Proyecto Final De Estructuras De Mamposteria 1g3im

UNIVERSIDAD LATINA DE AMERICA

Proyecto casa-habitación “Análisis de muros de carga” Estructuras de mampostería Alvaro Orozco Gutiérrez.

2010

INDICE. Pág. Plano de áreas tributarias------------------------------------------------------------- adjunto Datos generales de la construcción------------------------------------------------------ 2 Estratigrafía nominal de las losas---------------------------------------------------------- 4 Cargas por metro cuadrado en entrepiso y azotea (m2) ------------------------------ 4 Cargas actuantes sobre los muros----------------------------------------------------------- 7 Análisis por carga vertical-------------------------------------------------------------------- 12 Revisión por sismo----------------------------------------------------------------------------- 15 Conclusión de análisis--------------------------------------------------------------------------20

Datos generales de la construcción. TIPO DE CONSTRUCCION:  Casa-habitación NUMERO DE ENTREPISOS:  Tres niveles: primera planta, segunda planta y azotea (con cuarto de servicio). GRUPOS DE CONSTANTES:  1(muro de tabique de 15 cm de espesor). CLASIFICACION DEL TERRENO (I/II/II): 

Tipo 1 (articulo 170 pagina 62 reglamento de construcción para el Distrito Federal). CLASIFICACION DE LA CONSTRUCCION SEGÚN DESTINO(A/B/C):  Grupo C ( articulo 139 pagina 55 reglamento de construcción para el Distrito Federal CLASIFICACION DE LA CONSTRUCCION SEGÚN ESTRUCTURA (1/2/3/4):  Tipo 1

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 2

COEFICIENTE SISMICO(Cs):  Cs = 0.54 (zona C, tipo de terreno 1, coeficiente según tabla 3.1 página 10 normas y especificaciones para estudios proyectos construcción e instalación, volumen 4 “seguridad estructural”). FACTOR DE DUCTILIDAD (Q = 4/3/2/1.5/1):  Q = 4 ( pagina 11 y 12, de normas complementarias de diseño por sismo, sección 5.1.b ) COEFICIENTE SISMICO REDUCIDO POR DUCTILIDAD:  Q’= 0.27 ( tabla 7.1 página 14 normas y especificaciones para estudios, proyectos, construcción e instalaciones) AREA DE LOSA EN CADA NIVEL:  Primera planta: 91.872 m2  Segunda planta:82.060 m2  Tercera planta:35.182 m2 ALTURA LIBRE DE PRIMER ENTREPISO:  h = 2.43 ALTURA LIBRE DE SEGUNDO ENTREPISO:  h = 2.43 ALTURA LIBRE SE TERCER ENTREPISO:  h = 2.43 TIPO DE CONFINAMIENTO EN MUROS:  Confinados con castillo de concreto reforzado MATERIAL DEL MURO:  Muros de tabique macizo recocido ESPESOR NOMINAL DE LOS MUROS:  e = 15 cm TIPO DE MORTERO A EMPLEAR EN LAS JUNTAS:  Mortero tipo II (clasificación según tabla 2.2 página 12 normas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería). ESPESOR NOMINAL DE LA SEGUNDA Y TERCERA LOZA:  H = 10 cm ESPESOR NOMINAL DE LA PRIMERA LOZA:  H = 12 cm

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

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ESTRATIGRAFIA NOMINAL DE LAS LOSAS

ESTRATIGAFIA DE AZOTEA

ESTRATIGRAFIA DE PRIMER ENTREPISO

CARGAS POR METRO CUADRADO EN ENTREPISO Y AZOTEA (M2).

NIVEL DE AZOTEA: IMPERMEABILIZANTE PARA AZOTEA --------------------------------------------- = 2.00 kg/m2 LADRILLO DE BARRO COCIDO -------------------------0.02 x 1.00 x 1.00 x 1500 = 30.00kg/m2 FIRME (cemento – arena) -----------------------------0.02 x 1.00 x 1.00 x 2000 = 40.00kg/m2 RELLENO DE TEPETATE ---------------------------------0.04 x 1.00 x 1.00 x 1100 = 44.00kg/m2 LOSA DE CONCRETO REFORZADO -------------------0.10 x 1.00 x 1.00 x 2400 = 240.00kg/m2 ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 4

APLANADO DE YESO ------------------------------------0.02 x 1.00 x 1.00 x 1500 = 30.00kg/m2 --------------------CARGA MUERTA: ----------------------------- C.M. = 386.00 kg/m2 CARGA VIVA PARA DISEÑO VERTICAL: ----- C.V. = 100.00kg/m2 --------------------CARGA DE SERVICIO: ------------------------- W.s. = 486.00kg/m2 CARGA VIVA PARA DISEÑO POR SISMO: --- C.Vs. = 70.00kg/m2

