo de la sección de las columnas

Elaborado por: La autora

Piso Tx asu.

(m)

Ty asu.

(m)

Altura

(m)

Ppcol

(kg)

Wcp

(pplosa+ppviga

s)

Wcv Fr cvPu

(kg)g k Ag=Pu/kxf´

c (cm2)

Tx (cm)Ty

(cm)Sección

Definida

Terraza 0,5 0,5 3,00 1800 20252,24 3709 0,8 31210,21 0,84 0,52 240,08 15,5 15,5 30x30

46243,90

Oficinas 3 0,5 0,5 4,14 2484 26557,54 8902 0,8 77454,11 0,84 0,52 595,80 24,4 24,4 30x30

46243,90

Oficinas 2 0,5 0,5 4,14 2484 26557,54 8902 0,8 123698,01 0,84 0,52 951,52 30,8 30,8 35x35

49092,41

Oficinas 1 0,5 0,5 4,14 2484 26557,54 8902 1 172790,43 0,84 0,52 1329,16 36,5 36,5 40x40

49999,61

Planta Baja 0,5 0,5 5,40 3240 26557,54 8902 1 222790,04 0,84 0,52 1713,77 41,4 41,4 45x45

48314,81

Subsuelo 0,5 0,5 3,06 1836 26557,54 8902 1 271104,85 0,84 0,52 2085,42 45,7 45,7 45x45

55

5.3. Diseño sismoresistente cada uno de los componentes estructurales de la

edificación de acuerdo a la Norma NEC y ACI.

En cumplimiento al segundo objetivo se procede a realizar el diseño de la edificación en

el programa CYPECAD, tal como se muestra en las siguientes imágenes.

Figura

32. Ingreso de datos generales.


Como se muestra en la figura anterior, se introduce la capacidad portante del estudio de

suelo que es 1.2 kg/cm2 y el efecto de la capacidad portante para el cálculo de la

cimentación con análisis sísmico, el cual corresponde a 1.56 es decir producto de

multiplicar 1.2*1.3.

56

Figura 33. Botón por posición.


Mediante el botón por posición se introducen todos los parámetros para la configuración

del modelo estructural, como se detalla a continuación.

Figura 34. Botón para configuración de pilares.


En el botón seleccionado se ingresan los parámetros para la configuración de los pilares

que son las columnas.

57

Figura 35. Tablas de armado-Tablas de armado de pilares.


En primer lugar, en la opción Tablas de armado de pilares, se colocan los diámetros de las

varillas longitudinales de refuerzo en las columnas que son: ∅12, ∅14, ∅16, ∅18, ∅20,

∅22 y ∅25, y los diámetros de estribos que el programa utilizara para el cálculo de la

estructura, los mismos que son: ∅10, ∅12 y ∅14.

A continuación, en el lado mínimo del pilar se ingresa el valor de 30 cm por ser este el

valor mínimo de una columna sismoresistente. Luego se estable la cuantía geométrica

mínima (1%) y máxima (3%) de acuerdo a lo establecido en NEC. Finalmente se tilda una

diagonal que el programa utilizará para combinar acero de refuerzo de las esquinas y las

caras, inmediatamente se selecciona la opción exportar, se le coloca un nombre a la carpeta

y seguidamente se selecciona importar.

58

Figura 36. Tablas de armado de pilares-Tablas de armado horizontal de pantallas y muros.


Una vez termina el ingreso de datos en las tablas de armado de pilares, se procede a

ingresar los parámetros correspondientes a las tablas de armado tanto horizontal como

vertical de las pantallas y muros, siguiendo el siguiente procedimiento:

Figura 37. Tablas de armado horizontal de pantallas y muros.


59

Se selecciona la opción diámetros métricos, se coloca el nombre de la carpeta y se

modifican los diámetros del acero de refuerzo para luego añadir a biblioteca, se coloca

especial y aceptar. Los diámetros utilizados fueron: ∅10, ∅12, ∅14, ∅16, ∅18 y ∅20.

Figura 38. Tablas de armado- Tablas de armado principal de ménsulas y de estribos de ménsulas.


De la misma manera, una vez termina el ingreso de datos en las tablas de armado tanto

horizontal como vertical de pantallas y muros, se procede a ingresar los parámetros

correspondientes a las tablas de armado principal de ménsulas y de estribos de ménsulas,

siguiendo el siguiente procedimiento:

60

Figura 39. Tablas de armado principal de ménsulas.


Primero se selecciona tabla especial, editar tabla y se cambian los diámetros de pulgadas

a métricos, como se muestra a continuación:

Figura 40. Cambio de diámetros de pulgadas a métricos.


61

Figura 41. Cambio de diámetros de pulgadas a métricos.


Posteriormente se selecciona la opción exportar y se le coloca el nombre deseado, para

luego en la opción tabla biblioteca verificar que la carpeta cuyo nombre que se generó

aparezca y se da clic en aceptar.

