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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
Línea de Investigación: Control de Calidad
Tema: Edificaciones
PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN ESTACIONAMIENTO EN LA
AVENIDA SUR 7 DE LA URBANIZACIÓN LOS NARANJOS PARROQUIA EL
HATILLO, ESTADO MIRANDA
Proyecto de Trabajo de Grado
Para optar al título de:
Ingeniero Civil
Tutor: Otto Carvajal
C.I. V-4.033.038 Presentado por:
CIV. N° 22.082 Br. La Ferla Di Matteo Anthony Ugo
C.I. V-17.112.723
Br. Di Matteo Guerra, Christian Antonio
C.I. V-17.112.724
Caracas, Julio, 2014
ii
Aceptación de Tutoría
Caracas 17 de Julio de 2014
Coordinación de Trabajo de Grado
Presente:-
Ciudad de Caracas.-
Me dirijo a ustedes para mi aceptación para responsabilizarme como tutor del
Trabajo de Grado: PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN
ESTACIONAMIENTO EN LA AVENIDA SUR 7 DE LA URBANIZACIÓN LOS
NARANJOS PAROQUIA EL HATILLO, ESTADO MIRANDA, que lleva a cavo los
bachilleres: LA FERLA DI MATTEO ANTHONY UGO y DI MATTEO GUERRA,
CHRISTIAN ANTONIO, titulares de la cédula de identidad C.I. V-17.112.723 y C.I.
V-17.112.724, respectivamente, estudiantes de la Escuela de Ingeniería, quienes
optan por el título de: Ingeniero Civil.
Igualmente declaro conocer y aceptar el Trabajo de Grado por los bachilleres
ya mencionados.
Atentamente
Ing. Otto Carvajal
C.I.: V-4.033.038
iii
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS
ESCUELA DE ADMINISTRACIÓN
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Control de Calidad
SELECCIÓN DEL TEMAS: Edificaciones
PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN ESTACIONAMIENTO EN LA
AVENIDA SUR 7 DE LA URBANIZACIÓN LOS NARANJOS PARROQUIA EL
HATILLO, ESTADO MIRANDA
Aprobado por:
Julio 2014
Caracas – Venezuela
iv
DEDICATORIA
Con todo respeto y amor le dedico este Trabajo de Grado a Dios todo
poderoso, como muestra de nuestro agradecimiento.
A la Virgen del Valle, por todos sus cuidados, gracias virgencita.
A nuestros nonos, los cuales dedicaron con gran cariño cada momento
compartido. Gracias por los padres que nos dieron.
A nuestros padres, le dedicamos este Trabajo de Grado, esperando se sientan
tan orgullosos de nosotros como lo estamos de ellos, padres los amo.
Anthony y Christian
v
AGRADECIMIENTOS
Primeramente agradezco a Dios por todos los regalos que a diario recibo.
A toda mi familia.
Agradecemos profundamente a la Directora de la Escuela de Ingeniería Civil,
Ing. Gladys Hernández, por su paciencia, esmero y colaboración.
A nuestro tutor el ingeniero Otto Carvajal, por el apoyo brindado.
A nuestra amiga Ninoska, por todos sus consejos. Gracias Nino.
A la Ing. Daniela Capechi, por su colaboración incondicional, la amiga de
todos.
vi
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN ESTACIONAMIENTO EN LA
AVENIDA SUR 7 DE LA URBANIZACIÓN LOS NARANJOS PAROQUIA EL
HATILLO, ESTADO MIRANDA
RESUMEN
El motivo para la propuesta de este proyecto se basa en la necesidad cotidiana de un estacionamiento para los visitantes de la Parroquia El Hatillo, particularmente para la población de la Universidad Nueva Esparta, la cual está conformada por estudiantes profesorado, personal administrativo y obrero los cuales acuden diariamente a esta zona y requieren el servicio de un estacionamiento. Como objetivo general se estableció: Diseñar una propuesta para la construcción de un estacionamiento para el estudiantado de la Universidad Nueva Esparta. Sede Los Naranjos y como Objetivos específicos: 1) Diagnosticar la situación actual del terreno disponible para la edificación del estacionamiento a través de las mediciones y la obtención de los estudios de suelo; 2) Diseñar el prototipo de la estructura del estacionamiento a proponer; 3) Calcular la estructura y comportamiento sísmico del estacionamiento a proponer y 4) Determinar los costos del estacionamiento para el estudiantado de la Universidad Nueva Esparta. Metodológicamente, esta investigación se enmarca dentro de los proyectos factibles con apoyo de una investigación de campo y documental, con un nivel exploratorio y explicativo, población y muestra están constituida por los dos mil quinientos sesenta y dos con cuarenta (2.562,40m2), que conforman la dimensión del suelo donde se ubicará el proyecto, es decir treinta con cuatro (30, 04 mt) por ochenta y cinco con treinta (85,3mt), lo que determina que la población es finita. Como instrumentos de recolección de datos se utilizaron los cuadros de registros, hojas de cálculos, AutoCad, se realizaron los análisis del estudio de suelo y los cálculos de la estructura, demostrando la factibilidad del proyecto.
Palabras claves: Proyecto, Construcción de Estacionamiento.
vii
NUEVA ESPARTA UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING
SCHOOL OF CIVIL ENGINEERING
PROJECT FOR THE CONSTRUCTION OF A PARKING LOT ON 7TH AVENUE
SOUTH THE URBANIZATION HATILLO THE PARISH ORANGE, STATE
MIRANDA
SUMARY
The reason for the proposed project is based on the daily need for parking for visitors
to the Parroquia El Hatillo, particularly for the population of the Universidad Nueva
Esparta, which is comprised of students faculty, staff and workers which come daily to this
area and require a parking service. The general objective was established: Designing a
proposal to build a parking lot for the students of the University of Nueva Esparta. At Los
Naranjos and as specific objectives: 1) Diagnose the current situation of land available for
building parking through measurements and obtaining soil studies; 2) Design the prototype
parking structure to propose; 3) Calculate the structure and seismic behavior of the
proposed parking and 4) Determine the cost of parking for the students of the University of
Nueva Esparta. Methodologically, this research is part of the feasible projects to support
field research and documentary, with an exploratory and explanatory level, population and
sample are composed of twenty-five hundred sixty two forty (2.562,40m2), which make the
size of the land where the project is located, that is thirty four (30 04 m) by eighty-five to
thirty (85,3mt), which determines the population is finite. As instruments of data collection
tables of records, spreadsheets, AutoCad is used, the analysis of the study of soil and
structure calculations were performed, demonstrating the feasibility of the project.
Keywords: Design, Construction Parking.
viii
ÍNDICE GENERAL
pp.
DEDICATORIA iv
AGRADECIMIENTOS v
RESUMEN vi
SUMMARY vii
ÍNDICE DE CONTENIDO viii
ÍNDICE DE ANEXOS x
ÍNDICE DE FIGURAS xi
ÍNDICE CUADROS Y TABLAS xiii
INTRODUCCIÓN 1
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento del Problema de Investigación 3
1.2 Formulación de la Investigación 6
1.3 Objetivos de la Investigación 6
1.3.1 Objetivo General 6
1.3.2 Objetivos Específicos 6
1.4 Justificación de la Investigación 7
1.5 Delimitaciones 8
1.6 Cronograma de actividades 9
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes escritas de la Investigación 11
2.2 Bases Teóricas 15
2.3 Bases Legales 58
2.4 Definición de Términos 59
2.5 Sistema de Variables 62
ix
CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de Investigación 63
3.2 Diseño de Investigación 64
3.3 Población y Muestra 66
3.4 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos 67
CAPITULO IV: PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS
4.1 Situación actual del terreno disponible 69
4.2 Prototipo de la estructura 87
4.3 Comportamiento sísmico 93
4.4 Cálculos estructurales 101
CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones 141
5.2 Recomendaciones 148
BIBLIOGRÄFIA 150
ANEXOS 153
x
ÍNDICE DE ANEXOS
Nº Descripción Pág.
A Planillas de perforación 154
B Ensayos de laboratorio 163
C Perfiles litológicos 178
D Carga de diseño sobre el pórtico nº 2 181
E Esquemas de sistemas de fundación 183
F Topografía modificada 187
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Nº Descripción Pág.
1 Medios de ablación y medios de acumulación 21
2 Forma de la pendiente 25
3 Relación esfuerzo-deformación del concreto armado 35
4 Bajada de Cargas 40
5 Elementos Básicos 40
6 Transmisión de las cargas verticales 41
7 Losa Nervada 43
8 Nomenclatura 43
9 Viga sometida a flexión 44
10 Estructura de Cuatro Pisos 47
11 Sectores en los que se divide el área a construir 56
12 Estructuración de 8x8 [m] 57
13 Fotografía de la zona caso de estudio 65
14 Ubicación de Estudio 70
15 Condiciones del sitio de estudio 71
16 Marco geológico estructural de la zona 73
17 Sección tipo Muro Quebrada 81
18 Plano de ubicación relativa del muro a construir 82
19 Esquema de zanja filtrante granular y Detalle del
geocompuesto
83
20 Vista de la planta alta del diseño conceptual del
estacionamiento
87
21 Vista lateral del diseño conceptual del estacionamiento 88
22 Plano de la Planta Baja del Estacionamiento 89
23 Plano de las salidas del estacionamiento 90
24 Plano de las entradas del estacionamiento 91
Plano del sótano del estacionamiento 92
xii
25 Mapa de Fallas Cuaternarias de Venezuela 94
26 Diseño de la columna 103
27 Diseño de ligaduras de la columna 104
28 Recubrimiento de la Columna 105
29 Diagrama de interacción 109
30 Diseño de las vigas 111
31 Dimensionamiento de las vigas 112
32 Diseño de huella y contrahuella (COVENIN 2245-90) 114
33 Análisis y diseño de la escalera 115
34 Despiece de la escalera 117
35 Diseño del pilote 123
36 Área de la quebrada 126
37 Diseño del cabezal de los pilotes 127
38 Ecuación de momentos y cortes para vigas 129
39 Carga de diseño sobre el pórtico nº 2 130
40 Diagrama de corte y momento (viga de carga de planta baja =
viga de carga de sótano 1)
131
41 Tabla de corte y momento para el cálculo de la losa 132
42 Losas Macizas del Nivel: Planta Baja 133
43 Diseño de la losa maciza 134
44 Configuración de la losa maciza. Fuente: Propia (2014) 135
45 Detalle esquemático de la estructura del pavimento rígido 139
Mecanismo de transmisión de carga y sellado de las juntas 140
xiii
ÍNDICE DE CUADROS
Nº Descripción Pág.
1 Terminología clases de pendientes en términos del
gradiente
24
2 Velocidad de infiltración 28
3 Relación agua/cemento permisible en concreto armado 34
4 Verificación de capacidad de sección 42
5 Acero solicitado por esfuerzo cortante 45
6 Valores de A0 52
7 Forma espectral y factor de corrección 53
8 Identificación de las variables 62
9 Ubicación de los sondeos realizados 74
10 Propiedades geomecánicas de los materiales identificados 77
11 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales, qamd (T/m2)
85
12 Capacidad de carga admisible para asentamientos
elásticos limitados a: 2.50 cm
85
13 Vigas antisísmicas 96
14 Vigas de carga 97
15 Cargas variables 97
16 Cargas permanentes vigas antisísmicas 98
17 Cargas permanentes vigas de carga 98
18 Carga variable columnas 98
19 Total peso de la Estructura (W) 99
20 Periodo de la estructura = (Ta) 99
21 Calculo de Fi (fuerza lateral correspondiente al nivel i) 100
22 Capacidades de carga para pilotes excavados y vaciados 101
23 Datos para el diagrama de iteración para columnas 106
24 Análisis del 1er punto (Compresión pura) 107
xiv
25 Análisis del 3er punto (Falla balanceada) 108
26 Análisis del 5to- punto (flexión pura)) 108
27 Resultados del diagrama de iteración para columnas 109
28 Tablas de la norma para cálculo de vigas 110
29 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales P1
118
30 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales P2
119
31 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales P3
120
32 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales vaciados en sitio
121
33 Capacidad de carga admisible para fundaciones
superficiales
122
34 Capacidad admisible de carga para pilotes excavados y
vaciados en sitio (carga para un pilote)
125
35 Ubicación de las fundaciones 126
36 Datos y materiales para el diseño del cabezal 127
37 Distribución y características de las vigas 130
38 Porcentaje en peso, de material que pasa los Tamices.
Granzón Natural
137
39 Resumen cantidad de vigas sísmicas 144
40 Cantidad y peso de vigas de carga 145
41 Resumen cantidad de columnas y vigas 146
1
INTRODUCCIÓN
El estacionamiento es una consecuencia inevitable del uso del suelo, ya
sea para utilización privada o pública, estos deben ser estudiados en forma
técnica y objetiva. Los vehículos cuando son estacionados en las calles,
empiezan a agotar las plazas desocupadas juntas al brocal, de esta forma
van invadiendo las aceras y otros espacios libres. Pareciera ser más
relevante encontrar un espacio donde estacionarse y no la circulación en las
arterias viales.
La investigación consistirá en recabar información sobre la problemática
del estacionamiento dentro del área urbana. En este caso, el área en estudio
será la Urbanización Los Naranjos, específicamente en la avenida Sur 7,
estado Miranda, donde se encuentra ubicada la Parroquia El Hatillo aledaña
a la Universidad Nueva Esparta sede Los Naranjos, ya que se consideró
como un área neurálgica debido al alto índice de problemas que presenta el
estudiantado de esta sede, los cuales, hasta ahora se estacionan en el
espacio que encuentren, y como consecuencia logran colapsar el tránsito.
Otra de las necesidades de los estacionamientos, se basa en el alto
índice de delitos de robos y hurtos en los vehículos de estos estudiantes. Es
importante destacar que en esta universidad se imparten tres (3) turnos de
clases, lo que demuestra la necesidad de esta estructura como mínimo de
6am a 10pm, de lunes a viernes.
La metodología empleada consistió en revisar tanto bibliografía como
trabajos anteriores referentes a este tema, con apoyo del trabajo de campo.
Con base en la delimitación de la zona en estudio y su ubicación.
Posteriormente, a los datos obtenidos en el trabajo de campo, se procedió a
estudiar el resultado del estudio de suelo, para así poder realizar el diseño y
cálculos necesarios de la estructura del estacionamiento en el área de la
2
Parroquia El Hatillo de la urbanización Los Naranjos aledaña a la Universidad
Nueva Esparta.
El trabajo se clasificó en cinco (5) capítulos.
El Capítulo I, en este se presenta el desarrollo de la problemática actual
en la que se evidencia la necesidad de esta edificación, igualmente se
establecen los objetivos de la investigación, la justificación y delimitación.
El Capítulo II: concerniente al marco teórico, en el cual se plasma la
sustentación bibliográfica de este trabajo, dentro de estas se destacan: Los
antecedentes de la investigación, las bases teóricas, las bases legales y el
glosario de términos básicos.
El Capítulo III: Marco Metodológico, en este se expresen los aspectos
que demuestran que las normas APA de la Universidad Nueva Esparta, se
respetaron en el desarrollo de este Trabajo especial de Grado.
El Capítulo IV: Procedimiento y Análisis de los Resultados, en este se
presentan los resultados tanto del estudio de suelo como de los cálculos y
planos para el diseño del estacionamiento para la Universidad Nueva
Esparta.
El Capítulo V: Conclusiones y recomendaciones, en este se presentan
las conclusiones de la investigación demostrando el cumplimiento de los
objetivos específicos establecidos.