NIVEL DE ENTREPISO: Duela de madera (1plg) -------------------------------------0.0254 x 1.00 x 800 = 20.32 kg/m2 FIRME (cemento – arena) -----------------------------0.03 x 1.00 x 1.00 x 2000 = 40.00kg/m2 RELLENO DE TEPETATE ---------------------------------0.03 x 1.00 x 1.00 x 1100 = 22.00kg/m2 LOSA DE CONCRETO REFORZADO -------------------0.12 x 1.00 x 1.00 x 2400 = 288.00kg/m2 APLANADO DE YESO ------------------------------------0.02 x 1.00 x 1.00 x 1500 = 30.00kg/m2 --------------------CARGA MUERTA: ----------------------------- C.M. = 400.32 kg/m2 CARGA VIVA PARA DISEÑO VERTICAL: ----- C.V. = 200.00kg/m2 --------------------CARGA DE SERVICIO: ------------------------- W.s. = 600.32kg/m2 CARGA VIVA PARA DISEÑO POR SISMO: --- C.Vs. = 90.00kg/m2 MUROS:

PESO DEL MURO, CON APLANADO DE YESO: --------------- 0.16 x 1.00 x 1.00 x 1500 = 240.00kg/m2 PESO POR METRO LINEAL DEL MURO (ENTREPISO):-------- 240.00kg/m2 x 2.43 x 1.00 = 583.20kg/ml PESO POR METRO LINEAL DEL MURO (AZOTEA):------------ 240.00kg/m2 x 2.23 x 1.00 = 535.20kg/ml

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 5

LONGITUD TOTAL DE MUROS EN PRIMERA PLANTA: ------------------------------------- = 53.16 ml LONGITUD TOTAL DE MUROS EN SEGUNDA PLANTA: ------------------------------------ = 49.15 ml LONGITUD TOTAL DE MUROS EN TERCERA PLANTA: -------------------------------------- = 25.20 ml

DISEÑO POR CARGA VERTICAL

CARGA TOTAL EN MUROS=PESO DE LA LOZA + PESO DE SEGUNDO* + PESO DE PRIMER +PESO MURO + PESO MURO DE PLANTA BAJA DE AZOTEA ENTREPISO ENTREPISO (T.P) (P.P+S.P)

PESO (W) = (386.00+100.00)35.182 + (386.00+100.00)82.060 + (400.32+200.00)91.872 + 535.20 (25.20) + 583.20 (53.16+49.15) (W) = 17,098.452 + 39,881.16 + 55,152.60 + 13,487.04 + 59667.19 (W) = 185,286.44 Kg

SIMBOLOGIA (T.P)= tercera planta (S.P)=segunda planta (P.P)=primera planta * El segundo entrepiso se tomara construirá de tipo azotea ya que el cuarto de servicio es poco relativo para construir losa de tipo entrepiso CARGA PROMEDIO POR UNIDAD DE AREA DE CONSTRUCCION

= carga por m2 (kg/m2) = carga total (kg/m2) ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 6

= Área total de construcción (m2)

CARGAS ACTUANTES SOBRE LOS MUROS. Ejemplo 1 de cálculo:

B

1

A Datos: Muro 1 Longitud= 3.00 m Área tributaria= 2.25 m2 Peso de de losa= 600.32 kg/m2 Peso del muro = 583.20 kg/ml Cálculos. (

) (

)

(2.25 m2)*(600.32 kg/m2) = ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 7

( (

) ( ) (

)

)

Carga recibida por el muro1 en la planta baja=carga actuante de la losa + carga actuante del muro

Ejemplo 2 de cálculo:

4

Datos:

Muro 4 Longitud= 3.00 m Peso de de losa= 600.32 kg/m2 Peso del muro = 583.20 kg/ml ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 8

Cálculos:

(

) (

)

(4.50 m2)*(600.32 kg/m2) =

( (

) ( ) (

)

)=

Carga recibida por el muro1 en la planta baja=carga actuante de la losa + carga actuante del muro

Ejemplo 3 de cálculo:

19

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 9

Datos: Muro 19 Longitud= 3.65 m Área tributaria1= 3.331 m2 Área tributaria2= 5.90 m2 Longitud de base mayor del área tributaria 2 = 4.95 m Peso de de losa= 486.00 kg/m2 Peso del muro = 583.20 kg/ml

Cálculos. ) (

(

)