62

Figura 42. Dimensionamiento y comprobación


En dimensionamiento y comprobación se debe llenar la información necesaria en cada

uno de los parámetros como: reducción de anclaje, criterios de simetría, criterios de

continuidad, pilares metálicos y opciones de ménsulas cortas, mismos que se deja las

opciones por defecto.

63

Figura 43. Factor de cumplimiento exigido en muros y pantallas.


Mientras que la opción factor de cumplimientos en muros y pantallas se coloca el factor

de 95%, de acuerdo al porcentaje de aceptación establecido por ACI-NEC, posteriormente

se selecciona grabar por defecto y aceptar.

64

Figura 44. Disposiciones de armado.


De la misma manera en disposiciones de armado se debe llenar todos los parámetros

necesarios tales como:

65

Figura 45. Disposición de barras


En el parámetro disposición de barras, se coloca el valor de 12m tanto para la longitud

máxima de barras verticales como para la longitud para unir tramos cortos, que es la

longitud comercial utilizada en el Ecuador.

Mientas que en los parámetros: solapes a nivel de planta, cortar esperas en último tramo,

redondeo de longitud de barras, solapar en la zona central del tramo, solapes en muros de

pantalla y recubrimiento (4cm), se dejan las opciones que tiene el programa por defecto.

66

Figura 46. Transiciones por cambio de dimensiones.


En transiciones por cambio de dimensiones se coloca el valor de 0.16m, de acuerdo a lo

establecido en NEC y ACI.

Figura 47. Opciones de arranques.


67

En el parámetro opciones de arranque colocamos el valor de 80cm para longitud de pata

en arranque, a fin de que los plintos no queden muy grandes.

Figura 48. Opciones para armado de estribos.


Se señala la primera opción que es colocar estribos en encuentro con forjado, para

permitirle al programa libertad en el cálculo y separación de los estribos en los nudos.

Figura 49. Esfuerzos.


68

En la opción esfuerzos se dejan todos los parámetros como opciones por defecto.

Figura 50. Planos


En la opción planos, tramado de pilares y pantallas se selecciona de la siguiente manera

la representación de los planos, de acuerdo a la diagonal mostrada a continuación.

69

Figura 51. Tramado de pilares y pantallas.


A continuación, se deben llenar los parámetros que corresponden a forjados o vigas,

opciones de vigas, por lo que se proceden a ingresar los parámetros para la opción de

Tablas de armado en vigas y Tablas de armado en vigas de cimentación. Cabe mencionar

que para los dos es el mismo procedimiento.

70

Figura 52. Tablas de armado en vigas y vigas de cimentación.


Figura 53. Armadura de montaje en secciones rectangulares.


En los parámetros de armadura de montaje en secciones rectangulares, armadura de

montaje en secciones rectangulares con un ala, armadura de montaje en secciones

rectangulares con dos alas, se deben transformar los diámetros de pulgadas a diámetros

71

métricos de la siguiente manera: se da clic en exportar, en la carpeta amarilla se copia la

dirección y se la pega en el directorio, posteriormente se reemplazan las tablas de armado

del ACI 2011 y se da clic en importar, para luego seleccionar las carpetas de losas y

fundaciones generadas.

Figura 54. Armadura transversal y de portaestribos.


Tanto para la opción de armadura transversal y armadura en portaestribos se seleccionan

los siguientes diámetros: ∅10, ∅12 y ∅14.

72

Figura 55. Armadura de piel.


En armadura de piel se seleccionan los diámetros de: ∅12, ∅14, ∅16, ∅18, ∅20, ∅22 y

∅25.

Figura 56. Armadura superior de refuerzo en vigas.


73

De la misma manera en la opción armadura superior de refuerzo en vigas y armadura de

refuerzo inferior en viga se seleccionan los diámetros: ∅12, ∅14, ∅16, ∅18, ∅20, ∅22 y

∅25.

Figura 57. Disposiciones de armado.


En la opción disposiciones de armado se los parámetros de recubrimiento en viga,

selección de estribado, longitud de anclaje en cierre de estribos, vigas de celosía,

biblioteca de vigas pretensadas, redondeo de longitud de barras y longitud máxima de una

barra, se dejan las opciones del programa por defecto.

Mientras que en la opción de recubrimiento en vigas de cimentación se coloca el valor de

7.5cm y separación entre capas de armadura longitudinal 2.5cm.

74

Figura 58. Tipo de patilla.


En el parámetro tipo de patilla, se selecciona la segunda opción, como se muestra en la

figura anterior.

Figura 59. Esfuerzos.


En la opción esfuerzos se dejan todos los parámetros que tiene el programa por defecto.

75

Figura 60. Dimensionamiento y comprobación-vigas.


En la opción dimensionamiento y comprobación se dejan todos los parámetros que tiene

el programa por defecto a excepción de montaje donde se selecciona la opción anclado en

pata y despiece de armado de viga con sismo en la que se selecciona el botón próximo a

las zonas de confinamiento.

Figura 61. Vigas metálicas.