Por último como complemento de la fundamentación de esta
investigación, se presenta la lista de las referencias bibliográficas y los
anexos.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema
Para todo ser humano es necesario contar con garantías que aseguren la
custodia e integridad de su vida como de sus activos o patrimonio, y es
precisamente lo que un estacionamiento para la comunidad estudiantil de la
Universidad Nueva Esparta representaría. Particularmente en el Municipio El Hatillo
del estado Miranda, la cantidad de robos y hurtos de vehículos, así como los
secuestros express, son delitos que mantienen con preocupación a la colectividad
de esta zona.
Actualmente, la Universidad Nueva Esparta ubicada en la Parroquia El Hatillo,
cuenta con un estacionamiento de ciento cincuenta (150) puestos, que en su
mayoría están asignados al personal directivo y a los profesores, la capacidad de
este no cubre las necesidades de toda la población de esta casa de estudios, el
problema radica en que no hay espacio para que los docentes, estudiantes,
personal administrativo, obreros y visitantes puedan estacionas sus vehículos, lo
que representa incomodidad y riesgo de perder sus vehículos.
Cotidianamente en esta universidad, se escuchan casos de los siniestros tales
como robo de autos, motos, atracos, debido a la inseguridad y falta de
estacionamiento para la sede Los Naranjos, vale destacar que además se suma el
remolque de los vehículos por parte de agentes del Instituto Nacional de Tránsito
Terrestre, los cuales se fundamentan en las molestias causadas a la comunidad,
debido a los vehículos estacionados a los lados de la urbanización, lo que dificulta la
libre circulación vehicular. Por lo que se observa que el congestionamiento causado
4
por el exceso vehicular verdaderamente representa una molestia para la comunidad
de la urbanización Los Naranjos.
Por otra parte toda esta situación colabora en la pérdida de concentración de
los estudiantes al recibir sus clases o en el momento de presentar alguna
evaluación porque parte de su atención está puesta en el temor de lo que puede
sucederle a sus autos, se debe acotar lo costoso de estas unidades y lo difícil de
reponer, es conocido a nivel nacional todas la dificultades que significa el poder
comprar o reparar un auto en la actualidad.
Al respecto, es necesario acotar que la demanda estudiantil en la Universidad
Nueva Esparta sede Los Naranjos, creció de una forma inesperada, desde un
principio la sede Los Naranjos se creó para impartir clases en tres (3) turnos en seis
escuelas, siendo la cantidad de estudiantes menor a la cantidad actual en aulas, lo
que representa que la molestia causada a la zona debido al números de vehículos
estacionados en los laterales de la calle, es diario y desde las 7am hasta las 9:45pm
de lunes a viernes.
En ocasiones, los estudiantes llegan tarde a las clases por que demoran tiempo
buscando donde estacionarse, se han presentado casos peores en los cuales donde
por han sido víctimas del robo de sus vehículos, circunstancia que trae consigo
varios otros problemas como lo es el miedo a seguir asistiendo a la Universidad,
esto sin contar con todas las molestias y frustraciones que representa este delito en
el que también se pone en riesgo la vida de los estudiantes. Como puede
observarse las condiciones no son las ideales para que un alumno pueda
concentrarse en el aula.
Las teorías de la necesidad de Abraham Maslow (citado por Chiavenato
(2005)), explican claramente que la seguridad se encuentra en el segundo escalón
de las necesidades básicas que un individuo requiere para su eficiente desempeño,
lo que en esta situación de riesgo no es posible para el estudiantado de la
Universidad Nueva Esparta, por lo tanto se debe solucionar la falta de un
5
estacionamiento seguro para esta población, que brinde seguridad para los
estudiantes como para sus vehículos.
Entrando ya en obras civiles que es lo que representa la fundamentación de la
propuesta la cual debe contemplar desde el diseño, cálculos y estimaciones
necesarios para la construcción de toda estructura, incluso hasta su comportamiento
sísmico, es decir todos los factores a tomar en cuenta ante la construcción de una
obra como lo es el estacionamiento para la comunidad estudiantil de la Universidad
Nueva Esparta.
Para el diseño de este proyecto, primero se requiere de la disponibilidad del
área donde se pueda construir y en consecuencia conocer la dimensión del terreno,
al respecto la parroquia de los Naranjos está dispuesta a conceder, igualmente se
necesitan los estudios de suelo, los cuales según fuente directa de la Directora de la
Escuela de Ingeniería Civil, la Universidad Nueva Esparta los tiene y podría facilitar
para la consecución de este Trabajo de Grado.
Otro paso consiste en el diseño del estacionamiento, es decir, del prototipo
para lo cual primeramente se deberá realizar el sondeo de la demanda a cubrir, es
decir se tiene que hacer un estudio para conocer la cantidad de autos que
representa el parque automotor de la comunidad estudiantil de esta casa de
estudios.
Solo después de esto y en consonancia con el estudio de suelo, se realizaran
los bocetos para el diseño de la estructura, para así poder calcular los componentes
de la estructura tales como: las cimentaciones, la losa de fundación, los pórticos,
vigas, columnas entre otros y en consecuencia estimar los análisis de precios
unitarios y el presupuesto de la obra.
Como se puede observar no es tarea sencilla, pero fundamentado en la
necesidad de esta estructura y el significado de la misma para la población de
trabajadores y estudiantes de esta majestuosa casa de estudios es necesario
realizar todos los esfuerzos necesarios. En resumen la problemática de esta
6
investigación consiste en presentar una propuesta factible para la construcción de
un estacionamiento para la parroquia El Hatillo de la urbanización Los Naranjos de
la Universidad Nueva Esparta sede Los Naranjos.
1.2 Formulación de la Investigación
Con base a la problemática planteada se formulan las siguientes interrogantes:
¿La construcción de un estacionamiento en la Parroquia El Hatillo de la
Urbanización Los Naranjo aledaña a la Universidad Nueva Esparta Sede Los
Naranjos, resolverá la problemática planteada?
¿Cuáles serán los resultados de las investigaciones preliminares como lo son
las mediciones y la obtención de los estudios de suelo?
¿Cuál será el diseño prototipo de la estructura del estacionamiento a proponer?
¿Cuál será el comportamiento sísmico del estacionamiento a proponer?
¿Qué resultado se obtendrá al calcular la estructura y comportamiento sísmico
del estacionamiento a proponer?
1.3 Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General
Diseñar una propuesta para la construcción de un estacionamiento en la
Avenida Sur 7 de la Urbanización Los Naranjos Parroquia El Hatillo, Miranda.
1.3.2 Objetivos específicos
1. Diagnosticar la situación actual del terreno disponible para la edificación del
estacionamiento a través de las mediciones y la obtención de los estudios de
suelo.
2. Diseñar el prototipo de la estructura del estacionamiento a proponer.
3. Determinar el comportamiento sísmico del estacionamiento a proponer.
7
4. Calcular la estructura y del estacionamiento a proponer.
1.4 Justificación de la Investigación
Toda investigación que se realice con la finalidad de solventar o solucionar un
problema social u organizacional es justificable en virtud el proyecto para la
construcción de un estacionamiento para la Parroquia El Hatillo aledaña a la
Universidad Nueva Esparta beneficia a esta comunidad y todos sus familiares, los
cuales requieren protección para todos los que requieran el servicio del
estacionamiento, es decir el personal docente, estudiantes, personal administrativo,
obreros y visitantes. La propuesta para la construcción de un estacionamiento para
el estudiantado de la Universidad Nueva Esparta, como se puede advertir
representa una solución a la problemática planteada lo que cada día es de mayor
necesidad en esta universidad. De lograrse esta propuesta los beneficios serían
muy numerosos, además que la inversión puede recuperarse con el cobro del
estacionamiento a los usuarios.
Todo servicio estudiantil debe brindar la mínima seguridad a los estudiantes
que dentro de la institución se desarrollen o cursen carreras profesionales. En virtud
de lo expuesto esta investigación beneficia a la comunidad educativa la cual podrá
impartir sus clases con tranquilidad contando con alumnos concentrados y así
podrán medir la real capacidad de enseñanza que tienen.
Por otra parte la comunidad de la Universidad Nueva Esparta que hoy trabaja o
estudia en la sede Los Naranjos y que poseen automóviles son los mayores
beneficiados con este proyecto debido que actualmente son los que corren riesgos
al dejar sus autos en la calle.
Para la Universidad Nueva Esparta sede Los Naranjos, este proyecto es de
gran beneficio primeramente porque contará con un edificio que mejora su
estructura y los servicios que hasta ahora presta, lo que se traducirá en mayor
8
cantidad de estudiantes inscritos y por supuesto de mayor prestigio al graduar
mayor cantidad de profesionales.
Particularmente para la Escuela de Ingeniería Civil, este proyecto se justifica
debido que representa parte de la eficiencia en las clases y conocimientos
impartidos, además que le podrá servir como fuente o motivo para el desarrollo de
otras líneas de investigación relacionadas con la temática planteada en esta
investigación.
Particularmente para los autores, este proyecto de investigación, representa un
reto, el cual colabora en lograr una solución a un problema vivido o real a través de
la aplicación de parte de los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería
Civil en la Universidad Nueva Esparta.
1.5 Delimitaciones
En la práctica esta investigación se delimita en realizar el diseño conceptual,
planos y cálculos necesarios para la construcción de un estacionamiento para la
urbanización Los Naranjos del Municipio El Hatillo aledaña a la Universidad Nueva
Esparta sede Los Naranjos, estos cálculos deben desarrollarse de acuerdo a los
lineamientos establecidos en las normas venezolanas COVENIN 1753 – 2001,
Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones. Análisis y Diseño y COVENIN
1756: 1998, Edificaciones Sismo resistentes.
Delimitación Temporal: esta investigación se delimita desde agosto de 2013
hasta agosto 2014, es decir: cuatro (4) trimestres.
Delimitación Temática: radica en aspectos inherentes a la construcción de un
estacionamiento, por lo que aborda aspectos obligatorios en las construcciones de
obras civiles en Venezuela para este tipo de estructuras, desde la importancia del
estudio de suelos, fundaciones, losa de fundación, vigas, columnas, entre pisos,
cargas vivas y muertas, hasta la resistencia sísmica.
9
Delimitación Geográfica: esta investigación se delimita en la avenida Sur 7 de la
urbanización Los Naranjos, Parroquia El Hatillo, aledaña a la Universidad Nueva
Esparta, donde se propone la ejecución de la obra.
1.6 Cronograma de Actividades
A continuación se presenta el cuadro 1, el cual resume las actividades a realizar
para lograr el cumplimiento de este Trabajo de Grado.
ACTIVIDADES 2013 Meses 2014
ag se oc no di en fe ma ab ma ju jul
Definición del tema de investigación
Diagnóstico de la situación actual
Redacción de problema de investigación
Establecer los objetivos de la investigación
Redactar la justificación y delimitación de la instigación.
Recolectar información bibliográfica sobre el tema
Investigar otros Trabajo de Grado relacionados
Ordenar la información recolectada
Tipear la información
Investigar las normas COVENIN sobre el tema
Presentar el capítulo II para evaluación
Realizar la definición de los términos básicos
Identificar los espetos metodológicos de la investigación
Definir el diseño y tipo de la investigación
Redactar las técnicas e instrumentos de recolección
Realizar las modificaciones solicitadas
10
Estudio de posibles soluciones estructurales
Realizar las mediciones del terreno
Diseño de planos
Cálculos de la estructura, losas, columnas, vigas etc
Realizar las modificaciones solicitadas
Calcular el costo de la obra
Redactar el capítulo V
Redactar las conclusiones y recomendaciones
Presentación de informe final Fuente: Propia (2014)
11
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Investigación
Los antecedentes de la investigación, representan parte de la fundamentación
teórica de toda investigación científica, los cuales están conformados por trabajos
previos, al respecto se presentan cinco (5) Trabajos de Grado de Ingeniería Civil de
diferentes universidades, los cuales tienen relación con la presente investigación.
Viloria y Mata (2006). Trabajo de Grado: “Análisis comparativo técnico
económico de una estructura aporticada regular de acero en relación con uno
de concreto armado para la obtención de un factor de costo como indicador
de factibilidad”, realizado para optar por el titulo Ingeniero Civil en la Universidad
Santa María.
Esta investigación tuvo como objetivo general: Realizar la comparación
económica de una estructura de cuatro pisos de altura, diseñado en acero
estructural y luego en concreto armado, bajo la normativa COVENIN 1756-98 REV
2001; para la obtención de un factor de costo utilizando el Manual de Data
Construcciones, para luego identificar cual estructura tiene mayor factibilidad
económica al momento de su ejecución.
La esencia de éste estudio es la comparación de dos tipos de estructuras , una
en Acero y la otra en Concreto Armado, diseñadas bajo normas (COVENIN 1756-
98), con la finalidad de obtener un indicador costo, usando el Manual de Costos de
Data Construcción para el estudio económico de las diferentes variables que
intervienen en la elaboración, construcción de la estructura.
12
El aporte de este Trabajo de Grado consiste en la metodología para seleccionar
que tipo de estructura es la más adecuada ante los resultados de los estudios de
suelo y el costo de la obra.
Da Silva (2010). Trabajo de Grado: “Estudio comparativo del
comportamiento de las estructuras de acero ahogadas en masas de concreto,
en relación al concreto armado convencional”, realizado para optar al título de
Ingeniero Civil otorgado en la Universidad Central de Venezuela.
Cuyos objetivos específicos fueron los siguientes: a) Demostrar, de manera
teórica, que el acero embutido total o parcialmente en concreto, proporciona a la
estructura mayor rigidez, además mayor capacidad para soportar la carga, b)
Verificar prácticamente, que la ganancia de resistencia en las Estructuras de acero
ahogadas en una masa de concreto, no afecta el desarrollo de la construcción c)
Comparar el comportamiento de las estructuras de acero ahogadas en masas de
concreto, en relación al concreto armado convencional.
Este trabajo se basó en determinar qué tipo de estructura es más conveniente
en las edificaciones, ya en estos días impera la necesidad de construcciones a
bajos precios y de durabilidad, que puedan soportar los estragos de la naturaleza y
de los años, para poder llegar a las conclusiones se analizaron diferentes aspectos
que deben proyectarse y contemplarse en el momento de realizar un diseño
constructivo, dentro de estas características se compararon no solo los precios, sino
la resistencia al peso, lluvias, resistencias sísmicas entre otras, por otra parte se
observó la diferencia de fisuras entre una estructura y la otra.
Los resultados indicaron que las estructuras en acero ahogadas en concreto
son más costosas, este resultado puede observarse a priori si no se toma en cuenta
la cantidad de años de vida útil y resistencia que contienen las estructuras en acero
ahogadas en concreto.
13
El aporte del trabajo de Da Silva (2010), consistió en los factores claves para el
diseño del concreto en este tipo de edificaciones, como son las fundaciones,
columnas, vigas, nivel sismoresistente y las especificaciones de los materiales.
Mesa (2010). Trabajo Especial de Grado: “Revisión de la Norma de
Edificaciones Sismorresistentes COVENIN 1756-2001, aplicada a estructuras
de acero, y su incidencia económica en el sector construcción” presentado
para optar al título de Ingeniero Civil otorgado por la Universidad Alejandro de
Humboldt.
El objetivo principal de este trabajo fue revisar la documentación de la nueva
Norma del 2001 con respecto a la anterior del año 1986. Para precisar cambios y
su influencia en los costos de las edificaciones, utilizando las herramientas de
software actuales más avanzadas como lo son SAP2000 y ETABS, que además de
hacer notar la similitudes de ambas, también se establece una serie de
comparaciones que ayudan a establecer los cambios a lo que se ha sometido la
nueva Norma sismoresistente. Utilizando como parámetro de comparación una
edificación de estructura de acero, de geometría regular y de una altura común para
edificaciones de ciudad.