Nota: el muro no está cargando la totalidad de la carga para lo cual se obtiene el valor parcial del area tributaria. ) (

(

)

(

(

) (

)

)

(7.682m2)*(486.00 kg/m2) =

( (

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

) ( ) (

)

)

Página 10

Carga recibida por el muro1 en la planta baja=carga actuante de la losa + carga actuante del muro

PROGRAMACION DE LO MUROS POR CARGAS ACTUANTES SOBRE LOS MUROS DE LA PRIMERA PLANTA: PRIMERA PLANTA

MURO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

AREA DIRECCION TRIBUTARIA(m2) Y Y Y Y Y Y Y Y X X X X X X

2.250 2.890 3.331 4.500 1.125 6.662 4.650 5.811 0.956 0.869 2.813 1.755 4.732 0.645

LONGITUD PESO PRIMER ENTREPISO DE 2 MURO(m) (600.32kg/m ) 3.00 3.40 3.65 3.00 0.75 3.65 3.00 3.65 0.55 0.65 3.00 2.70 3.00 0.65

1350.720 1734.925 1999.666 2701.440 675.360 3999.332 2791.488 3488.460 573.906 521.678 1688.700 1053.562 2840.714 387.206

PESO DE MUROS (583.20 kg/ml)

1749.60 1982.88 2128.68 1749.60 437.40 2128.68 1749.60 2128.68 320.76 379.08 1749.60 1574.64 1749.60 379.08

CARGA TOTAL ACTUANTE 3100.320 3717.805 4128.346 4451.040 1112.760 6128.012 4541.088 5617.140 894.666 900.758 3438.300 2628.202 4590.314 766.286

PROGRAMACION DE LO MUROS POR CARGAS ACTUANTES SOBRE LOS MUROS DE LA SEGUNDA PLANTA:

SEGUNDA PLANTA

MURO 15 16 17 18 19 20

AREA DIRECCION TRIBUTARIA(m2) Y Y Y Y Y Y

2.250 2.890 3.331 4.500 7.682 1.425

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

PESO LONGITUD SEGUNDO DE ENTREPISO MURO(m) (486.00kg/m2) 3.000 1093.500 3.400 1404.540 3.650 1618.866 3.000 2187.000 3.650 3733.452 1.900 692.550

PESO DE MUROS (583.20 kg/ml)

1749.60 1982.88 2128.68 1749.60 2128.68 1108.08

CARGA TOTAL ACTUANTE 2843.100 3387.420 3747.546 3936.600 5862.132 1800.630 Página 11

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Y X X X X X X X X X X

3.159 0.609 1.594 2.766 3.064 2.950 3.152 1.513 1.302 0.985 1.075

2.650 0.650 1.700 2.950 1.600 2.950 1.600 1.075 0.925 0.925 1.075

1535.274 295.974 774.684 1344.276 1489.104 1433.700 1531.872 735.318 632.772 478.710 522.450

1545.48 379.08 991.44 1720.44 933.12 1720.44 933.12 626.94 539.46 539.46 626.94

3080.754 675.054 1766.124 3064.716 2422.224 3154.140 2464.992 1362.258 1172.232 1018.170 1149.390

PROGRAMACION DE LO MUROS POR CARGAS ACTUANTES SOBRE LOS MUROS DE LA SEGUNDA PLANTA: TERCERA PLANTA

MURO 32 33 34 35 36 37 38

AREA DIRECCION TRIBUTARIA(m2) Y Y Y X X X X

3.331 3.803 1.144 2.923 4.101 4.402 5.569

LONGITUD PESO DE PESO DE CARGA AZOTEA MUROS DE TOTAL 2 MURO(m) (486.00kg/m ) (535.20kg/ml) ACTUANTE 3.65 1618.866 1953.48 3572.346 3.65 1848.258 1953.48 3801.738 1.20 555.984 642.24 1198.224 2.95 1420.578 1578.84 2999.418 2.95 1993.086 1578.84 3571.926 2.95 2139.372 1578.84 3718.212 4.00 2706.534 2140.80 4847.334

ANALISIS POR CARGA VERTICAL

 CARGA VERTICAL ACTUANTE= CARGA TOTAL ACTUANTE (calculada en sección anterior).  FACTOR REDUCTIVO= 0.60 (factores de resistencia sección 3.1.4 pagina 17 normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería).  FACTOR DE EXCENTRICIDAD= 0.60 en muros exteriores o colindantes y 0.70 en muros interiores (factores de reducción por los efectos de excentricidad y esbeltez sección 3.2.2.3 página 19 normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería).