76

En la opción vigas metálicas se dejan todos los parámetros que tiene el programa por

defecto.

Figura 62. Icono Planos.


En la opción de planos en el parámetro de tipo de presentación se selecciona despiece de

armados fuera del pórtico y en opciones para dibujo de brochales se selecciona en cambio

dibujar todos los brochales secundarios.

77

Figura 63. Tablas de punzonamiento para losas y reticulares-forjados.


Una vez culminado el ingreso de parámetros en opciones de vigas, en la misma opción de

forjados se procede a ingresar los diámetros de: ∅10, ∅12, ∅14, y ∅16 tanto en la tabla

punzonamientos para losas y reticulares como en la tabla de cortante de viguetas in situ.

Figura 64. Datos de losas, reticulares y unidireccionales.


De la misma manera se procede a ingresar los diámetros de ∅10, ∅12, ∅14, y ∅16 en

todas las opciones, indicadas en la figura anterior.

78

Figura 65. Tablas de vigas centradoras y de atado-cimentación.


En la opción de cimentación, tabla de vigas centradoras y de atado, se edita en tabla

especial y se crean el tamaño y el acero de refuerzo de las vigas cantiliver a criterio del

diseñador, parámetros que el programa utilizará para la respectiva revisión.

A continuación, se debe realizar la configuración del espectro sísmico de acuerdo a la

Norma Ecuatoriana de la Construcción o NEC y los datos proporcionados por el estudio

de suelo, como se puede observar en la siguiente figura.

Figura 66. Configuración del espectro sísmico.


79

Figura 67. Gestión de vistas de pantallas.


Para obtener la vista de plantas en el CYPECAD, se procede a importar los archivos de

las plantas arquitectónicas correspondientes a cada nivel desde AUTOCAD, previamente

localizando un sistema de referencia fijo con el comando UCS o SCP (sistema de

coordenadas personales), para tener la referencia de la ubicación de las columnas según la

arquitectura.

80

Figura 68. Ingreso de cargas vivas y muertas.

Elaborado por: La Autora

Se procede a ingresar las cargas por forjado o (planta) según el uso, en este caso para carga

variable o viva se debe tener en cuenta que se trata de un edificio de oficinas y para efectos

de carga permanentes no estructurales consideramos que el edificio contará con

(mampostería, acabado de piso y chova de acuerdo a cada nivel).

81

Figura 69. Ingreso de cotas de cada nivel.


Se procede a ingresar los datos de las cotas de la edificación de todos los niveles, según

lo indicado en los planos arquitectónicos.

82

Figura 70. Entrada de pilares y de vigas.


Como se muestra en la figura anterior en las pestañas de la parte inferior izquierda (entrada

de pilares y entrada de vigas) se deben introducir los datos de las columnas, las vigas, las

losas y las escaleras y en este caso el muro de contención del edificio.

Figura 71. Ingreso de datos de columnas.


83

Ingreso de datos de pilares o columnas, de acuerdo al prediseño por carga de gravedad del

objetivo específico número 1.

Figura 72. Ubicación de columnas.


En la figura anterior se puede observar la ubicación de las columnas según la arquitectura

con tamaño igual a: ancho (x) =30cm, ancho (y) = 55cm, datos obtenidos del

predimensionamiento realizado por carga de gravedad del objetivo específico número 1 y

según propuesta de arquitectura de diseñar las columnas de sección rectangular.

84

Figura 73. Vista 3D de la entrada de columnas.


Figura 74. Ingreso de muros.


Se procede con el ingreso de los datos de los muros, desde el botón vigas muros, muros

de hormigón armado con vinculación exterior, con volado a la izquierda o derecha según

el caso, con canto de 50cm de espesor, longitud de volado de zapata de 65cm, luego se le

indica el empuje de tierra y se introducen los datos del estudio de suelos como: peso

85

específico del suelo, ángulo de fricción interna y cota hasta donde habrá empuje de tierra

y se procede a unir las columnas para dibujar el muro.

Seguidamente se procede con la introducción de los plintos aislados desde el botón

cimentación, elementos de cimentación, plintos de un solo pilar y aceptar, para introducir

los plintos aislados y posteriormente desde el mismo botón de cimentaciones, opción vigas

centradoras y de atado se introducen las vigas de atado que fueron generadas desde el

botón por posición y se dibujan uniéndolas de columna a columna, como se muestra a

continuación.

Figura 75. Ubicación de vigas, losa y muros.


Luego se procede con la introducción de vigas, dando clic en el botón vigas muros, opción

vigas descolgadas ingresando un valor de 30x65cm, según el predimensionamiento por

carga de gravedad realizado anteriormente, seguidamente el programa con los signos de

interrogación pregunta cuál de esos tableros tienen losas y para ellos eliminamos el tablero

86

que se muestra en con una “x” que corresponde al acceso para la rampa, así como los de

las escaleras.