El aporte de esta investigación se basó los cálculos y especificaciones
sismorresistentes lo que es un factor determinante en la construcción de los
estacionamientos, tanto de estructuras metálicas como de concreto.
Alexis Sánchez (2012), Trabajo Especial de Grado: “Estudio de los métodos
que permitan la rehabilitación del sistema estructural del área de
estacionamiento del hospital José María Vargas. Estado Vargas. Trabajo de
Grado presentado para optar al título de Ingeniero Civil otorgado por la Universidad
Santa María
La presente investigación planteó realizar un estudio para conocer los métodos
más apropiados para lograr la rehabilitación del sistema estructural del área de
estacionamiento del Hospital José María Vargas, ubicado en el Estado Vargas. La
14
problemática se centró en los daños causados en el área por causa de
asentamientos y la corrosión. Como objetivos específicos se formularon los
siguientes: a) Diagnosticar la situación del sistema estructural en el estacionamiento
del Hospital Doctor José María Vargas del Municipio Vargas. b) Determinar las
pruebas para la aplicación de mantenimiento que represente una posible solución
para la rehabilitación del estacionamiento y c) Investigar con cuales aditivos
representan una solución aplicable al caso de estudio. Para este logro se
consultaron diferentes fuentes bibliográficas. Esta investigación se enmarcó dentro
de los estudios del tipo exploratorio y correlacional con apoyo de una investigación de
campo y bibliográfica, con un nivel descriptivo. Las conclusiones se observa que: el
uso de materiales de baja calidad, la corrosión ha deteriorado parte de la estructura,
en la que se observan importante cantidad de paredes, muros, vigas y columnas,
con fisuras, que requieren con prontitud mantenimiento y restructuración.
El aporte de esta investigación a la presente, consistió en las mediciones y los
cálculos realizados para la rehabilitación del estacionamiento, tales como deterioro
de las losas, perdida del concreto, así como conocer los motivos de las fallas
observadas y en consecuencia evitar esta en la propuesta a realizar, en conclusión
el origen de estas patologías se debieron a fallas en el cálculo de las cargas para
determinar la resistencia del concreto.
Bautista (2013), Trabajo Especial de Grado: “Evaluación de las patologías
que presenta el estacionamiento del edificio sede de Seguros Caracas ubicado
en la avenida Francisco de Miranda, Caracas” presentado para optar al título de
Ingeniero Civil otorgado por el Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”.
Esta investigación determinó la importancia de la precisión de los cálculos y los
materiales los cuales deben apegarse al diseño. Demuestra diferentes aspectos que
han ocasionado el colapso de tres (3) pisos de esta estructura. Como objetivos
específicos estableció: 1) Diagnosticar la situación actual del estacionamiento del
edificio de Seguros Caracas, 2) Investigar las posibles soluciones aplicables para la
reparación del estacionamiento del edificio sede de Seguros Caracas y 3) Presentar
15
una propuesta viable con la finalidad de determinar la factibilidad técnica y
económica para la reparación del edificio sede de Seguros Caracas.
El aporte de la investigación de Bautista (2013), para la presente investigación,
consistió en los aspectos que deben tomarse en cuenta para asegurar o preservar la
vida útil de las obras civiles, específicamente la del estacionamiento del edificio
sede de Seguros Caracas ubicado en la avenida Francisco de Miranda.
2.2 Bases Teóricas
Según Bavaresco (2006) las bases teóricas tiene que ver con las teorías que
brindan al investigador el apoyo inicial dentro del conocimiento del objeto de estudio,
es decir, cada problema posee algún referente teórico, lo que indica, que el
investigador no puede hacer abstracción por el desconocimiento, salvo que sus
estudios se soporten en investigaciones puras o bien exploratorias.
Ahora bien, en los enfoques descriptivos, documentales, predictivos u otros
donde la existencia de marcos referenciales son fundamentales y los cuales animan
al investigador a buscar conexión con las teorías precedentes o bien a la búsqueda
de nuevas teorías como producto del nuevo conocimiento. Con base a esta premisa
se determina que las bases teóricas representa la fundamentación teórica de la
investigación que se está desarrollando.
2.2.1 Estudios de Suelo
De acuerdo con Barrera (2008), el estudio del comportamiento de los suelos, ha
sido objeto de numerosos trabajos de investigación en las últimas décadas debido a
las dificultades para la aplicación de la mecánica de suelos tradicional a los
problemas geotécnicos que se plantean en este tipo de material. A pesar de los
trabajos publicados sobre este tema, aún falta información sobre diversos aspectos
de estos materiales que pueda contribuir a un mejor entendimiento del
comportamiento que presentan estos suelos frente a cambios de esfuerzos y de
16
succión. En el presente trabajo se ilustra una recopilación de los aspectos
principales sobre el comportamiento de los Suelos no Saturados, comenzando por
estudiar la naturaleza de estos suelos, continuando con los cambios de humedad y
el estado de esfuerzo al que se ve sometido, también se describen las principales
técnicas para la determinación de la succión y sus componentes y, por último, una
revisión del comportamiento esfuerzo–deformación, principalmente en lo referente a
los aspectos asociados con la variación de la succión.
De acuerdo a este autor, es necesario conocer la importancia de la Mecánica
de Suelos para el diseño de las obras de ingeniería, con ello contribuir a mejorar la
seguridad, calidad, modernidad, confiabilidad y eficiencia de la infraestructura de
manera sustancial y reducir los costos de mantenimiento de las grandes obras del
transporte ya existentes en nuestro país y optimizar los trabajos necesarios para el
proyecto y construcción de nuevas obras, tomando en consideración los impactos
en la sociedad y en el medio ambiente.
Al respecto Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999), explica que los estudios de
suelos pueden perseguir distintos objetivos tales como:
Caracterización y reconocimiento de los suelos de un área determinada.
Relevamiento cartográfico de los suelos de un área dada.
Determinación de la aptitud para diferentes usos y/o manejos del suelo, tanto
agropecuarios como ingenieriles, recreativos, urbanos, etc.
Determinación de la necesidad y de las medidas para la conservación y
recuperación de los suelos.
Determinación y diagnóstico de deficiencias edáficas de naturaleza física,
química, físico química o biológica relacionadas con problemas de producción
(impedancias mecánicas, excesiva o baja retención de agua, acidez o
alcalinidad excesiva, necesidad de fertilizantes, etc.).
El estudio de suelos es una operación que debe sujetarse a ciertas normas
básicas a fin de asegurar la certeza, precisión y confiabilidad de la información
recogida, de los resultados obtenidos, del diagnóstico emitido y de las
17
recomendaciones formuladas. Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999). Explican que no
es recomendable entonces, especialmente en áreas desconocidas y con escasos
antecedentes, realizar estudios demasiados someros del suelo, por ejemplo un
estudio morfológico poco preciso no completado con análisis de laboratorio o
estudiar sólo el perfil del suelo sin ubicarlo en y sin establecer sus relaciones con las
diferentes formas del paisaje o realizar recomendaciones basadas en la información
de laboratorio de análisis realizados sobre muestras extraídas sin tomar en cuenta
la naturaleza morfológica del suelo, su relación con el paisaje y su representatividad
geográfica.
Por estas razones la planificación de los estudios de suelos debe considerar una
serie de etapas secuenciales, de las cuales se destacan entre las más importantes,
las siguientes:
a) Búsqueda, recopilación, estudio y análisis de los antecedentes
De acuerdo con Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999), el estudio analítico que
comprenderá las siguientes fases:
Fase de campo: Estudio de las unidades paisajísticas y Estudio morfológico y
descriptivo del perfil.
Fase de laboratorio: Estudio de las propiedades físicas, químicas, físico
químicas y eventualmente estudios mineralógicos y micromorfológicos.
Fase de gabinete:
1. Clasificación taxonómica.
2. Determinación de la aptitud.
3. Síntesis final que permitirá emitir el diagnóstico buscado y las
correspondientes recomendaciones.
b) Búsqueda y recopilación de antecedentes
De acuerdo con García, (2006), esta es la primera etapa en todo estudio de
suelos y es de gran importancia porque permite conocer todos los estudios previos
de interés que pudieran existir sobre el área así como toda la documentación
cartográfica disponible. Su importancia radica especialmente en que la naturaleza y
18
calidad de la información y documentación existente puede ser determinante en la
metodología a aplicar en el estudio y de la necesidad y/o intensidad de las tareas a
desarrollar en las etapas subsiguientes.
Ese autor asegura que interesa en particular revisar si existen estudios de
suelos previos, cual es su nivel de intensidad, el grado de adaptación o en qué
medida cubren los objetivos de nuestro estudio. Un estudio de suelos es en general
el documento de síntesis más importante sobre otras características físicas y
biológicas del espacio geográfico en estudio. Su existencia o no determinará el
grado o intensidad que es necesario imprimir a nuestro estudio a fin de cumplir con
el o los objetivos del mismo.
Según García, (2006), si no existieran estudios de suelos o éstos fueran muy
generalizados, es necesario revisar la posible existencia de estudios de otra
naturaleza del área, especialmente los relacionados con los factores de formación
de suelos, otros recursos naturales y la infraestructura del área tales como
geológicos, geomorfológicos, climáticos, fitogeográficos, hidrográficos, actividades
económicas, servicios, etc. Esta información es muy importante tanto para el estudio
edafológico como para el diagnóstico y las recomendaciones a formular. Entre la
documentación de base cartográfica a buscar tienen especial importancia la
proveniente de sensores remotos (imágenes satelitales, fotografías aéreas, etc.),
planos topográficos tanto planimétricos como planialtimétricos, cartas de la red vial,
hidrográfica, etc. y mapas de los restantes recursos naturales (geológicos, de
vegetación, climáticos, etc.).
La documentación anterior debe ser analizada en relación a su grado de detalle,
calidad, escalas y grado de adecuación para el estudio a emprender. Ella puede ser
definitoria en cuanto a la metodología a utilizar. La existencia de estudios o
antecedentes, especialmente si se trata de estudios de suelos semidetallados o
detallados, puede ser determinante para obviar algunas de las etapas anteriormente
señaladas.
19
García, (2006), la existencia de documentación cartográfica de base será
determinante en la metodología del estudio y en la intensidad del trabajo de campo
a realizar. Este se incrementará sucesivamente en la medida en que no se disponga
por ejemplo de fotografías aéreas, imágenes satelitales, planos planialtimétricos,
etc. o que la escala y/o calidad de las mismas sea más deficiente. Por ejemplo, las
tareas de campo se verán sensiblemente reducidas si contamos con fotografías
aéreas de buena calidad - verticales, con cubrimiento estereoscópico, de escala
adecuada al estudio a realizar -, en relación a si sólo contamos con un plano
catastral.
En el primer caso, el estudio de fotointerpretación con su correspondiente
chequeo de campo permitirá la segregación o distinción de áreas uniformes dentro
del paisaje total por la mayor convergencia de similares condiciones de clima,
vegetación, relieve, material original y uso de la tierra, factores determinantes de la
naturaleza y distribución de los suelos, elementos todos posibles de identificar
mediante la lectura y fotointerpretación.
Según García, (2006), en cambio el no contar con esta documentación obligará
a un intenso trabajo de campo a fin de diferenciar o fragmentar el espacio total en
áreas más uniformes.
c) Exploración inicial rápida de campo
Explica Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999), que la exploración inicial de campo,
según sea la metodología seguida en el estudio, permite la constatación y/o la
diferenciación de áreas uniformes dentro del sector estudiado (potrero, finca, zona,
región), a fin de seleccionar de la manera más precisa posible el emplazamiento del
o de los perfiles de suelo a estudiar. Estos perfiles deben ser representativos de la
situación o del ambiente que se desea definir.
Este autor asegura que en el caso en que se trabaje con fotografías aéreas o
imágenes satelitales esta exploración inicial tiene por objeto chequear si los
resultados de la fotointerpretación o del procesamiento de las bandas espectrales se
20
correlacionan con la "verdad de campo", a fin de realizar los ajustes que
correspondan.
De acuerdo con Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999), cuando no se dispone de
documentación cartográfica de base que ayude a la diferenciación de áreas más
homogéneas, esta tarea debe realizarse completamente en el campo. Para ello el
sector estudiado debe ser explorado por sus principales vías de acceso terrestre,
debiéndose recurrir a picadas en el caso de no contarse con adecuadas vías de
penetración terrestre e incluso se puede plantear la necesidad de un reconocimiento
desde el aire.
Se recomienda que esta exploración se realice en sentido normal a las
pendientes dominantes y a la red de drenaje. En esta exploración deben
reconocerse y diferenciarse las principales unidades fisiográficas (áreas
homogéneas determinadas por la convergencia de similares condiciones de clima,
vegetación, relieve, material original uso de la tierra, etc.), del sector en estudio.
Completada esta etapa se está en condiciones de abordar las siguientes etapas del
estudio.
d) Estudio analítico - Fase de campo
Según Brady, N. C. and Weil, R. R. (1999), el emplazamiento elegido para el
estudio del perfil del suelo debe ser representativo de la situación que se propone
definir, de allí la importancia de una exploración preliminar con la ayuda de la pala
barreno, a los fines de constatar que existe una armonía coherente entre los
distintos elementos del paisaje definidos en la etapa anterior (vegetación, relieve,
estado de los cultivos, materiales originales, etc.), y los suelos. Esta armonía es
determinada a menudo sólo después de haber establecido comparaciones con
situaciones vecinas.
Es entonces útil tener una visión de conjunto del área a estudiar, antes de
determinar de manera precisa el emplazamiento de cada perfil.
21
e) Forma del terreno. García (2006), explica que las distintas geoformas o
unidades geomorfológicas de la tierra se describen con los términos que nos
proporciona la geomorfología. Esta ciencia describe y diferencia distintos medios y
tipos de paisajes, según los agentes y procesos geomórficos que los originaron.
Se diferencian así en un primer nivel de generalización los medios de ablación
de los medios de acumulación (Figura siguiente). Entre los primeros, que
corresponden a los medios de erosión, se reconocen las montañas, colinas, lomas,
altiplanicies, etc. Entre los medios de acumulación, que corresponden a los paisajes
hacia donde son transportados y depositados, por distintos agentes, los materiales
provenientes de los medios de ablación. De acuerdo con Brady, N. C. and Weil, R.
R. (1999), Los principales tipos que se reconocen son las planicies aluviales,
planicies eólicas, valles fluviales, piedemontes, planicies glaciares, entre otras.
Figura 1 Medios de ablación y medios de acumulación
Fuente: Brady (1999)
Dentro de cada uno de estos tipos pueden reconocerse subtipos como planicies
aluviales de desborde, de explayamiento, deltaica, abanicos y conos aluviales,
planicies loésicas, campos de arena, entre otros.
22
f) Relieve. Expone Brady (1999), que el relieve implica elevaciones relativas y
se define como las elevaciones o desigualdades de la superficie del terreno
considerado colectivamente. El microrelieve se refiere a las deferencias de pequeña
escala dentro del relieve general. El relieve influye en la formación del suelo, en
primer lugar por su efecto sobre el drenaje, el escurrimiento y la erosión y
secundariamente a través de las variaciones en la exposición al sol y al viento y en
el movimiento del aire.
Teóricamente se considera, que el agua que cae sobre la superficie de un suelo
permeable, perfectamente a nivel, penetra en él hasta saturarlo o sellarlo para luego
colectarse en su superficie y formar un manto. De esta forma, el agua de lluvia se
colecta en las depresiones, y penetra más o menos rápidamente según la
naturaleza del suelo, mientras que el exceso escurre. Debido al escurrimiento, los
suelos situados en pendientes fuertes reciben menos agua que el promedio,
mientras que los situados en depresiones reciben más (Figura 2, de la pp.23).