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 12

 RESISTENCIA DE LA MAPOSTERIA= 15kg/m2 (resistencia de diseño a compresión de la mampostería, fm*, para algunos tipos de piezas, sobre área bruta tabla 2.8 pagina 14, normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería)  RESISTENCIA A CARGA VERTICAL= (calcula con formula resistencia a compresión de muros confinados sección 5.3.1 página 30 normas complementarias pasra diseño y construcción de estructuras de mampostería).  CARGA ACTUANTE CON FACTOR DE CARGA= CARGA ACTUANTE*1.40

PROGRAMACION DE ANALISIS POR CARGA VERTICAL PRIMERA PLANTA.

PRIMERA PLANTA

MURO

CARGA VERTICAL ACTUANTE

FACTOR REDUCTIVO (FR)

FACTOR DE EXCENTRICIDAD (FE)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

3100.32 kg 3717.805 4128.346 4451.040 1112.760 6128.012 4541.088 5617.140 894.666 900.758 3438.300 2628.202 4590.314 766.286

0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60

0.60 0.60 0.60 0.70 0.70 0.70 0.60 0.60 0.60 0.60 0.70 0.70 0.70 0.60

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

RESISTENCIA DE LA MAMP. (fm*) 15.00 kg/cm2 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00

AREA DE APOYO DE LOS MUROS 4500.00 cm2 5100.00 5475.00 4500.00 1125.00 5475.00 4500.00 5475.00 825.00 975.00 4500.00 4050.00 4500.00 975.00

RESISTENCIA A CARGA VERTICAL (PR=FR*FE*(fm*)*At)

CARGA ACTUANTE CON FACTOR DE CARGA=1.40

24300 kg 27540.00 29565.00 28350.00 7087.50 34492.50 24300.00 29565.00 4455.00 5265.00 28350.00 25515.00 28350.00 5265.00

4340.448 kg 5204.927 5779.684 6231.456 1557.864 8579.217 6357.523 7863.995 1252.532 1261.061 4813.620 3679.482 6426.440 1072.801

Página 13

PROGRAMACION DE ANALISIS POR CARGA VERTICAL SEGUNDA PLANTA. SEGUNDA PLANTA

MURO

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

RESISTENCIA DE LA CARGA FACTOR FACTOR DE MAMP. VERTICAL REDUCTIVO EXCENTRICIDAD (fm*) ACTUANTE (FR) (FE) 15.00 2843.100kg 0.60 0.60 kg/cm2 3387.420 0.60 0.60 15.00 3747.546 0.60 0.60 15.00 3936.600 0.60 0.70 15.00 5862.132 0.60 0.70 15.00 1800.630 0.60 0.60 15.00 3080.754 0.60 0.60 15.00 675.054 0.60 0.60 15.00 1766.124 0.60 0.60 15.00 3064.716 0.60 0.70 15.00 2422.224 0.60 0.70 15.00 3154.140 0.60 0.70 15.00 2464.992 0.60 0.70 15.00 1362.258 0.60 0.60 15.00 1172.232 0.60 0.60 15.00 1018.170 0.60 0.60 15.00 1149.390 0.60 0.60 15.00

AREA DE APOYO DE LOS MUROS 4500.00 cm2 5100.00 5475.00 4500.00 5475.00 2850.00 3975.00 975.00 2550.00 4425.00 2400.00 4425.00 2400.00 1612.50 1387.50 1387.50 1612.50

CARGA ACTUANTE RESISTENCIA A CON CARGA VERTICAL FACTOR DE (PR=FR*FE*(fm*)*At) CARGA=1.40 24300.00 kg 27540.00 29565.00 28350.00 34492.50 15390.00 21465.00 5265.00 13770.00 27877.50 15120.00 27877.50 15120.00 8707.50 7492.50 7492.50 8707.50

3980.34 kg 4742.388 5246.564 5511.240 8206.985 2520.882 4313.056 945.076 2472.574 4290.602 3391.114 4415.796 3450.989 1907.161 1641.125 1425.438 1609.146

PROGRAMACION DE ANALISIS POR CARGA VERTICAL TERCERA PLANTA. TERCERA PLANTA

MURO

32 33 34 35 36

RESISTENCIA DE LA CARGA FACTOR FACTOR DE MAMP. VERTICAL REDUCTIVO EXCENTRICIDAD (fm*) ACTUANTE (FR) (FE) 3572.346 15.00 kg 0.60 0.60 kg/cm2 3801.738 0.60 0.60 15.00 1198.224 0.60 0.60 15.00 2999.418 0.60 0.60 15.00 3571.926 0.60 0.60 15.00 ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

AREA DE APOYO DE LOS MUROS 5475.00 cm2 5475.00 1800.00 4425.00 4425.00

RESISTENCIA A CARGA VERTICAL (PR=FR*FE*(fm*)*At)

CARGA ACTUANTE CON FACTOR DE CARGA=1.40

29565.00 kg 29565.00 9720.00 23895.00 23895.00

5322.433 kg 5322.433 1677.514 4199.185 5000.696 Página 14

37 38

3718.212 4847.334

0.60 0.60

0.60 0.60

15.00 15.00

4425.00 6000.00

23895.00 32400.00

5205.497 6786.268

REVISION POR SISMO.