Posteriormente, seleccionamos la opción paño, gestión de paño, losa reticular e indicamos

las dimensiones de la losa que será de 50cm x 50cm x20cm, con casetón de 40cm de ancho

y nervio de 10cm. Este procedimiento se hace por cada nivel o en su defecto se puede

copiar todo lo generado en un nivel en los niveles superiores siempre y cuando las plantas

sean iguales.

Figura 76. Ingreso de datos para las escaleras


Seguidamente se introducen la geometría de las gradas de acuerdo a la arquitectura,

introduciendo: ancho de la rampa, ancho de huella, altura de contrahuella, carga de la

barandilla, acabado de piso (0.108T/m2) en escalera y la carga variable (4.80T/m2) de

acuerdo a NEC. Pág. 27.

87

A fin de continuar el diseño de la estructura de acuerdo a NEC, se deben colocar en área

de desalojo de escaleras y en balcones una carga correspondiente a 0.48T/m2, sin embargo,

ya en la planta se le introdujo una carga de 0.24T/m2, lo que quiere decir que se debe

completar agregando 0.24T/m2.

Figura 77. Modelo 3D de la estructura.


Una vez que se culminó con el proceso de elaboración de la geometría del edificio y de

las cargas que actúan por nivel, según el uso de la edificación y acorde a los planos de

arquitectura se procede con una corrida inicial a fin de verificar período, torsión, masa

88

participativa y corte basal; para llegar a esto se da clic al ícono de la impresión y

seleccionamos la opción de justificación sísmica.

Figura 78. Botón de justificación de la acción sísmica para iniciar una corrida inicial.


Figura 79. Valores de Lgz, Mx y My.


En esta figura se aprecia el valor de Lgz que significa torsión, dicho valor debe estar entre

(0 y 1), cercano a 1 significa que posiblemente hay problemas de torsión en el edificio,

sin embargo, el análisis debe ser completado con la masa desplazada en “x” y “y”.

89

Mediante la opción de deformada se seleccionan los modos de vibración donde

posiblemente exista torsión y se realiza la animación de dichos modos, de esta manera se

pueden identificar si efectivamente hay o no problemas de torsión en la edificación.

Se observa en la figura anterior que el Modo 1 tiene un valor de Lgz de 0.5826 y masa

desplazada en y de My=75,83%, sin embargo, mediante la animación se evidencia que no

hay problemas de torsión, no obstante se puede apreciar que el periodo de la estructura

resultó ser de T= 1.924 lo que quiere decir que no se cumple con la norma ACI, pues dicho

valor debe ser calculado como 0.055 hn0.9, es decir 0.055*(22.22)0.9, que nos da un valor

de 0.896. Sin embargo, el Centro de Arquitectos del Ecuador (CAE) permite un 30% más

de este valor calculado, por lo que el período de la estructura máximo es T=1.16, esto

obliga a incrementar columnas para hacer de la edificación más rígida y disminuir el

período.

Figura 80. Estimación del período fundamental, según norma.


En relación al modo 2 de vibración, se observa un valor de Lgz de 0.994, una masa

desplazada en x de Mx=37.14% y de acuerdo a la animación evidenciamos que hay

90

problemas de torsión, para lo cual como mencionamos en el caso anterior hay que

incrementar columnas y cambiar orientación de alguna de ellas.

Finalmente para controlar periodo y torsión se incrementó el tamaño de la columna de

30x55cm a 55x60cm y en otras columnas se colocó 60x55cm, de esta manera se observa

en la siguiente figura que el periodo bajó a T=1.13, el valor de Lgz a 0.6643 y la masa

desplazada en dirección “y” (My=72.04%), mientras que en el modo de vibración 2 se

tiene un valor de Lgz de 0.8042 y la masa desplazada en dirección “x” (Mx=69.17%), lo

que evidencia que el edificio CUMPLE con el período máximo (Tmax), de acuerdo a NEC

y CAE.

Figura 81. Resultados de modos de vibración del 1 al 10.


De igual forma se evidencia que para alcanzar el 90% de la masa participativa en cada

dirección del sismo el programa utilizó 23 modos de vibración.

91

Figura 82. Resultados de modos de vibración del 11 al 23.


En referencia al corte basal, el programa también calcula automáticamente este valor y lo

compara de acuerdo a la norma, cuando el resultado calculado por el programa es menor

al mínimo establecido por NEC automáticamente el busca el factor amplificador en cada

dirección de análisis en sismo para cumplir con este requisito.

Figura 83. Resultados corte basal


92

Una vez controlado el periodo, la torsión, masa participativa y corte basal se procede con

el diseño por capacidad, es decir el armado de refuerzo de las columnas vigas y losas

según los criterios sismoresistentes establecidos en las normas ACI Y NEC.

Sin embargo, en los resultados obtenidos por el programa se observan fallas en las

columnas resaltadas en rojo y luego de muchas simulaciones sin poder controlar este

resultado, se logró identificar que el programa mal interpretaba las columnas del forjado

1 (nivel de planta baja) como columnas cortas motivo por el cual en las simulaciones los

resultados aun aumentando las columnas no eran satisfactorios.