Se reconocen cuatro clases generales de relieve según Brady (1999):
1. Normal: Tierras altas con inclinación y escurrimiento medio. Hay
equilibrio entre la infiltración y el escurrimiento. Bajo vegetación nativa
sólo la erosión natural ocurre.
2. Subnormal: Tierras llanas con escurrimiento lento y muy lento. Si la
permeabilidad del suelo lo permite, la infiltración domina sobre el
escurrimiento. Esta infiltración aumentada puede favorecer la
formación de horizontes iluviales arcillosos poco permeables y capas
freáticas cercanas a la superficie.
3. Excesivo: Colinas y tierras altas con escurrimiento rápido y muy
rápido. La infiltración es escasa. La erosión es mayor que en los
relieves normales. La erosión, la infiltración reducida y la escasez de
vegetación por la menor humedad, determinan un menor desarrollo del
perfil que en los relieves normales. Los procesos geomórficos de
erosión dominan sobre los de desarrollo edáfico.
23
4. Cóncavo o Chato: Tierras llanas y/o deprimidas con poco o ningún
escurrimiento, con exceso de agua todo el tiempo o la mayor parte de
él y sin erosión natural. Se retiene el agua que cae sobre el lugar más
la que proviene de los terrenos altos adyacentes.
g) Pendiente
De acuerdo con García (2006), en el estudio y descripción de los suelos, la
pendiente debe ser analizada no sólo por sus relaciones con la evolución y
distribución de los suelos, sino que deben considerarse también sus relaciones con
el uso y manejo probable o actual del suelo tales como: proporción y cantidad del
escurrimiento; riesgo de erosión; uso de la maquinaria agrícola; traficabilidad;
sistemas de riego; entre otras. La pendiente es una parte integral de cualquier suelo
en su condición de cuerpo natural. Las pendientes pueden ser simples si tienen una
sola dirección o sentido dominantes y complejas cuando tienen varios sentidos. Las
pendientes se definen por el gradiente, la complejidad, la forma, el largo y la
exposición.
1. El gradiente: es la inclinación (desnivel) de la superficie del suelo con
respecto a la horizontal. Es medida generalmente en los estudios de
suelos con un nivel de mano o clinómetro. La diferencia de elevación
entre dos puntos es expresada como porcentaje de la distancia entre
dichos puntos. Si la diferencia en elevación es de 1 metro sobre una
distancia horizontal de 100 metros, el gradiente de la pendiente es del
1%. También puede ser expresada por el ángulo que forma con la
horizontal.
2. La complejidad: se refiere a la forma de la superficie a la escala de la
unidad delimitada o considerada. En muchos casos las propiedades
intrínsecas de los suelos están más relacionadas a la complejidad de
las pendientes que al gradiente. La tabla siguiente es una guía
terminológica para varias clases de pendientes definidas en términos
del gradiente y de la complejidad.
24
Clases Límites de
gradientes
Simples Complejas Límite
inferior
Límite
Superior
A nivel o casi a nivel A nivel o casi a nivel 0 3
Muy suavemente y
suavemente inclinado
Ligeramente ondulado y
ondulado
1 8
Inclinado y
fuertemente inclinado
Fuertemente ondulado 4 16
Moderadamente
escarpado
Colinado 10 30
Escarpado Quebrado 20 60
Muy escarpado Muy quebrado ˃45
Cuadro 1. Terminología clases de pendientes en términos del gradiente Fuente: Brady (1999)
Los casos en que se requiera un mayor detalle que el que proporciona la tabla,
pueden subdividirse, por ejemplo las clases de pendiente del 0-1% y del 1-3%,
pueden designarse como "a nivel " y "casi a nivel", respectivamente.
1. La longitud: tiene considerable influencia sobre el escurrimiento y el
riesgo potencial de erosión hídrica. Pueden usarse los términos como
pendientes cortas o largas para describir este aspecto. Estos son
términos relativos aplicables a una región fisiográfica dada. Una
pendiente puede ser corta en una región y larga en otra.
2. La exposición: es la dirección hacia la cual la superficie del suelo se
enfrenta. Se utilizan los puntos cardinales para su descripción, tales
como este, noroeste, sudeste, etc. La exposición puede afectar la
temperatura del suelo, la evapotranspiración, y los vientos que recibe.
25
3. La forma: de la pendiente es la forma que presenta su contorno a lo
largo de la misma. Ella puede ser definida como recta, cóncava o
convexa (Figura 2).
Figura 2 Forma de la pendiente
Fuente: Brady (1999)
h) Drenaje del suelo
Según Barrera (2008), cuando se examinan diferentes países o condiciones
regionales, edad de los proyectos las diferencias en geometría de la estructura de
los firmes, condiciones ambientales o terrenos de apoyo son lógicamente muy
grandes, por lo tanto Las bases permeables deben asegurar la evacuación rápida
de la infiltración que procede del propio pavimento, a fin de evitar su saturación.
. Explica Brady (1999), que se entiende por drenaje del suelo la rapidez y
facilidad con que el agua que se adiciona se elimina del suelo, especialmente por
escurrimiento superficial y por percolación a través del suelo hacia los espacios
profundos. Además la evapotranspiración contribuye a las pérdidas de agua. El
drenaje como condición del suelo, se refiere a la frecuencia y duración de los
períodos durante los cuales el suelo no está saturado total o parcialmente. Aunque
estas condiciones pueden medirse con precisión, el edafólogo debe hacer una
estimación de ellas en el campo.
El concepto de drenaje es amplio y comprende:
1- El escurrimiento superficial.
2- La permeabilidad.
3- El drenaje interno.
26
i) Escurrimiento Superficial, Escorrentía o Drenaje Externo
Se refiere a la proporción relativa en que el agua es removida, fluyendo sobre la
superficie del suelo. El término incluye el agua pluvial, así como también la que fluye
a un suelo proveniente de otros suelos. La estimación del escurrimiento en los
estudios de suelos es importante porque permite, entre otras cosas, predecir los
riesgos de erosión bajo distintas condiciones de manejo del suelo y de los cultivos.
El escurrimiento superficial está determinado por:
1. Las características del suelo.
2. La pendiente.
3. La cobertura del suelo.
4. El clima.
Las características edáficas: influyen en el escurrimiento
fundamentalmente a través de su influencia sobre la velocidad de
infiltración. Características tales como la textura, la estructura, la
estabilidad estructural, la geometría del espacio poroso, la presencia
de capas impermeables, etc., tiene una marcada influencia sobre la
velocidad con que se mueve el agua a través de la superficie del suelo
y en profundidad. Evidentemente, a igualdad de las otras condiciones,
a mayor velocidad de infiltración menor será el escurrimiento.
La pendiente: influye fundamentalmente por su grado, longitud y forma.
Las de mayor gradiente, de mayor longitud y de formas rectas
determinan un mayor escurrimiento.
La cobertura del suelo: influye por la mayor o menor dificultad que
ofrece al flujo libre del agua sobre el suelo. Lógicamente a mayor
cobertura menor escurrimiento. Pero también influye el tipo de
cobertura. En este aspecto se pueden diferenciar las coberturas vivas
(vegetación natural o cultivada, barbechos sucios), de las muertas
(rastrojos, hojarasca, mantillo, horizontes O gravas y guijarros, etc.).
27
Dentro de las cubiertas vivas es distinta la influencia que ejercen por
ejemplo la vegetación de bosques (favorece la infiltración), que la de
pastos y los cultivos densos (menor escurrimiento), que los carpidos y
entre las muertas es distinto un rastrojo de algodón (mayor
escurrimiento) que uno de maíz.
El clima: influye principalmente a través de las características del
régimen de precipitaciones. En este aspecto son particularmente
importantes el volumen, la intensidad y la frecuencia de las
precipitaciones. Obviamente, a mayor volumen, intensidad y
frecuencia, a igualdad de las otras condiciones, mayor será el
escurrimiento.
La terminología y las clases de drenaje externo que se reconocen son las
siguientes:
1. Empozado: en depresiones.
2. Muy lento: sobre superficies planas (relieves subnormales) o suelos de muy
elevada infiltración.
3. Lento: en pendientes débiles o suelos de elevada infiltración.
4. Moderado: en pendientes moderadas. Peligro de erosión escaso.
5. Rápido: en pendientes pronunciadas. Peligro de erosión moderado.
6. Muy rápido: en pendientes muy pronunciadas. Peligro de erosión severo.
j) Permeabilidad
Es la cualidad del suelo que lo capacita para transmitir el aire y el agua. Se la
puede medir cuantitativamente en términos de la velocidad de paso del agua a
través de una sección unitaria transversal de suelo saturado, en la unidad de
tiempo. La permeabilidad debe referirse a un solo horizonte. La permeabilidad del
perfil está determinada por la del horizonte menos permeable. En ausencia de
determinaciones experimentales, puede estimarse a partir de las propiedades
edáficas que la influencian (textura, estructura, porosidad). La terminología que se
28
utiliza en la descripción y las clases de permeabilidad que se reconocen, son las
siguientes (Expresadas en cm/hora bajo presión de 1,2 cm de agua): La velocidad
de infiltración, o sea la velocidad de entrada del agua desde la superficie del suelo,
puede ser rápida a pesar de que la permeabilidad del perfil sea lenta, debido a una
capa de lenta permeabilidad en algún sector del perfil, que influencia el movimiento
del agua dentro del mismo.
Muy lenta ˂0,1
Lenta 0,1 – 0,5
Moderadamente lenta 0,5 - 2
Moderada 2 – 6,5
Moderadamente rápida 6,5 – 12,5
Rápida 12,5 - 25
Muy rápida ˃25
Cuadro 2 Velocidad de infiltración Fuente: Brady (1999)
2.2.2 Fundaciones y pisos
De acuerdo con Arnal E., (2007). Las fundaciones de paredes y losas de piso
que las conectan son elementos fundamentales para la estabilidad y buen servicio
de los estacionamientos. Arnal E., (2007) explica que las zapatas de concreto deben
ser excavadas hasta alcanzar terreno firme, en la misma se anclarán los refuerzos
de los machones de por lo menos 4 Ø ½˝ los cuales deben estar apoyados en la
losa de piso. La misma tiene espesor de 10 cm. y debe estar reforzada con una
malla electrosoldada de medidas 100 x 100 x 4 mm. Cabe destacar que
previamente al vaciado de concreto en la losa de fundación, se debe verificar que
todos los sistemas eléctricos, sanitarios y de gas estén ubicados correctamente.
Explica Fratelli M., (2005), que al igual que en la casi totalidad de aplicaciones
de la Mecánica de Suelos, los materiales que se eligen para la fundación de
29
pavimentos, son de dos tipos claramente diferenciados. Los que se denominan
materiales gruesos (arenas, gravas, fragmentos de roca, etc.) constituyen el primer
grupo, el segundo grupo está formado por los suelos finos, cuyo arquetipo son los
materiales arcillosos.
Es conocida la gran diferencia de comportamiento que tienen ambos grupos de
suelos, respecto a sus características de resistencia y deformación, estas
diferencias ocurren por la naturaleza y la estructura íntima que adoptan las
partículas individuales o sus grumos, los suelos finos forman agrupaciones
compactas y bien familiares, en cambio los suelos gruesos adoptan formas
vaporosas con grandes volúmenes de vacíos y ligas poco familiares en el caso de
los finos.
En los suelos gruesos tales como las arenas y las gravas, la deformación del
conjunto por efecto de cargas externas, sólo puede tener lugar, por acomodo brusco
de partículas menores en los huecos que dejan entre sí las mayores, o por ruptura y
molienda de sus partículas.
Según Fratelli M., (2005), La expansión de suelos gruesos, es un fenómeno que
para efectos prácticos no se considera en el diseño de carreteras. La estabilidad de
los suelos gruesos ante la presencia del agua es grande, si se prescinde de la
posibilidad de arrastres internos de partículas menores por efecto de la circulación
de corrientes de agua interiores, efecto que relativamente es poco común en las
carreteras. Por tanto, si el suelo grueso está constituido por partículas
mineralógicamente sanas, su resistencia al esfuerzo cortante es grande, y está
basada en mecanismos de fricción interna de sus partículas, o en la resistencia que
oponen esas partículas a deslizarse unas con respecto a otras, dependiendo por
tanto de la fricción interna y de su dureza.
Por lo que puede entenderse que cualquier solicitación se cumple que a mayor
presión ejercida sobre el conjunto de partículas por las cargas exteriores, la
resistencia del conjunto crece, tal como establecen las leyes de fricción.
30
Evidentemente, cualquier aumento en la compacidad del conjunto trae consigo un
aumento en su resistencia intrínseca y al reacomodo.
Según Fratelli M., (2005), en caso de producirse algún deslizamiento o
reacomodo entre partículas, debido a elevados esfuerzos, la deformación
ocasionada es de magnitud relativamente pequeña. Un material de esta naturaleza
bien compactado, adquiere características de resistencia y difícil deformabilidad,
permanentes en el tiempo y muy poco dependientes del contenido de agua que el
material adquiera con el transcurso del tiempo.
Esta autora expone: En el caso de los suelos finos arcillosos, su tendencia a
adoptar estructuras internas abiertas, con alto volumen de vacíos, hace que estos
suelos tengan una capacidad de deformación mucho más alta. Si se ejerce presión
sobre suelos finos saturados se puede ocasionar un fenómeno de consolidación,
que induce al agua acumulada entre sus partículas a salir del conjunto, produciendo
una reducción del volumen que originará deformaciones del conjunto, las que
afectarán la estabilidad del pavimento. En los suelos finos parcialmente saturados,
la presión externa produce deformaciones que disminuyen los vacíos, comunican
presión al agua interior, que se desplazará hacia el exterior, ocasionando
deformaciones volumétricas grandes.
Según Fratelli M., (2005), las estructuras precomprimidas, al cesar la presión
externa y absorber agua, tienden a disipar los estados de tensión superficial
actuantes entre el agua que ocupaba parcialmente los vacíos y las partículas
cristalinas del suelo, liberando energía que permite que la estructura sólida
precomprimida se expanda, de manera que los suelos arcillosos son muy proclives
a la compresión bajo cargas y a la expansión, cuando al cesar la acción de cualquier
carga exterior, se produce la liberación de sus esfuerzos y comienza a actuar la
succión interior del agua externa.
De acuerdo a esta autora: En cualquier caso la estabilidad volumétrica de los
suelos finos está amenazada y pueden ocurrir en ellos deformaciones volumétricas
muy importantes: De compresión, a expensas de su gran volumen de vacíos y de la
31
salida del agua interior por efecto de las cargas exteriores, o de expansión, a causa
de la succión interna que produce la expansión de la estructura sólida, que absorbe
agua del exterior. La magnitud de estos fenómenos (compresión de la estructura
bajo carga externa o expansión de una estructura precomprimida por liberación de
presión externa y absorción de agua), depende de la naturaleza del suelo arcilloso.
Ortiz H, J., (2007), asegura que hay arcillas como la bentonita o la
montmorillonita, mucho más activas en estos procesos que otras, como por ejemplo,
la caolinita. Este cambio en la naturaleza físico-química y mineralógica influye en el
comportamiento de interrelación de las partículas y los grumos, que se traduce en
diferencias muy importantes en la relación de vacíos o vaporosidad de su estructura
interna.