La elección de analizar la planta baja se tomo debido a que la longitud de los muros de carga en planta baja es menor que en planta media (segunda planta) además existe una longitud considerable de muros colindantes. La elección solo se realizo entre estos dos debido a que la azotea solo cuenta con un cuarto de servicio cálculo que no sería representativo del proyecto

DISEÑO POR CARGA DE SISMO.

CARGA TOTAL EN MUROS=PESO DE LA LOZA + PESO DE SEGUNDO + PESO DE PRIMER +PESO MURO + PESO MURO DE PLANTA BAJA DE AZOTEA ENTREPISO ENTREPISO (T.P) (P.P+S.P)

( (

) )

( (

)

(

)

)

METODO SIMPLIFICADO DE DISEÑO SISMICO. Consideraciones que se deben tener para el análisis.   

Más del 75% de las cargas verticales están soportadas por muros ligados por una losa monolítica. La distribución de los muros es simétrica con respecto a los ejes ortogonales principales. La relación longitud/base no excede de 2

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

Página 15



La relación altura/ancho mínimo de la base deberá de ser menor a 1.5 Coeficientes sísmicos Cs = 0.54 coeficiente sísmico Q’ = 0.27 sísmico reducido por ductilidad FUERZA CORTANTE BASAL EN CADA DIRECCION Vx = Vy = Q’* Ws Vx = Vy = 0.27 (152.72 ton) Vx = Vy = 41.234 ton

ESFUERZO CORTANTE.

Donde: (

)

( (

) )

(

)

(

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

) (

)

Página 16

FUERZA CORTANTE RESISTENTE.

(

) (

)

)

( (

(

) )

(

(

))

(

(

))

REVISION DE MUROS POR SISMO.

DIRECCION EN "X"

MURO

LONGITUD (cm)

Fi = (1.33 L/H)2

9

55.00

0.091

74.760

10

65.00

0.127

123.402

11

300.00

1.000

4500.000

12

270.00

1.000

4050.000

13

300.00

1.000

4500.000

14

65.00

0.127

123.402

SUMA=

ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA

AREA EQUVALENTE

13371.564

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DATOS: Espesor del muro e = 15 cm Altura del muro h= 243 cm NOTA:

si la relacion de H/L no sobrepasa el 1.33 el Fi se tomara como 1.00 de lo contario se calculara con la formula especificada CALCULOS: AREA EQUIVALENTE = ( LONGITUD (cm)*ESPESOR(cm)*Fi)

DIRECCION EN "X" MURO

LONGITUD (cm)

Fi = (1.33 L/H)2

1 2 3 4 5 6 7 8

225.000 289.000 333.100 450.000 112.300 666.200 465.000 581.100

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 SUMA=

AREA EQUVALENTE 3375.000 4335.000 4996.500 6750.000 1684.500 9993.000 6975.000 8716.500 46825.500

DATOS: Espesor del muro e = 15 cm Altura del muro h= 243 cm NOTA: si la relacion de H/L no sobrepasa el 1.33 el Fi se tomara como 1.00 de lo contario se calculara con la formula especificada CALCULOS: AREA EQUIVALENTE = ( LONGITUD (cm)*ESPESOR(cm)*Fi)

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COMPROBACION DE DISEÑO POR SISMO.

Dirección “X” ∑(

) (

) (

)

Dirección “Y” ∑(

) (

) (

)

COMPORBACION DE CARGA POR SISMO

(

) (

)

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Conclusión: Como conclusión se determino que en el diseño por sismo, debido a que la casa se encuentra en una zona tipo B no cumplió con los requerimientos necesarios en el sentido Y de los muros. Aunque en el sentido de las X se cumplió con cierta ventaja y se cumplió con los requerimientos especificados en el reglamento por sismos del distrito federal. Es necesario rediseñar la casa y reforzar el sentido de las Y. dada la materia no se conto con el cálculo de rigidez que otorgan las trabes por lo que es posible que con ayuda de estos elementos estructurales se rigidice la estructura y cumpla con lo requerido.

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