Figura 84. Resultados de columnas que fallan


En la figura 84 se aprecia los resultados de las columnas y se evidencia que trece columnas

aparecen en rojo lo que quiere decir que dichos elementos fallan.

93

Figura 85. Pantalla de grupos sin muro de contención.


En vista de lo antes expuesto, se procedió a eliminar el muro de contención perimetral del

edificio y se realizó el diseño de este elemento dilatado al edificio, con lo cual los

resultados obtenidos resultaron satisfactorios, es decir las columnas no fallaron, incluso el

control del periodo, torsión, masa participativa y corte basal que realizó nuevamente el

programa fueron óptimos, además se evidencia que ahora solo fue necesario tener tres

modos de vibración para alcanzar el 90% como mínimo de la masa participativa en cada

dirección del sismo, resultados congruentes con la geometría del edificio pues en planta

es casi cuadrado. Ver figuras 85 y 86.

Figura 86. Resultados de modos de vibración finales.


94

Figura 87. Resultados de cortante basal finales.


También fueron chequeadas las derivas, que son los desplazamientos inelásticos entre dos

pisos consecutivos, para esto desde el botón que muestra la imagen de la impresora se

selecciona la opción distorsiones en pilares, con la que el programa muestra los resultados

por piso y por columnas; sin embargo se deben verificar los valores máximos, como se

muestra en la siguientes figura:

Figura 88. Resultados de derivas.


95

En figura anterior se evidencia que en los niveles no hay problema de derivas pues el

resultado en todos los casos fue mayor a 1/50 o 0.02 que es el valor permisible según

NEC. En todo caso el valor más cercado corresponde a 1/58, es decir 0.017 menor al 0.02

que establece como límite la norma.

Seguidamente se realiza el control por capacidad de las columnas para lo cual desde la

pestaña de resultado se hace clic sobre pilares y pantallas, editar y se coloca el puntero del

mouse sobre cualquier columna, con lo que se despliega la siguiente figura:

Figura 89. Control por capacidad de columnas.


En esta figura se aprecian los resultados de las columnas y se determina que ahora todas

las columnas cumplen con todos los requisitos sismoresistentes establecidos en ACI y

NEC. Se. No obstante, para mejorar los resultados se hace clic sobre cercos y se cambia

la distribución y separación de los estribos según criterio del calculista, se actualizan los

resultados y se observa que todos los elementos sometidos a flexocompresión biaxial están

correctamente diseñados ya que aparece un visto en color verde. Luego se tilda sobre

96

edición de cuadro de pilares a fin de uniformizar las columnas para no trabajar con muchos

tipos y evitar errores de construcción, finalmente se bloquea el diseño obtenido con el

candado.

Cabe destacar, que en algunos casos fue necesario cambiar la distribución de acero de

refuerzo en las columnas, dado que en un nivel superior el programa colocó más varillas

de menor diámetro que en las columnas de un nivel inmediato inferior; esto desde el punto

de vista constructivo no es posible ya que no se puede empalmar las barras del nivel

superior con el inferior, por lo que se procedió a uniformizar los armados de refuerzo.

En referencia al diseño por capacidad de las vigas, se selecciona un forjado o (planta),

desde la pestaña de resultados, vigas/muros, editar y se hace clic sobre cualquier viga de

un pórtico, destacando que los que aparecen en negro cumplen todos los requisitos y solo

es necesario ajustar las vigas de los marcos mostrados en rojo para eso el programa

despliega la siguiente figura:

Figura 90. Control por capacidad de vigas.


97

Se observa que en las vigas aparece un círculo en la mitad de la longitud de cada tramo,

lo que indica que el elemento presenta un error. Cabe destacar, que en la mayoría de los

casos no se cumple el estado límite de agotamiento por torsión (ACI 318M-11, artículo

11.5.6.2), que significa que la viga requiere de acero longitudinal, para el cual, haciendo

clic sobre armadura longitudinal, en la opción introducción de armadura de piel se

introduce una varilla de 16 mm de diámetro, se procede actualizar el resultado y se observa

que desaparece el error. Sin embargo, en algunas ocasiones se mantiene el círculo rojo,

pero se debe tomar en cuenta que la falla es porque la viga no cumple con las disposiciones

relativas de armaduras (ACI 318M-11, artículos 7.6 y 7.10).

Figura 91. Disposiciones relativas de armadura.


98

Figura 92. Separación mínima entre barras.


Se observa que la falla es porque la separación mínima entre barras de refuerzo paralelas

en una misma capa debe ser de 25mm y el resultado es de 24mm y en otras ocasiones de

22mm y menos. Sin embargo, la falla es por apenas uno dos o tres milímetros razón por

la cual no fueron rearmadas las vigas, ya que incluso en el botón por posición se estableció

un tamaño de árido de 15 mm para el mezclado del concreto. Cabe destacar, que este

procedimiento se realizó por pórtico según cada nivel manteniendo el mismo criterio.