Según Ortiz H, J., (2007), algunas arcillas pueden tener una relación de vacíos
de 2, 3 ó 4 (volumen de vacíos 2, 3 ó 4 veces más grande que el volumen de los
sólidos), lo cual representa una capacidad de deformación volumétrica mucho
mayor. Por razones constructivas, las arcillas se incorporan en los suelos que se
utilizan en las carreteras, tras procesos de compactación, lo que hace que estén
precomprimidas, por lo que serán proclives a procesos de succión de agua externa
y/o expansión, en un grado mayor cuanto más intensa haya sido la compactación
con que se colocaron.
Expone Ortiz H, J., (2007), sin embargo, razones constructivas y económicas
obligan a una cierta presencia de suelos finos, la cual debe ser mínima y
cuidadosamente tratada. De tal manera, los contenidos de materiales arcillosos en
el orden del 12%, ya inducen a un comportamiento que corresponde al de un suelo
fino.
Además este autor determina que debe tenerse en cuenta que no menos de un
4% ó 5% de partículas finas van a ser aportadas por la propia fracción gruesa, como
resultado de los procesos usuales de trituración, por este hecho se debe reducir, en
la misma proporción, el contenido de materiales puramente arcillosos. Se puede
considerar que la estructura de un pavimento está formada por una superestructura
32
encima de una fundación, esta última debe ser el resultado de un estudio geotécnico
adecuado.
2.2.2.1 Refuerzos de las paredes
Según Martínez, C, J., (2007). En la construcción de estacionamientos el
espesor de las paredes debe tener un mínimo de 15 cm.
Pueden ser de dos tipos:
Bloques de arcilla (15x20x30) cm.
Bloques de concreto (15x20x30) cm.
De acuerdo con Martínez, C, J., (2007), para garantizar la estabilidad, las
paredes deben reforzarse con machones de concreto armado de la menos 15x15
cm. colocados en todos los cruces y esquinas y a 4 mts en los tramos muy largos de
pared. También deben reforzarse con 4 Ø ½ ˝ rematando las paredes con vigas de
corona de concreto reforzado cuya altura mínima debe ser 15 cm. El autor antes
citado recomienda que las aberturas para las puertas y ventanas deben rematarse
con dinteles de 15 cm. de altura mínima (concreto armado) empotrado cada 20 cm
en cada extremo.
Según Martínez, C, J., (2007), estas aberturas deben quedar alejadas de los
machones de la columna para evitar el efecto de columna corta, el cual es dañino en
caso de sismos, se debe considerar que en todos los elementos de concreto
armado la cabillas longitudinales deben confinarse con estribos de 3/8” a 15 cm de
separación. Durante la construcción de los cerramientos, deben dejarse de forma
embutida las conexiones sanitarias y eléctricas.
2.2.3 Pasos y procedimientos constructivos
Fratelli M., (2005), explica que luego de haber nivelado el terreno, se procede a
la colocación del encofrado, cumpliendo rigurosamente lo establecido en el
33
proyecto original, después se coloca la malla electrosoldada, sobre el agregado,
previamente distribuido. También deben ubicarse las tuberías en general, para
luego proceder al vaciado del concreto en la losa de fundación.
Cuando la losa se encuentra completamente fraguada, se procede al
levantamiento y construcción de las columnas. El paso siguiente es la construcción
de vigas que junto a las columnas forman el pórtico que le da rigidez del
estacionamiento. Se procede a la realización de los cerramientos mediante la
colocación de los bloques.
Teniendo en cuenta las aberturas para puertas y ventanas. También se colocan
las instalaciones eléctricas y sanitarias para luego proceder al frisado de las
paredes. Se coloca la losa del techo la cual debe ser impermeabilizada para evitar
filtraciones. Luego se procede a realizar los acabados internos en general, con los
cuales se terminan los pasos básicos para la construcción un estacionamiento.
Fratelli M., (2005), relaciona las siguientes ventajas
1. El concreto armado presenta altas resistencias al fuego y al viento.
2. Debido a que este sistema constructivo ha sido el más usado, es fácil encontrar
mano de obra calificada para realizar la construcción.
Fratelli M., (2005), relaciona las siguientes desventajas identificadas:
1. En comparación con otros sistemas su construcción es menos rápida.
2. La poca durabilidad de la madera usada para el encofrado, ya que esta suele
ser desechada luego de su 4to uso.
3. Es necesario la colocación del friso para el acabado final del
estacionamiento.
2.2.3.1 Concreto Armado
De acuerdo con Fratelli M., (2005). El concreto armado es un material pétreo
artificial, que se obtiene al mezclar en determinadas proporciones cemento,
34
agregados gruesos y finos, con agua. El concreto y el agua forman una pasta que
rodea los agregados, dando por resultado un material de gran durabilidad que
fragua y endurece, incrementado su resistencia con el paso del tiempo. El concreto
simple es resistente a la compresión, pero es débil en tracción, por lo cual, es
conveniente armar con barras de acero, que absorben los esfuerzos de tracción y
evitan la formación de grietas en la masa de concreto.
Según la Norma COVENIN 1753:88, las curvas de esfuerzo en función de la
deformación del concreto simple que se obtienen de ensayos en probetas Standard
sujetas a cargas axiales en compresión uniformemente distribuidas corta duración,
se indica en la figura Nº 1, en este diagrama se observa que la curva presenta un
máximo seguido de un trazo descendente, produciéndose la rotura del espécimen
para una carga menor máxima.
A la carga máxima le corresponde una deformación unitaria 003.0c .
Para el concreto normal el modulo de elasticidad:
Ec=15.100 ¨fc
Los valores de f´c están referidos a la relación agua/cemento para concreto
normal a los 28 días de haber alcanzado su resistencia ideal,( Ver cuadro 3) y los
diagramas de esfuerzos en función de la deformaciones para diferentes (Ver figura
3).
Relación agua/cemento máxima permisible para el concreto sin incorporar aire
F´c Relación absoluta por peso
Litros por saco de cemento de 42.5 kg.
150 0.73 31.1
200 0.60 25.5
250 0.50 21.3
300 0.40 17.0
Cuadro 3. Relación agua/cemento permisible en concreto armado Fuente: Disponible en Normas COVENIN 1753:88
35
Figura 3. Relación esfuerzo-deformación del concreto armado Fuente: Normas COVENIN 1753:88 (1988)
La Norma COVENIN 1753:88, establece que en el caso en que concreto esté
expuesto a condiciones especiales, se deben cumplir ciertas exigencias, por
ejemplo cuando se requiera un concreto impermeable, la relación de agua en peso
es de 0.45 y 0.55 para el caso de agua de mar y agua dulce respectivamente. Si el
concreto está expuesto a moderadas o altas concentraciones de sulfatos, deberá
emplearse una calidad especialmente resistente a sulfatos, con relación de agua en
peso que no supere la relación agua cemento de 0,5. Además, esta Norma 1753:88,
establece que el concreto luego de vaciado, debe mantenerse a una temperatura de
más de 10 ºc y en condición húmeda, al menos durante los primeros siete (7) días.
Explica Arnal E., (2007), que cuando se desee acelerar el incremento de la
resistencia y reducir el tiempo de curado, se podrá efectuar un curado con vapor de
alta presión, vapor a presión atmosférica, calor y humedad, u otro proceso
aceptado. Sin embargo, cuando el curado sea acelerado, la resistencia a la
compresión del concreto en la etapa de carga considerada, debe ser por lo menos
igual a la resistencia de diseño requerido.
2.2.3.2 Resistencia Requerida y Resistencia de Diseño
Según la norma COVENIN 1753:06. La resistencia exigida para el diseño de los
miembros de concreto armado debe responder a las pautas correspondientes al
método de rotura. Estas normas requieren que la resistencia sea adecuada para los
36
miembros soporten las cargas mayoradas en combinaciones estipuladas, y se
asegure un comportamiento adecuado en régimen de servicio. La resistencia debe
ser en todos los casos igual o menor a la diseño. Representada la resistencia
requerida a momento flector Mu, a carga axial Pu, a fuerza cortante V o cualquier
otra carga.
En la teoría de rotura los factores de seguridad son de dos tipos:
1. Factores de mayoración de cargas.
2. Factores de minoración de resistencia
Factores de Mayoración de Cargas. Según la norma COVENIN 1753:06, son
las siguientes:
U = 1.40*CP + 1.70*CV
U = 0.75*(1.40*CP + 1.70*CV) + 1.0*S
U = 0.90*CP + 1.00*S
U = 0.75*(1.40*CP + 1.70*CV +1.70*W)
U = 0.9*CP + 1.30*W
U = 1.40*CP + 1.70*CV + 1.70*H
U = 0.9*CP + 1.70*H
U = 1.40*CP + 1.70*CV + 1.4*F
U = 0.9*CP + 1.40*F
U = 0.75* (1.40*CP + 1.4*T*1.70*CV) 1.4(CP + T)
Según la norma COVENIN 1753:06, los diferentes tipos de cargas son:
Gravitacionales
1. Permanentes (Cp: peso propio, sobrecargas fijas).
2. Variables (Cv: sobrecargas de uso o móviles).
Accidentales
1. Sismo (S).
37
2. Viento (W).
3. Empujes (H).
De tierra, polvo, granos o materiales sueltos en general, (incluyendo la presión
del agua contenida en los mismos.Fluidos F: Peso y presión de fluidos., (con
densidades bien definidas). Efectos secundarios T.: Asentamientos diferenciales,
fluencia, retracción o cambios de temperaturas.
Según la norma COVENIN 1753:06. La resistencia requerida se obtiene de
multiplicar las cargas de servicio por los factores de mayoración, tomando en
cuenta. La incertidumbre acerca de la magnitud de las cargas supuestas en diseño,
la inseguridad de la exactitud de las hipótesis simplificativas y las ecuaciones y los
errores de cálculo.
Todas las cargas involucradas en el diseño deben afectarse por los factores de
mayoración correspondientes, y de las posibles combinaciones de las mismas se
elegirá la más desfavorable para presidir el análisis. Los diferentes factores de
mayoración de cargas. En el caso de las cargas de sismo, se suponen mayoradas
de antemano en el análisis. De no ser así, se debe adoptar:
U = 0.75*(1.40*Cp + 1.70*Cv + 1.90*S)
U = 0.90*Cp + 1.40*S
En todos los casos se cumplirá: U . (Resistencia nominal).
Según la norma COVENIN 1753:06, la resistencia nominal de la sección
transversal de un miembro estructural de concreto armado es la que se obtiene
suponiendo que las dimensiones y las propiedades de los son exactamente las
especificadas en el proyecto. Por ello, a la resistencia nominal se debe afectar de
los factores de minoración de resistencia que se detallan a continuación, como
medida de seguridad adicional. Cuando se puedan producir impactos, como en
rampas, ductos de ascensores, puentes grúa, entre otros, deben considerarse
también sus efectos en el análisis.
38
2.2.3.2.1 Factores de Minoración de Resistencia
De acuerdo con Fratelli M. (2005), los factores minorantes de resistencia toman
en cuenta: La ductilidad de la estructura, la importancia del miembro en la
estructura. ( por ejemplo, la falla de una columna es más grave que la falla de una
viga) y la variación en la calidad y resistencia de los materiales empleados, o la falta
de exactitud en las dimensiones de los miembros, defectos de vaciado, entre otros).
Según la norma COVENIN 1753:06, la resistencia de diseño de un miembro
estructural se calcula multiplicando la resistencia nominal por el correspondiente por
el factor de minoración 1 según se menciona a continuación:
1) En flexión sin carga axial 90.0
2) Tracción axial y flexotracción 90.0
3) Compresión axial y flexocompresión:
Miembros zunchados 75.0
Miembros con estribos o ligaduras 70.0
4) Corte y torsión 85.0
5) Aplastamiento de concreto esto resulta Fs=Fm/
2.2.3.2 Cálculo de Cargas
Una de las tareas más importantes del proyectista es determinar de la manera
más precisa posible el valor de las cargas que soportará la estructura durante su
vida útil, así como su posición y también determinar las combinaciones más
desfavorables que de acuerdo a los reglamentos pueda presentarse.
De acuerdo a la norma COVENIN 1753:06, se debe analizar el cálculo de los
siguientes tipos de cargas: Cargas muertas, cargas vivas y las cargas de Sismo.
39
2.2.3.2.1 Cargas Muertas
La norma COVENIN 1753:06, establece que son aquellas cuya magnitud y
posición permanecen prácticamente constantes durante la vida útil de la estructura.
Consisten en los pesos de los diversos miembros estructurales y en los pesos de
cualesquiera objetos que estén permanentemente unidos a la estructura, entre
otros, tales como: columnas, vigas, trabes, losas, muros, ventanas, plomería e
instalaciones eléctricas y sanitarias.
En algunos casos, una carga muerta estructural puede estimarse
satisfactoriamente por medio de fórmulas basadas en los pesos y tamaños de
estructuras similares. Con experiencia, se puede también “estimar” la magnitud de
esas cargas. Sin embargo, una vez determinados los materiales y tamaños de los
diversos componentes de la estructura, sus pesos pueden determinarse a partir de
tablas que dan sus densidades.
Cargas Vivas: Según La norma COVENIN 1753:06, son cargas variables en
magnitud y posición debidas al funcionamiento propio de la estructura. Pueden ser
causadas por los pesos de los objetos colocados temporalmente sobre una
estructura, por ejemplo: personal, mobiliario y empujes de cargas de almacenes.
Las cargas mínimas especificadas en los códigos se determinan estudiando la
historia de sus efectos sobre estructuras existentes. Usualmente esas cargas
incluyen un margen para tener una protección contra deflexiones excesivas o
sobrecargas repentinas. Se supone que los pisos de de las estructuras están
sometidos a cargas vivas uniformes, que dependen del propósito para el cual el
estacionamiento es diseñado. Estas cargas están tabuladas en códigos locales,
estatales o nacionales.
De acuerdo con la norma COVENIN 1753:06, para determinar las cargas
muertas y vivas que actúan sobre un elemento estructural, es necesaria la obtención
de las aéreas tributarias de los elementos estructurales.
40
Figura 4. Bajada de Cargas Fuente: Nilson (2004
La norma COVENIN 1753:06, establece que estos cálculos son los iníciales
para obtener las cargas que actúan en cada tramo de viga y a partir de estos
valores, calcular los momentos de empotramiento y reacciones, que a su vez
servirán para analizar los marcos o vigas continuas. Este proceso de transmitir
cargas, partiendo del elemento más simple, como es la losa hasta llegar a la
cimentación, a través de las columnas, se denomina bajada de cargas (Ver figura 4).
Los principios básicos del sistema de descarga de fuerzas están en la antigua
Grecia con su sistema de pilares y dinteles.
Figura 5.Elementos Básicos
Fuente: Fratelli (2005)
Fratelli (2005), explica que las losas, sin importar su construcción (bóveda,
aligeradas, macizas, entre otras.) tienen un peso o "carga muerta" que corresponde
41
a la sumatoria de los materiales que la conforman, adicionalmente van a recibir una
"carga viva" correspondiente a las personas, el viento, los muebles, equipos,
enseres, etc. que actúan sobre ellas; entonces estas cargas deberán bajar al terreno
para ser soportadas, para ello se diseñan y construyen vigas que trasmiten estos
esfuerzos a muros de carga y/o columnas que trasmiten la carga verticalmente al
terreno, que las recibe de acuerdo con su capacidad portante.
Figura 6.Transmisión de las cargas verticales Fuente: Nilson (2004)
La bajada de cargas establece unas áreas de aferencia y unas características
especiales para la estructura, la cimentación y la reacción del terreno. Nilson (2004).