Otro de los errores que arrojo el programa en el diseño por capacidad es que la viga no

cumple con el criterio de diseño sísmico ACI 318M, articulo 21, el cual establece que la

luz libre del elemento no debe ser menos de cuatro veces su altura útil. Sin embargo, esto

sucede porque hay apoyos de vigas sobre viga para disminuir el espesor de la losa, lo que

quiere decir que el resultado es aceptable pues la luz de la viga es la separación entre

apoyos (columnas).

99

Figura 93. Luz libre entre vigas.


Figura 94. Armado de losas


En cuanto al armado de las losas de planta baja tipo y techo el procedimiento a seguir es

desde la ventana de resultados losas/reticulares, seleccionamos vista y aparece la siguiente

figura:

100

Figura 95. Vista de armaduras


Aquí se selecciona el acero de refuerzo que se requiera ver, por ejemplo longitudinal

inferior. Finalmente haciendo clic en el botón modificar armaduras cambiamos el armado

que arroja el programa a uno más constructivo uniformizando el diámetro de la varilla por

nervio evitando así errores de construcción, este procedimiento se realizó en planta baja,

luego en la planta tipo y en la losa de nivel de techo.

Figura 96. Opción para modificar armaduras.


101

Otro de los chequeos es el control de deflexiones en las losas para esto se debe hacer clic

en la ventana isovalores, donde se muestra lo indicado en la siguiente figura:

Figura 97. Control de deflexiones.


En esta ventana se selecciona icono flecha entre dos puntos y allí la opción hipótesis de

carga por peso propio, donde el valor calculado por el programa se lo debe comparar con

l/360, por lo que se evidencia que no hay problemas de deflexiones en la losa.

Seguidamente se selecciona la combinación de carga de peso propio, carga permanente y

carga de uso, el resultado obtenido se lo debe comparar L /260 tal como se aprecia en la

figura siguiente, donde la flecha actuante corresponde a L/7419, valor mucho menor a

L/260, es decir los resultados son correctos y no se tendrán problemas de deflexiones en

la losa.

102

Figura 98. Combinación de cargas.


Finalmente el diseño de la infraestructura se realizó siguiendo el procedimiento descrito a

continuación, desde el botón cimentaciones se selecciona dimensionar y el programa

calcula las fundaciones. Cabe destacar que inicialmente los plintos se solapaban porque

las dimensiones obtenidas eran muy grandes, por lo que para resolver esta situación se

optó por trabajar con plintos combinados, con los cuales los resultados fueron

satisfactorios tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 99. Detalle de plintos combinados usados en la estructura.


103

En esta ventana podemos ver los resultados obtenidos, usando la opción cimentación,

elementos de cimentación, editar.

Figura 100. Armado de plintos.


Luego haciendo clic en comprobación vemos los resultados finales, donde se observa

que el plinto combinado cumple con todos los requisitos según norma.

Figura 101. Comprobación de diseño de plintos.


104

Por último dado que se detectó que el programa interpretaba las columnas del nivel del

forjado 1 como cortas, se decidió dilatar el muro de contención del edificio y para esto se

realizó otra simulación donde fueron calculados los muros tal como se muestra a

continuación.

Figura 102. Modelo 3D de muros.


Ahora desde la opción vigas/muros, editar muro, se selecciona cualquier muro para

chequear el factor de cumplimiento del muro.

Figura 103. Factor de cumplimiento del muro.


105

Se observa que el factor de cumplimiento es de 100%, mayor a 95% valor mínimo

establecido por norma, lo que quiere decir que el muro está correctamente diseñado. Sin

embargo se puede mejor la distribución de acero de refuerzo en las caras para evitar errores

de construcción y encontrar simetría.

Figura 104. Corrección de la distribución de acero.


Como se observa se combinó la distribución de acero vertical y horizontal a la izquierda

y derecha del muro, con un diámetro de 16mm y separación de 30 cm.

Seguidamente se diseña el tamaño del plinto del muro, donde inicialmente las dimensiones

no cumplen, por lo fue necesario incrementar el tamaño del plinto a 165 cm con altura de

50 cm, tal como se muestra a continuación:

106

Figura 105. Detalle de plinto del muro.


Finalmente, con la ayuda del programa se procede con la elaboración de los planos

estructurales, mismos que se encuentran en el Anexo 2 y en los que se representan de

manera detallada los elementos estructurales diseñados y que serán utilizados para la

correspondiente construcción de la edificación.

107

CAPÍTULO 6

EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

6.1. Antecedentes.

El presente trabajo, está en primera instancia proyectado para brindar un servicio

comercial, al sector en el cual está implantado, ya que el mencionado sector es un foco de

expansión comercial de la capital.

Es importante señalar que el objetivo principal que promueve la realización de una

evaluación de impacto ambiental es conseguir un desarrollo sustentable en la región donde

se produce la inversión, por medio de procedimientos apropiados que permitan identificar

las acciones y el medio a ser impactado a fin de poder establecer las posibles alteraciones

y valorar las mismas.