Como regla general, al hacer bajada de cargas debe pensarse en la manera como
se apoya un elemento sobre otro; las cargas existentes en un nivel se transmiten a
través de la losa del techo hacia las vigas (o muros) que la soportan, luego, estas
vigas al apoyar sobre las columnas, le transfieren su carga; posteriormente, las
columnas transmiten la carga hacia sus elementos básicos de apoyo (Ver figura 5 y
6) que son las zapatas; finalmente, las cargas pasan a actuar sobre el suelo de
cimentación.
42
2.2.4 Estructuras
Losas Nervadas: Las losas nervadas constituyen un arreglo lineal de nervios,
que actuando como vigas soportan la carga de un plano horizontal. La equidistancia
de los nervios depende de los elementos que se utilicen como encofrado. Nilson
(2004), determina que las áreas tributarias de cada elemento (nervio) son bastante
más pequeñas que las de una viga.
Momento Límite de la sección:
Mlim = 0.32 fcd bd2
(1) Acero de Tracción: As+ = 1.6M / 0.8 h fyd [x 1000] Unidades
(2) Acero de Compresión: As+ = 1.6M – Mlim / 0.8 h fyd [x 1000] Aceros
2.2.4.1 Verificación de Sección y Resistencia a Cortante
La norma COVENIN 1753:06, establece los siguientes, (ver verificación en
cuadro 4, momento cortante fig.7; nomenclatura fig. 8):
Vd > 1/3 fcd b h [x10] Verificación de capacidad de sección.
Si cumple desigualdad se debe rediseñar. Unidades
Vcu= 0.5 fcd b h [x10] Resistencia a cortante de la sección. Unidades.
Vd <Vcu´ Aαmin = 0.02 fcd / fyd b [x10000] Armadura Mínima
Vd <Vcu´ Aα = Vd - Vcu / 0.8 h f yd [x10000] armadura de Cortante. Aceros.
M = Momento Flector [m T]
As = Área de acero [cm2]
h = Altura de la viga [m]
fyd = fy / 1.15 [kg/cm2]
Vcu = Cortante resistente [T]
fcd = fc / 1.5 [kg / cm2]
b = Ancho de viga [m]
d = h - recubrimiento [m]
b, h = Base, altura [m]
fcd = fc / 1.5 [kg/cm2]
Vd = Cortante del diagrama [T] Cuadro 4 Verificación de capacidad de sección
Fuente: Norma COVENIN 1753:06
1.6 M < Mlim Basta con armadura de Tracción (1) 1.6 M > Mlim Se debe disponer de armadura de compresión (2)
43
Momento cortante
Figura 7. Losa Nervada
Fuente: Nilson (2004)
Figura 8. Nomenclatura
Fuente: Nilson (2004)
2.2.4.1 Vigas
De acuerdo con Fratelli (2005), Una viga es un elemento estructural horizontal
que su función es soportar por lo regular o generalmente cargas uniformemente
repartidas y que actúan transversalmente a la sección, generalmente losas o muros
y que son a su vez soportadas por columnas.
44
Esta autora explica que la viga debe soportar elementos mecánicos de flexión
generalmente y su diseño debe permitir en condiciones extremas antes de la falla,
deformaciones tales que se tenga la oportunidad de evacuar el área antes del
colapso. Las secciones varían dependiendo del material con que serán construidas,
para que dicho material sea el mínimo necesario y cumpla con las condiciones de
uso y seguridad. Una viga debe estar diseñada o dimensionada para soportar
perfectamente cualquier carga proveniente de algún muro, losa, etc.
Según Fratelli (2005). Los elementos más comunes de las estructuras
sometidos al efecto de la flexión son las vigas y las losas, siendo las vigas las que
tienen la flexión como acción principal, generalmente acompañada de la acción de
la fuerza cortante. Las vigas se pueden observar en estacionamientos, edificios,
puentes, estructuras industriales, etc. Las vigas pueden tener uno o varios tramos y,
dependiendo de esto, son llamadas vigas de un claro o vigas continuas
respectivamente.
Figura 9 Viga sometida a flexión
Fuente: Fratelli (2005)
De acuerdo con Fratelli (2005). Existen diversas formas de establecer un estado
de deformaciones, de tal manera que la sección se encuentre en equilibrio, es decir,
que la sumatoria de la fuerza de compresión que acciona en la sección transversal
sea igual a la sumatoria de la fuerza de tensión. La Norma Venezolana COVENIN
1753:06, estable que al lograr éste estado de equilibrio, se determina el momento de
todas las fuerzas internas respecto a un eje cualquiera. Dicho momento es la
resistencia a flexión de la sección.
Como puede observarse esta es importante la correcta precisión de los
cálculos en el diseño de este elemento estructural debido la cargas que
deberá soportar.
45
2.2.4.1.1 Diseño del Refuerzo Cortante en Vigas
El refuerzo cortante en las columnas y en las vigas se diseña para las
combinaciones de cargas, para el cual se determina la más desfavorable para el
diseño de las mismas, y los criterios para calcular el área de acero son los
siguientes: Definición de la fuerza cortante Vu. Vu = ф ( Vc + Vs )
- Definición de la fuerza cortante del concreto Vc . c = 0,53 ƒc bwd
Calculo del acero solicitado por corte, cumplirá con las disposiciones de la
siguiente tabla:
Rango de Diseño Separación Máxima Criterio de Diseño por de Estribos Resistencia
Vs ≤ 0 S ≤ 60 cm S ≤ d / 2 S ≤ Av Fy 3,5 b
Vs > 0 S ≤ 60 cm Vs ≤ 1,06 √ ƒ” c bd S ≤ d / 4 S ≤ Av Fy d Vs S ≤ Av Fy 3,5 b Vs ≤ 2,1 √ ƒ” c bd S ≤ 30 cm S ≤ d / 4 S ≤ Av Fy d Vs Vs > 1,06 √ ƒ” c bd S ≤ Av Fy 3,5 b Vs > 2,1 √ ƒ” c bd No permitido No permitido
Cuadro 5. Acero solicitado por esfuerzo cortante Fuente: Nilson (2004)
2.2.4.2 Columnas
Según Fratelli (2005). Los miembros destinados a soportar físicamente las
estructuras transmitiendo la carga de utilización al suelo se denominan columnas y
46
en ellas predominan la compresión, generalmente la flexo-compresión a diferencia
de las vigas y las losas que la flexión es su principal solicitación. La transmisión de
cargas verticales en las estructuras de tipo pórtico y entrepisos de edificación son
transmitidas a la vigas y a su vez las cargas sobre las vigas son transmitidas a las
columnas y ellas transmiten las cargas al suelo a través del sistema de fundaciones
escogido.
Fratelli (2005) explica que la función de sustentación de una estructura hace
que estos miembros requieran un tratamiento más delicado en el proyecto el hecho
de los daños ocasionados por las fallas por uno de estos miembros pueden traer la
ruina total de la estructura, obliga que estén afectados de factores de seguridad más
altos que los correspondientes a losas y vigas, donde la falla de uno de ellos puede
ser local.
Los miembros estructurales sometidos a compresión simple son los que
soportan cargas axiales de compresión aplicadas en el baricentro de su sección
transversal, evitando el colapso de la estructura.
2.2.4.2.1 Estudio de las Columnas Ligadas Sometidas a Cargas Axiales
Según la Norma COVENIN 1753:88: La velocidad de aplicación de la carga en
la mayoría de la estructura es considerablemente inferior a una probeta cilíndrica. El
comportamiento de las columnas con acero longitudinal, es un aspecto importante
dentro del cálculo de las estructuras. Si se ensayan estas columnas la curva de
comportamiento es muy similar a la de concreto simple debido a la contribución
resistente del acero, sin embargo, en la zona elástica la curva tiene una pendiente
más pronunciada. El máximo se encuentra igual que 002.0 .
Ahora bien, cuando la carga se acerca al límite de resistencia del miembro, el
recubrimiento se agrieta y se desprende en cierta zona, produciéndose allí la
trituración del concreto, el pandeo de las barras y la pérdida súbita de la capacidad
47
de carga de la pieza, conocida como rotura frágil. Las ligaduras no contribuyen a la
resistencia de la pieza pero evitan que este refuerzo se pandeé.
Entre las funciones que cumplen las ligaduras se pueden citar:
1. Confinan el concreto, otorgándole mayor ductilidad.
2. Mantienen el acero longitudinal en su posición, al vaciar el concreto.
3. Evitan el pandeo de las barras de acero longitudinal.
4. Hacen trabajar el concreto comprimido en forma de cubos, en lugar de prismas
esbeltos.
Figura 10. Estructura de Cuatro Pisos
Fuente: http://estructuras.eia.edu.com /estructuras I/indest1.html (2012)
2.2.4.2.2 Determinación de Refuerzo Cortante Requerido
La Norma COVENIN 1753:88: define que: Teniendo Vu y Vc, el refuerzo
cortante, requerido, se puede calcular por:
Av = (V u /ф – Vc ) S
Fy d
Donde:
48
Vc: es la resistencia al corte asignado al concreto para elementos sometidos a
compresión axial, siendo: Vc = 0,53 (1 + 0,007 No /Ag) ƒVc bwd
2.2.4.3 Sismorresistencia
De acuerdo a la Norma COVENIN 1756:2001, el diseño de las estructuras para
resistir efectos sísmicos difiere del que se realiza para el efecto de otras acciones.
Lo peculiar del problema sísmico no estriba solo en la complejidad de la respuesta
estructural a los efectos dinámicos de los sismos, sino, sobre todo, se deriva de lo
poco predecible que es el fenómeno y de las intensidades extraordinarias que
pueden alcanzar sus efectos, asociado a que la probabilidad de que se presenten
dichas intensidades extraordinarias en la vida esperada de la estructura es muy
pequeña.
Por lo anterior, mientras que el diseño para otras acciones se pretende que el
comportamiento de la estructura permanezca dentro de intervalo lineal, y sin daño,
aún para los máximos valores que pueden alcanzar las fuerzas actuantes, en el
diseño sísmico se reconoce que no es económicamente viable diseñar las
edificaciones en general para que se mantengan dentro de su comportamiento lineal
ante el sismo de diseño.
El problema se plantea en forma rigurosa como uno de optimación en que debe
equilibrarse la inversión que es razonable hacer en la seguridad de la estructura con
la probabilidad del daño que se pueda presentar. La mayoría de los reglamentos
modernos de diseño sísmico establecen como objetivo evitar el colapso pero
aceptar daños ante un sismo excepcionalmente severo que se pueda presentar en
la vida de la estructura y evitar daños de cualquier tipo antes sismos moderados que
tengan una probabilidad significativa de presentarse en ese lapso.
Según la Norma COVENIN 1756:2001, estos objetivos pueden plantearse de
manera más formal en términos de estados límites, y establecer tres de estos
estados:
49
a) Estado límite de servicio, para el cual no se excede deformaciones que
ocasionen pánico a los ocupantes, interferencia con el funcionamiento de
equipos e instalaciones, ni daños en elementos no estructurales.
b) Estado límite de integridad estructural, para el cual se puede presentar
daño no estructural y daño estructural menor, como agrietamiento en
estructuras de concreto, pero no se alcanza la capacidad de carga de los
elementos estructurales.
c) Estado límite de supervivencia: para el cual puede haber daño estructural
significativo, y hasta en ocasiones más allá de lo económicamente
reparable, pero se mantiene la estabilidad general de la estructura y se
evita el colapso.
En términos generales, puede establecerse como objetivo del diseño sísmico:
1. Evitar que se exceda el estado límite de servicio para sismo de intensidad
moderada que pueden presentarse varias veces en la vida de la estructura.
2. Que el estado límite de integridad estructural no se exceda para sismos
severos que tienen una posibilidad significativa de presentarse en la vida de
la estructura.
3. El estado límite de supervivencia no debe excederse ni formará sismos
extraordinarios que tengan una muy pequeña probabilidad de ocurrencia.
Esta probabilidad puede manejarse en términos de periodos de retorno.
Los reglamentos en general, no establecen métodos explícitos para alcanzar
estos objetivos, que estrictamente requerirían de análisis para tres niveles de
sismos; tratan de cumplirlos de manera indirecta mediante un conjunto de requisitos
que supuestamente lleven a ello.
Determina la Norma COVENIN 1756:2001, que los objetivos antes expuestos
no se logran simplemente diseñando la estructura para que sea capaz de resistir un
conjunto de fuerzas laterales, aunque esto es parte esencial del proceso. Debe
darse a la estructura la habilidad de disipar de la manera más eficiente la energía
introducida por el movimiento del terreno, en casos de sismos severos es aceptable
que buena parte de esta disipación de energía se realice con deformaciones
50
inelásticas que implican daños, siempre que no se alcancen condiciones cercanas al
colapso.
El cumplimento de los objetivos en términos generales implica que la estructura
posea una rigidez adecuada para limitar los desplazamientos laterales y para
proporcionarle características dinámicas que eviten amplificaciones excesivas de la
vibración; que posea resistencia a carga lateral suficiente para absorber las fuerzas
de inercia inducidas por la vibración; y que tenga alta capacidad de disipación de
energía mediante deformaciones inelásticas, lo que se logra proporcionándole
ductilidad.
Según la Norma COVENIN 1756:2001, a grandes rasgos el diseño sísmico de
una estructura implica las siguientes etapas:
a) La selección de un sistema estructural adecuado. El sistema estructural
debe ser capaz de absorber y disipar la energía introducida por el sismo sin
que se generen efectos particularmente desfavorables, como
concentraciones o amplificaciones dinámicas. De la idoneidad del sistema
adoptada depende gra parte el éxito del diseño.
b) El análisis sísmico: los reglamentos definen las acciones sísmicas para las
cuales debe calcularse la respuesta de la estructura y proporcionen
métodos de análisis de distintos grados de refinamiento. La atención debe
prestarse más a la determinación del modelo analítico más representativo
de la estructura real, que al refinamiento del análisis, para el cual se cuenta
actualmente con programas poderosos de computadoras fáciles de usar,
que simplifican el problema.
c) El dimensionamiento de las secciones. Los métodos de dimensionamiento
de las secciones y elementos estructurales no difieren sustancialmente de
los que se especifican para otro tipo de acciones, excepto para los métodos
de diseño por capacidad.
51
d) Detallado de la estructura. Para que las estructuras tengan un
comportamiento dúctil es necesario detallar sus elementos y conexiones
para proporcionarles gran capacidad de deformación antes del colapso.
Los requisitos al respecto son particularmente severos en estructuras de
concreto, en las que conducen a modificaciones sustanciales en las
cuantías y distribuciones de refuerzo, con respecto a la práctica
convencional en zonas sísmicas.
Según la norma COVENIN 1753:2006, la acción sísmica se caracteriza
mediante espectros de diseño que se especifican en el Capítulo 7, los cuales toman
en cuenta: la zonificación sísmica, los perfiles geotécnicos, el coeficiente de
amortiguamiento y la ductilidad.