6.2. Área de Influencia Directa Ambiental (AIDA).

Se define como el área afectada debido a las actividades de construcción, operación y

mantenimiento del proyecto, que se concentra en gran parte en el derecho de propiedad.

6.3. Área de Influencia Indirecta.

Esta área está determinada por los cambios socioeconómicos que genera la construcción

en el sector y sobre los efectos que estos cambios generarán sobre los ecosistemas. Entre

los efectos negativos que producirá la construcción del proyecto se puede mencionar la

presión sobre los recursos naturales, cambios en el uso del suelo, etc. Sin embargo, esta

área también concentra los mayores beneficios económicos y sociales, relacionados con

la generación de empleo, aumento del valor de la tierra, entre otros. La superficie del Área

de Influencia Indirecta abarca la zona de influencia ambiental del proyecto.

108

Cabe mencionar que la manifestación del efecto de las actividades humanas sobre el

ambiente debe ser caracterizada a través de la importancia del impacto. Por lo que de

acuerdo con Conesa Fernández Vítora (1997), impactos con valores de importancias

inferiores a 25 son irrelevantes, entre 25 y 50 impactos moderados, entre 50 y 75 impactos

severos y finalmente cuando ésta rebase los 75 puntos impactos críticos.

Por lo anteriormente expuesto, para el presente trabajo solo se identificarán los impactos

ambientales en la etapa de preparación y construcción del proyecto.

Tabla 25. Impactos ambientales generados en la etapa de Preparación del Sitio del

proyecto

Fuente: Trabajo de titulación de (Rosas, 2015, págs. 84,85).

109

Tabla 26. Impactos ambientales generados en la etapa de Construcción del proyecto

Fuente: Trabajo de titulación de (Rosas, 2015, págs. 84,85).

110

CAPÍTULO 7

CANTIDADES DE OBRA Y COSTO DEL PROYECTO

A fin de establecer el costo total del proyecto, se debe elaborar el presupuesto únicamente

en la etapa de obra gris, mismo que será determinado con el análisis de los precios

unitarios y el cálculo de cantidades de volumen de obra. De la misma manera se elaboró

el cronograma valorado.

7.1. Volúmenes de obra del proyecto

Las cantidades de volúmenes de obra y correspondiente metrado de la edificación, se

describen en el anexo 3.

7.2. Análisis de precios unitarios. (APU)

De la misma manera el análisis de precios unitarios del proyecto se encuentra detallados

en el anexo 4.

7.3. Costo del proyecto

El costo de la construcción de la obra en etapa de obra gris es de aproximadamente

$750.471,48 (Setecientos cincuenta mil cuatrocientos setenta y un dólares con 48/100),

mismo que se muestra a continuación:

111

Figura 106. Costo de la construcción.


De la misma manera podemos observar el cronograma valorado.

PROYECTO: DISEÑO SISMO RESISTENTE DEL EDIFICIO DE OFICINAS EN HORMIGÓN ARMADO

ELABORADO POR: Cristina Cachipuendo

UBICACION : La Magdalena, Av. Alonso de Ángulo y av. Jipijapa

FECHA :15/02/2018

CODIGO DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL

PRELIMINARES 0,00 1.516,20

1 Limpieza y desbroce del terreno m2 420,00 2,96 1.243,20

2 Replanteo y nivelación m2 420,00 0,65 273,00

MOVIMIENTO DE TIERRAS 0,00 16.315,79

3 Desalojo de material (incluido esponjamiento) m3 126,00 5,40 680,40

4 Excavación manual en plintos y cimientos m3 1.329,54 11,76 15.635,39

ESTRUCTURA DE HORMIGON ARMADO Y METALICA 0,00 732.639,49

5 Hormigón Simple en Replantillo f 'c= 180 kg/cm2 m3 39,21 153,72 6.027,36

6 Hormigón Simple en zapatas f'c= 240 kg/cm2 m3 383,13 174,32 66.787,22

7 Hormigón Simple en vigas f'c= 240 kg/cm2 m3 331,96 184,35 61.196,83

8 Hormigón Simple en columnas f'c= 240 kg/cm2 m3 164,45 189,28 31.127,10

9 Hormigón Simple en diafragmas/muros f'c= 240 kg/cm2 m3 80,70 174,32 14.067,62

10 Hormigón Simple en escaleras f´c = 240Kg/cm2 m3 29,40 174,32 5.125,01

11 Hormigón Simple en Losas f'c= 240 kg/cm2 m3 194,62 185,60 36.121,47

12 Encofrado / Desencofrado de columnas m2 916,57 15,59 14.289,33

13 Encofrado / Desencofrado de vigas m2 1.191,92 9,65 11.502,03

14 Encofrado / Desencofrado de muros m2 537,99 26,63 14.326,67

15 Encofrado / Desencofrado de losas m2 1.617,76 17,56 28.407,87

16 bloque de alivianamiento para losas UNIDAD 17.452,00 0,97 16.928,44

17 Acero Corrugado fy=4200 kg/cm2 Kg 214.438,46 1,99 426.732,54

TOTAL: 750.471,48

SON :SETECIENTOS CINCUENTA MIL CUATROCIENTOS SETENTA Y UN dolares CUARENTA Y OCHO centavos

TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS

112

CAPÍTULO 8

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1. Conclusiones

• El cálculo de la sección transversal de los componentes estructurales por carga de