2.2.4.4 Fundamentos Básicos
De acuerdo a la Norma COVENIN 1756:2001, son los siguientes:
a) Las solicitaciones de diseño presuponen que el sistema resistente a sismos está
en capacidad de absorber y disipar energía bajo acciones de tipo alternante, en el
rango inelástico, sin pérdida apreciable de su resistencia.
b) Los mecanismos de absorción y disipación de energía no deben comprometer la
estabilidad de la edificación. El diseño presupone que las zonas de disipación de
energía se distribuyen entre los diversos miembros que constituyen la estructura,
predominantemente en vigas o dinteles.
c) Los factores de reducción de respuesta R, están sustentados por abundante
información experimental y de campo.
d) Los espectros de diseño se dan a nivel cedente, por tanto el factor de mayoración
de las solicitaciones sísmicas es igual a 1.0, con excepción de las consideraciones
de diseño con factores de mayoración en exceso de 1.0 establecidas para evitar las
fallas frágiles.
e) La acción sísmica se considera como una acción accidental y no se combina con
otras acciones accidentales de similar probabilidad de ocurrencia. Cuando las
52
acciones debidas al viento sean mayores que las del sismo, deben mantenerse las
disposiciones de esta Norma.
f) Esta Norma incorpora los efectos de los elementos no estructurales, en lo que se
refiere a rigidez, resistencia y ductilidad del sistema resistente a sismos.
g) El diseño considera la acción de las tres componentes traslacionales del sismo y
la rotacional de eje vertical.
h) Esta Norma presupone que los miembros estructurales, están unidos entre sí, de
manera que permiten la transmisión de las solicitaciones debidas a sismos.
i) Los modelos matemáticos describen en forma adecuada la respuesta estructural
esperada. Cuando procedan, en el cálculo de los desplazamientos del sistema
resistente a sismos deben incluirse los efectos de la rotación de los nodos, las
deformaciones por corte y por flexión de los miembros, así como sus deformaciones
axiales. Cuando se modelen brazos rígidos su longitud se limitará a una fracción del
mismo.
j) La confiabilidad final de la edificación, depende del cumplimiento de esta Norma y
de las de diseño, además de la correcta ejecución, inspección y mantenimiento. El
coeficiente de la aceleración horizontal para cada zona se da en la Tabla 3. El
coeficiente de la aceleración vertical, se tomará como 0.7 veces los valores de A0
dados en el cuadro 6.
Zonas Sísmicas Peligro Sísmico A0
7
Elevado
0.40
6 0.35
5 0.30
4
Intermedio
0.25
3 0.20
2
Bajo
0.15
1 0.10
0 - -
Cuadro 6.Valores de A0 Fuente: Norma Covenin 1756:2001
53
La selección de la forma espectral y el factor ϕ se hará con arreglo en el cuadro
7 siguiente:
Material Vsp
(m/s)
H
(m)
Zonas Sísmicas
1 a 4
Zonas Sísmicas
5 a 7
Forma ϕ Forma ϕ
Roca sana / fracturada
>500
- - S1 0.85 S1 1
Roca blanda o
meteorizada y suelos muy
duros o muy
densos
>400
<30 S1 0.85 S1 1
30-50 S2 0.80 S2 0.90
>50 S3 0.70 S2 0.90
Suelos duros o densos
250-
400
<15 S1 0.80 S1 1
15-50 S2 0.80 S2 0.90
>50 S3 0.75 S2 0.90
Suelos firmes / medio
densos
170-
250
≤50 S3 0.70 S2 0.95
>50 S3(a) 0.70 S3 0.75
Suelos blandos
<170
≤15 S3 0.70 S2 0.90
>15 S3(a) 0.70 S3 0.80
S. blandos o sueltos (b)
intercalados con suelos
más rígidos
- -
h1 S3(c) 0.65 S2 0.70
Cuadro 7. Forma espectral y factor de corrección Fuente: Norma Covenin 1756:2001
Nota:
Vsp = Velocidad promedio de las ondas de corte en el perfil geotécnico.
H = Profundidad a la cual se consigue material cuya velocidad de las ondas de
corte, Vs, es mayor que 500 m/s.
φ = Factor de corrección del coeficiente de aceleración horizontal.
H1 = Profundidad desde la superficie hasta el tope del estrato blando.
2.2.5 Estacionamiento
Geotécnica (2013). Tradicionalmente los primeros estacionamientos que
existieron fueron en las calles, en el espacio ubicado adyacente a las aceras, frente
a las instalaciones comerciales, a los edificios de oficinas y frente a las viviendas,
54
desvirtuando notable mente el prop6sito de las calles, que es la circulación y, desde
luego, disminuyendo su capacidad, tanto por el espacio ocupado de
estacionamiento como por los movimientos y maniobras para estacionarse.
Son la causa directa de la necesidad de disminuir los estacionamientos en la
calle, en beneficio de los usuarios y del mejoramiento de la circulación vial. Pueden
ubicarse en lotes o predios baldíos y en edificios. La ubicación de estacionamientos
en lotes o predios baldíos obedece, obviamente, a la demanda de estacionamiento y
a la disponibilidad de terrenos libres que se puedan adaptar a este servicio.
Norma COVENIN 2632:91. Generalmente se encuentran descubiertos en
predios con superficie pavimentados o en terracerías especialmente
acondicionadas, pueden ser de servicio público o privado, operados por el sistema
de autoservicio o por acomodadores, y utilizados por usuarios de corta y mediana
duración, especialmente durante las horas hábiles del día. Dentro de estos
estacionamientos se encuentran los de centro de la ciudad, los de los grandes
centros comerciales, los de las plazas, los de los aeropuertos, los de las
universidades, y los de los centros deportivos.
En edificios de estacionamientos, estos se construyen en forma subterránea o
arriba del nivel de la calle, especialmente acondicionados para tal fin. Estos
estacionamientos pueden ser públicos y privados, operados por acomodadores o
por el sistema de autoservicio, siendo aconsejable este ultimo debido a que son
manejados mayores volúmenes de vehículos que en los lotes.
2.2.5.1 Estacionamiento Subterráneo
Geotécnica (2013). Un estacionamiento subterráneo es un subsuelo comercial
de gran tamaño. Estos pisos se crean normalmente por debajo de edificios grandes,
como rascacielos de negocios, hoteles, grandes centros de entretenimiento o
centros comerciales. El subsuelo provee el espacio de estacionamiento que un
edificio urbano no sería capaz de proporcionar de otra manera. Los
55
estacionamientos subterráneos se pueden construir utilizando dos métodos
diferentes, el proceso de arriba hacia abajo o el método de abajo hacia arriba.
Ambos tienen sus ventajas, pero el método de abajo hacia arriba tiende a ser el más
rentable.
Geotécnica (2013). El método de abajo hacia arriba se refiere al orden en el que
los subsuelos se construyen. Este método tiene más sentido en el examen inicial.
Los contratistas a cargo del proyecto excavan hasta el nivel más profundo del
estacionamiento subterráneo, y construyen ese nivel inferior primero, junto con los
cimientos principales. Las otras capas se construyen hacia arriba, una por una, los
contratistas ponen los apoyos necesarios para el siguiente piso mientras trabajan. Al
final, alcanzan la planta baja y comienza la construcción del edificio en sí.
Materiales: El concreto es el material de elección para la construcción de abajo
hacia arriba de los estacionamientos subterráneos. Por supuesto, no todo el
concreto es el mismo, y este hormigón ha de ser especialmente resistente para
soportar el peso de la construcción y los propios sótanos. Durable, el concreto con
agregado fino, mezclado con productos químicos reforzantes y fibras de
servidumbre es de uso frecuente. Sin embargo, una serie de trucos puede prestar
apoyo adicional. Barras de acero y grandes columnas metálicas pueden
proporcionar apoyo adicional para los grandes proyectos que necesitan una mayor
estabilidad.
Geotécnica (2013). Beneficios: El método de abajo hacia arriba tiende a ser el
más rentable para los contratistas que trabajan en el proyecto. También es el más
fácil de planificar, ya que las etapas de la construcción progresan de la base hacia
arriba. La suciedad puede ser rápidamente transportada lejos del sitio de cimientos
antes de comenzar el trabajo, y los errores pueden ser localizados y rectificados
antes de que los pisos estén construidos sobre soportes defectuosos, evitando la
posibilidad de daño adicional.
Geotécnica (2013). Limitaciones: Mientras que el método de abajo hacia arriba
puede ser barato y rápido, no siempre es práctico. En las zonas del centro, la
56
construcción de edificios a menudo se enfrenta a opciones de espacio muy limitado
y a un plazo estricto. En algunos casos, es mejor para el plan general comenzar la
construcción del propio edificio y construirlo piso por piso, mientras se realiza la
excavación del sótano hacia abajo un nivel tras otro, en lugar de utilizar el enfoque
de abajo hacia arriba.
De acuerdo con Arqys (2014). El estacionamiento subterráneo, completamente
o parcialmente debajo a grado, permite un uso más intenso de las áreas del nivel-
calle y del sobre-grado, o más áreas ajardinadas. Cuando planean áreas de
estacionamiento subterráneas: Proporciona los enlaces visuales al aire libre para
proporcionar un sentido de dirección. Introducir la luz del día, particularmente cerca
de las entradas y de las salidas peatonales. Hace los interiores lógicos,
intrínsecamente guiando a los usuarios a las entradas y las salidas. Realza la
seguridad con la buena iluminación a través y por la eliminación de lugares ocultos.
La solución escogida para el estudio de la factibilidad técnico económica de la
construcción de un estacionamiento subterráneo en la Parroquia de Los naranjos
para la Universidad Nueva Esparta es aquella que combina la construcción
mediante excavación abierta y una construcción que contempla colocación de losa a
nivel 0.0 y excavación por debajo de la losa ver figura 11.
Figura 11 Sectores en los que se divide el área a construir Fuente: Arquys (2014)
57
En sitios muy pequeños con el alto costo de la tierra, los dispositivos de
estacionamiento robóticos que permiten que más coches sean almacenados en un
volumen dado están disponibles ahora con un alto costo premium. Éstos reducen
las áreas de circulación necesarias en lotes de estacionamiento estándares,
permitiendo un uso más eficiente del espacio.
Con el fin de disponer del estacionamiento en superficie en el menor tiempo
posible, se realiza una construcción mixta, la metodología es la siguiente:
1. Se divide el área a construir en 2 sectores, sector A y sector B (el sector B
comprende el acceso al estacionamiento)
2. El sector A se construirá mediante excavación subterránea y el sector B se
construirá mediante excavación abierta.
3. Se coloca una grúa que servirá para montar fundaciones, pilares, vigas y
losa del nivel de superficie, 0.0 [m].
Se tiene una estructuración que consiste en colocación de pilares cada 8 [m], tal
como se indica en la siguiente planta (Ver figura 12).
Figura 12 Estructuración de 8x8 [m] Fuente: Arquy (2014)
58
2.3 Bases Legales
A continuación se presenta parte de la normativa exigida en materia de
construcción de obras civiles, específicamente estructuras en concreto reforzado al
acero como lo son los estacionamientos. Comenzando por la Constitución de la
República Bolivariana de Venezuela 1999, la prevé la seguridad como derecho de la
población venezolana.
Seguidamente se presentan las Normas venezolanas COVENIN concernientes
a la construcción de estructuras en concreto, los cálculos, resistencia y los factores
de la sismorresistencia para garantizar la seguridad sísmica de las obras civiles.
2.3.1 Constitución de la República Bolivariana de Venezuela 1999
Artículo 127. Es un derecho y un deber de cada generación proteger y mantener el
ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda persona tiene derecho
individual y colectivamente a disfrutar de una vida y de un ambiente seguro, sano y
ecológicamente equilibrado.
El Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica, los recursos genéticos,
los procesos ecológicos, los parques nacionales y monumentos naturales y demás
áreas de especial importancia ecológica.
Es una obligación fundamental del Estado, con la activa participación de la
sociedad, garantizar que la población se desenvuelva en un ambiente libre de
contaminación, en donde el aire, el agua, los suelos, las costas, el clima, la capa de
ozono, las especies vivas, sean especialmente protegidos, de conformidad con la
ley.
Como puede observarse este artículo está vinculado con este Trabajo de
Grado, el cual persigue lograr la seguridad física de los estudiantes de Universidad
Nueva Esparta así cono de los vehículos propiedad de estos estudiantes.
59
2.3.2 Normas COVENIN
Las normas COVENIN representan las exigencias mínimas dictadas en
Venezuela para garantizar obras civiles que perduren en el tiempo.
2.3.2.1 Normas COVENIN 2004:1998
Terminología de las normas COVENIN-MINDUR de Edificaciones. Esta norma
recopila la terminología vigente utilizada por la Comisión Permanente para
Edificaciones.
2.3.2.3 Normas COVENIN 1753-01
Estructuras de concreto armado para edificaciones. Análisis y Diseño
2.3.2.4 Normas COVENIN MINDUR 2002:88
Acciones mínimas para el proyecto de edificaciones. Esta norma comprende las
cargas permanentes y variables que actúan sobre la estructura.
2.4.2.5 Norma COVENIN 1756:01
Edificaciones Sismorresistentes. La cual contempla los procesos de análisis y
diseño para las solicitaciones sísmicas en la edificación.
2.4 Definición de Términos Básicos
Acción sísmica. COVENIN 1753:2001. Acción accidental debida a la ocurrencia de
sismos, la cual incorpora los efectos traslacionales y los rotacionales respecto al eje
vertical.
60
Capacidad resistente: Fratelli (2005). Carga máxima que se alcanza cuando se ha
formado un número suficiente de zonas cedentes a fin de permitir que la estructura
se deforme plásticamente sin incremento de carga adicional.
Carga admisible: Fratelli (2005). Carga que induce la tensión máxima admisible o
permitida calculada en la sección critica.
Carga permanente: Fratelli (2005). Carga debida al peso propio de la estructura y
de todos los materiales o elementos constructivos que permanecen prácticamente
constantes durante la vida útil de la estructura, tales como pavimentos, rellenos,
paredes, frisos, instalaciones fijas, etc.
Carga variable: Fratelli (2005). Son aquellas cargas debidas al funcionamiento
propio de la estructura, tales como personales, mobiliarias, tabiques removibles.
Cedencia: COVENIN 1756:2005. Primera tensión aplicada a un material para lo
cual ocurre un incremento en las deformaciones sin un aumento de las tensiones.
Estacionamiento Público: Norma COVENIN 2632-91. Son aquellos
estacionamientos, cuyos espacios son alquilados por un período determinado y en
base a una tarifa pre-establecida.
Fisura: Fratelli (2005). Fractura o hendidura de la masa del concreto, por lo general
de poco ancho y profundidad.
Fractura frágil: Fratelli (2005). Es la rotura abrupta con poca o ninguna
deformación dúctil previa.
Fuerza cortante total o basal: Fratelli (2005). Fuerza cortante horizontal originada
por las acciones sísmicas en el nivel de base.
Losa nervada: Fratelli (2005). Estructura formada por un sistema de nervios
paralelos ligados por una losa maciza de espesor pequeño.
61
2.4.1 Lista de Abreviaturas
a = Peralte del bloque rectangular equivalente de esfuerzo
As = Área de refuerzo por tensión
Av = Área total de la sección transversal del refuerzo por cortante, .dentro del
espaciamiento “s“ y perpendicular al eje longitudinal del elemento
b = Ancho de la cara a compresión del elemento
d = Factor de amplificación de momentos
Ec = Módulo de elasticidad del concreto
fy = Resistencia especificada a la fluencia del acero de refuerzo
f´c = Resistencia especificada a la compresión del concreto
h = Factor de longitud efectiva
le = Momento de inercia efectivo
lg = Momento de inercia de la sección gruesa respecto al eje centroidal
l u = Longitud no arriostrada de un elemento sujeto a compresión
Iw = Longitud del muro.
Pc = Carga crítica
Pu = Carga axial factorizada
s = Espaciamiento del refuerzo por cortante en dirección paralela al refuerzo
longitudinal.
tc = Espesor del concreto
Vc = Resistencia nominal al cortante proporcionada por el concreto
Vn = Resistencia nominal al cortante
Vs = Resistencia nominal al cortante proporcionada por el acero de refuerzo
del cortante.
Vu = Fuerza de corte factorizada en la sección
y = Distancia entre las mallas de alambre de refuerzo
Ø = Factor de reducción de resistencia.