gravedad permitió introducir en el modelo con el programa CYPECAD el tamaño

inicial a través del cual el software comenzó hacer el análisis y diseño

sismoresistente. Sin embargo, fue necesario cambiar algunas dimensiones para

cumplir con los parámetros sismoresistente, periodo, torsión, masa participativa,

corte basal y chequeo el nudo.

• El diseño sismoresistente de la edificación realizado con el programa CYPECAD

cumplió con todos los criterios establecidos en las Normas NEC y ACI, es decir se

cumplió con el control de: período, torsión, masa participativa, corte basal, derivas,

chequeo del nudo. (Criterio viga débil - columna fuerte) y deflexiones.

• Los tamaños de las columnas resultaron ser de: 70x70cm, 75x75cm y 70x80cm, con

cuanta de refuerzo entre 1 y 1.9 %, las vigas arrojaron ser de 35x60cm con cuantía

de refuerzo menor a la máxima permitida que es de 0.025, el espesor de la losa

resulto de 25cm con acero de refuerzo de 1 varilla de diámetro 12, 14 y 16mm como

refuerzo positivo y negativo; en cuanto a los muros estos serán de 30 de espesor con

refuerzo horizontal y vertical de 1 varilla de diámetros 16 mm por capa a cada 30cm.

113

• Las cimentaciones resultaron ser plintos combinados de diferentes secciones, uno

de ellos con dimensiones en planta de 9.25x12.35m y altura de 1.10m con acero de

refuerzo de 64 varillas de 22mm de diámetro en el lado más largo y 48 varillas de

22mm en el lado más corto.

• Por didácticos y académicos no se realizó el diseño de las cadenas o vigas de amarre,

ya que los plintos obtenidos son mucho más rígidos que cualquier viga de atado, por

lo que requiere de una viga muy grande. En vista a esta situación se concluye que el

diseño de la cimentación debe ser profundas es decir pilotes y cabezales.

• Se requiere de 1.223,47m3 de hormigón y 214.438,46 kilogramos de acero para la

construcción de la infraestructura y superestructura de la edificación

• El costo de la construcción de la obra (elementos estructurales) es de

aproximadamente $750.471,48 (Setecientos cincuenta mil cuatrocientos setenta y

un dólares con 48/100).

114

8.2. Recomendaciones

• Diseñar sismoresistente la edificación considerando estructuras metálicas a efecto

de comparar los resultados con los obtenidos en este trabajo técnico de titulación.

• Diseñar sismoresistente la edificación calculada en este trabajo técnico

considerando el uso de viviendas, para cuantificar y comparar las cantidades de obra

y costo entre las edificaciones con diferente uso.

• Diseñar estructuras sismoresistentes evitando las irregularidades en planta elevación

y piso blando.

115

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

INEC, VI Censo de Población y V de Vivienda, 2010.

INAMHI, Anuarios Meteorológicos, 2000.

Google.Google Earth.

Institute, A. C. (2011). "Requisitos de reglamento para concreto estructural (ACI 318-11)

".

Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Norma Ecuatoriana de

Construcción. Quito: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI. Obtenido de

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Construcción . Quito: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI. Obtenido de

http://www.normaconstruccion.ec/capitulos_nec_2015/NEC_SE_HM_%28hormi

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Construcción. Quito: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI. Obtenido de

http://www.disaster-info.net/PED-

Sudamerica/leyes/leyes/suramerica/ecuador/otranorm/Codigo_Ecuatoriano_Co

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Municipio del Distrito Metropolitano de Quito. (s.f.). Alcaldía de Quito. Obtenido de

http://sthv.quito.gob.ec/images/PUOS2012/USOSSUELOPRINCIPALPUOSU1.

pdf

Rosas, G. E. (2015). Estudio Estructural comparativo entre hormigón armado y acero

estructural para el conjunto habitacional FAROGAMA 1. Quito, Pichincha,

Ecuador.

116

Anexos

Anexo 1. Planos arquitectónicos

117

Anexo 2. Planos estructurales

118

Anexo 3. Cantidades de obra

Cantidades de obra: losas, vigas, columnas y escaleras.

121

Cantidades de obra: columnas.

123

Cantidades de obra: muros.

124

Cantidades de obra: plintos.

125

Cantidades de obra: vigas.

126

Anexo 4. Análisis de precios unitarios

143

Anexo 5. Estudio de suelos

163

Anexo 6. Chequeo del nudo

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