ßd = Relación entre el momento máximo por carga muerta factorizada y
momento máximo por carga total factorizada.
62
2.5 Operacionalización de las variables
Según Osuna (2008). Una definición operacional es, esencialmente, aquella
que indique un cierto fenómeno existente, y lo hace especificando de manera
precisa y preferiblemente, en que unidades puede ser medido dicho fenómeno.
Cuadro 1
Identificación de las Variables
Objetivo
Especifico
Variable Dimensión Indicadores Medición Fuente Técnicas e
instrumentos
Diagnosticar la
situación actual del
terreno disponible
para la edificación
del estacionamiento
a través de las
mediciones y la
obtención de los
estudios de suelo.
Terreno Estudio de
suelos
Levantamiento
topográfico
Tipo de suelo
Composición
Determinación
de la carga.
Planos
topográficos
Planos Campo Observación
directa
Diseñar el prototipo
de la estructura del
estacionamiento a
proponer.
Prototipo
de la
estructura
Tipografía Planos 3D del
estacionamiento
Tipo de
estructura
Concreto armado
Acero. Curvas de
nivel topográficos
Planos Campo Planos
Determinar el
comportamiento
sísmico del
estacionamiento a
proponer.
Comporta-
miento
sísmico
Espectro
sísmico
Cálculos Planos Campo Cuadros de
registros
Calcular la
estructura y
comportamiento
sísmico del
estacionamiento a
proponer.
Estructura y
comportami
ento
sísmico
Mecánica de
suelos
Sismoresistencia
Fundaciones
Losas, Vigas
Columnas
Corte y momento
Pórticos
Cargas vivas
Cargas muertas
Concreto
Planos Diseño Cuadros de
registros
Fuente: Los autores (2014)
63
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de Investigación
De acuerdo con Arias (2007), el propósito los proyectos factibles se basa en
desarrollar nuevas destrezas o enfoques para resolver problemas cuya solución es
de aplicación directa en el campo de trabajo. “Consiste el elaborar una propuesta
viable que atiende a necesidades en una institución, organización o grupo social en
que se han evidenciado a través de una investigación documental o de una
investigación de Campo” (p.43).
Con base a la anterior conceptualización esta investigación se clasifica como
proyecto factible, ya que el objetivo principal de este trabajo radica en realizar una
propuesta para la construcción de un estacionamiento para el estudiantado de la
Universidad Nueva Esparta. Sede Los Naranjos.
De acuerdo al Manual de la Universidad Nueva Esparta (2011). “Los diseños
pueden clasificarse en experimentales y no experimentales. Los primeros responden
a una investigación de tipo cuantitativa, sea esta descriptiva, exploratoria,
explicativa”. (p.10)
Según Hurtado (2006) “el propósito de una investigación descriptiva es describir
un evento obteniendo los datos en su ambiente natural, es decir, en el contexto
habitual en el cual ellas se encuemtran”. (p.59). Destacando los recursos que se
utilizaron para buscar el material más indicado que ofreciera la mayor información
posible.
Además, señala Hurtado (2006), que: “las herramientas que utilizaron los
autores para recopilar la información que ha sido analizada para cumplir los
64
objetivos planteados.” (p.60). También es la instancia referida a los métodos, las
diversas reglas, registros, técnicas con los cuales una teoría y su método calculan
las magnitudes de lo real. Pertenecen, sin introducir modificaciones de ningún tipo a
dicho contexto.
Sabino (2005), explica que la Investigación Explicativa: “Además de describir el
fenómeno, tratan de buscar la explicación del comportamiento de las variables. Su
metodología es básicamente cuantitativa, y su fin último es el descubrimiento de las
causas. Se pueden considerar varios grupos, como por ejemplo: Estudio de casos,
Métodos comparativos causales, Estudios correlacionales. Estudios causales.(p.75)
Es importante acotar que las investigaciones de nivel exploratorio, según
Osuna (2008), “Se ajusta a aquellos casos en los que el tema a ser abordado ha
sido poco o nada estudiado, permite un acercamiento a dicha realidad y a través de
ellos se identifican relaciones potenciales entre variables y se establecen pautas
para posteriores investigaciones”. (p.42)
Con base a las premisas anteriores, el nivel de la investigación, el proyecto de
este trabajo se enmarca dentro de los estudios exploratorios en virtud de que el
caso para la construcción de un estacionamiento para la Universidad Nueva Esparta
no ha sido abordado, y a través de los estudios de suelo, cálculos y diseño para
esta estructura se conocerá la factibilidad del mismo.
3.2 Diseño de Investigación
El diseño de la investigación y constituye la estructura para la recolección y
análisis de la información, que permite interpretar los resultados en función del
problema que se investiga y de los planteamientos teóricos que se han realizado.
Según Balestrini (2006), define el diseño de investigación, “como un plan o la
estrategia global en el contexto del estudio propuesto, que permite orientar desde el
punto de vista técnico y guiar todo el proceso de investigación…” (p.134). Esta
investigación documental con apoyo de una investigación de campo, que según
Bavaresco (2005), “Investigación de Campo: Es aquel tipo de investigación que se
65
lleva a cabo a través de la observación, encuestas y registro de datos relacionados
con el tema que se está desarrollando”. (p.47), a su vez, Tenorio (2003), explica:
“Los diseños de Campo son los que se refieren a los métodos empleados cuando
los datos de interés se recogen en forma directa de la realidad, mediante el trabajo
concreto del investigador”. (p.52). Para este proyecto de grado se realizaron
estudios de campo tales como observaciones y mediciones en el sitio de estudio
para poder determinar el alcance del proyecto esperado.
Partiendo de que las técnicas y herramientas para la recolección de datos, se
aplicaron dentro la Parroquia El Hatillo aledaña Universidad Nueva Esparta, Sede
Los Naranjos, que es la ubicación a estudiar para la construcción del
estacionamiento (Figura siguiente) para el logro del diseño es necesario conocer la
dimensión del terreno, donde se realizará la obra civil, este trabajo se conceptualiza
de campo, es decir que se realizan investigaciones necesarias dentro del lugar o
sitio en que se suscita o está presente la problemática planteada.
Figura 13 Fotografía de la zona caso de estudio Fuente: los Autores (2014)
De acuerdo a Hernández (2006), “la investigación documental, es una amplia
búsqueda de información sobre una cuestión determinada, que debe realizarse de
un modo sistemático, pero no analiza los problemas que esto implica. “ (p.75). Es el
66
proceso de búsqueda de información en documentos para determinar cuál es el
conocimiento existente en un área particular.
Esta investigación se engloba dentro de los estudios documentales, porque se
recurre al análisis de documentos para la reconstrucción de hechos ocurridos en el
pasado, los cuales para este caso están representados por los estudios de suelo y
el permiso para esta la edificación de un estacionamiento, de esa forma el
investigador logra una perspectiva más amplia y completa del fenómeno que estudia
para llegar a una explicación más extensa y profunda acerca del tema de
investigación que en este caso es: Realizar una propuesta para la construcción de
un estacionamiento para el estudiantado de la Universidad Nueva Esparta. Sede
Los Naranjos.
3.4 Población y Muestra
3.4.1 Población
Una vez definido el problema a investigar, formulados los objetivos es
necesario determinar los elementos o individuos con quienes se llevó a cabo el
estudio o investigación. Esta consideración conduce a delimitar el ámbito de la
investigación definiendo una población y seleccionando la muestra. Según Lucero
(2010). La población se refiere al conjunto para el cual serán válidas las
conclusiones que se obtengan a los elementos o unidades bien sea personas,
instituciones o cosas.” (p.17).
Al respecto Arias (2012), expresa que: “la población es el conjunto de todos los
casos que concuerdan con una serie de especificaciones, la cual se estudia y da
origen a los datos de investigación.” (p. 120).
En este estudio la población está constituida por Con un área en metros
cuadrados por piso de estacionamiento: 5.885,11 m2., con un perímetro en metros
lineales por piso: 436,30 mts que conforman la dimensión del suelo donde se
ubicará el proyecto, lo que determina que la población es finita. Que según de la
67
conceptualización de Arias (2012), “es la agrupación en la que se conoce la
cantidad de unidades que la integran. Además existe un registro documental de
dichas unidades.” (p. 82). Con base a este enunciado se define que la población
finita.
3.4.2 Muestra
La muestra se fundamenta en el principio de que las partes representan al todo
y por lo tanto reflejan las características que definen la población de la que fue
extraída, indicando que es representativa. A su vez, esta representa la porción de
unidades seleccionadas de un lote para obtener la información necesaria que
permita apreciar una o más características de ese lote.
De acuerdo con Hernández (2006), “la muestra como un subgrupo de la
población, digamos que es un subconjunto que pertenece a ese conjunto definido en
sus características a las que llamaremos población” (p. 128). Para esta investigación
el tamaño de la muestra será igual que la población, es decir el muestro es censal
por lo que Arias (2012), opina que “la muestra es censal es aquella porción que
representa toda la población”. (p.123)
3.5 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
3.5.1 Técnicas
De acuerdo con Arias (2012) “Se entenderá por técnica el procedimiento o
forma particular de obtener datos o información. Las técnicas son particulares y
especificas de una disciplina, por lo que sirven de complemento al método, el cual
posee un carácter general.” (p.65). “La aplicación de una técnica conduce a la
obtención de información, la cual debe ser guardada en un medio material de
manera que los datos puedan ser recuperados, procesados, analizados e
interpretados posteriormente.” (p.67).
68
Por lo que puede entenderse que la recolección de información, constituye uno
de los primeros pasos dentro de un plan de investigación, por cuanto provee de los
datos necesarios que van a permitir el acopio de información para llegar a las
conclusiones. Las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o
maneras de obtener la información.
De acuerdo a Arias (2012). “Las técnicas de recolección de información son las
metodologías que van a permitir obtener informaciones, datos u opiniones sobre el
tema que se está investigando. Entre las técnicas se encuentran: La observación
directa o indirecta, la encuesta y el fichaje.” (p.21).
Para obtener la información requerida en función de los objetivos de la
investigación, se utilizará la observación directa, resultando útil para poder evaluar
la factibilidad del proyecto de la construcción del estacionamiento de la Parroquia El
Hatillo ubicada en la urbanización Los Naranjos, aledaña a la Universidad Nueva
Esparta sede Los Naranjos.
En cuanto a la observación, Arias (2012), define: La observación directa, es
aquella técnica donde el investigador observa directamente los casos o individuos
en los cuales se produce el fenómeno, entrando en contacto con ellos, sus
resultados se consideran datos estadísticos originales.” (p.25).
Atendiendo lo expresado por el autor, la técnica de observación que se aplicará
en esta investigación para la recolección de información, es la directa.
Mientras que los instrumentos utilizados para la recolección de datos fueron los
cuadros de registro, hojas de cálculo y planos.
69
CAPÍTULO IV
PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
4.1 Situación actual del terreno disponible
Con base al estudio geotécnico realizado por GEOCYMA INGENIERÍA C.A.,
para la construcción de la Iglesia, Parroquia María Madre del Redentor, Los
Naranjos, Municipio El Hatillo, Estado Miranda. Informe Final – Rev 1. (2013).
Trabajo es realizado a solicitud del Ing. Vicente Roura Rada, con el fin de realizar un
estudio de suelos en un terreno en el que se proyecta la construcción de la
Parroquia María Madre del Redentor, ubicado en la Urbanización Los Naranjos,
Calle Sur 7, frente a la Universidad Nueva Esparta (UNE), Municipio El Hatillo,
Estado Miranda (Ver Figura 14, pp. 70).
El alcance de este informe es realizar la caracterización geotécnica del
subsuelo mediante exploración de campo y laboratorio, y sobre la base de los
resultados obtenidos, dar recomendaciones de diseño y construcción del sistema de
fundación de la estructura proyectada, en función del anteproyecto arquitectónico y
las cargas estimadas (suministradas por el cliente).
El estudio se realizó en base a los alcances de mecánica de suelos sugeridos
por GEOCYMA INGENIERÍA C.A. presentadas en el informe del estudio de suelos
realizado en función de las necesidades del proyecto, y consistió en la integración e
interpretación de los resultados obtenidos en los ensayos de campo y de laboratorio.
Particularmente este informe se generó a partir de:
Ejecución de cuatro (4) perforaciones (Anexo A) con realización del ensayo
SPT a cada metro, hasta la profundidad máxima de 26 m. (Anexo B)
70
Ejecución e interpretación de ensayos de laboratorio sobre muestras de
suelo obtenidas en los sondeos geotécnicos.
Caracterización geotécnica e interpretación del perfil del subsuelo, a partir
de los resultados de los ensayos de campo y laboratorio.
Determinación de los parámetros geomecánicos por estrato, a partir de los
resultados de los ensayos de campo y laboratorio, además de correlaciones
existentes.
Generación de recomendaciones para el diseño de los esquemas de
fundación, cubriendo el análisis de capacidad de carga, asentamiento
estimado del suelo y profundidad de empotramiento de las fundaciones, en
función de las necesidades del proyecto expuestas por el cliente.
Figura 14 Ubicación de Estudio Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
4.1.1 Condiciones del sitio de estudio
El terreno en estudio se encuentra ubicado en la Urbanización Los Naranjos,
Calle Sur 7, frente a la Universidad Nueva Esparta (UNE), Municipio El Hatillo,
71
Estado Miranda. Se trata de un área de aproximadamente 5.000 m2 conformados
superficialmente por un relleno en toda su extensión. Al oeste del terreno se observa
una quebrada canalizada con muros subverticales y de bajo caudal (para la fecha
de exploración).
Topográficamente el terreno se encuentra por debajo de la cota de la vialidad,
con taludes descendentes de más de 3 metros de altura. Se considera un terreno
irregular para el acceso y realización de los sondeos geotécnicos, por lo que fue
necesaria la modificación topográfica en determinadas áreas del terreno. En la parte
baja del área de estudio se encuentran un sistema de fundación abandonado,
representado por vigas de riostra, cabezales y pilotes, de los cuales se desconoce
su profundidad de apoyo, calidad y fecha de construcción.
Figura 15 Condiciones del sitio de estudio Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
En todo el terreno se reporta vegetación tipo gramínea, de baja y mediana
altura, con algunos arbustos de mediana altura distribuidos de forma aleatoria,
principalmente a orillas del lindero Oeste y Suroeste. Además se observaron los
72
accidentes topográficos referidos a los taludes descendentes que dan acceso al
terreno.
Los sondeos exploratorios se realizaron, dos de ellos en la parte baja del
terreno, donde se encuentran las antiguas fundaciones, una tercera perforación se
realizó sobre el talud que se encuentra la Sur del terreno y un cuarto sondeo sobre
el talud al lado Este del área de estudio, como se puede observar en la Figura 15.
La Figura 16 muestra una vista panorámica del sitio.
4.1.2 Aspectos Geológicos
Geología regional: Haciendo uso del Mapa Geológico de la Región Caracas a
escala 1:100.000 (MEM, 1986), se estableció que el área de estudio se encuentra
ubicada en la Formación Las Brisas (Esquisto Las Brisas), grupo de rocas incluidas
en la Asociación Metas edimentaria Caracas, como se puede observar en la figura
siguiente.
Esquisto Las Brisas: Aguerrevere y Zuloaga (OP. CIT.), menciona un
conglomerado basal arkósico, con cantos rodados derivados de la roca basal de
Sebastopol, redondeados a subangulares, hasta de 30 cm de diámetro, cantos de
cuarzo y cemento, principalmente silícico.
Esta litología dista de ser la principal, ni mucho menos la única componente de
la formación. Está constituida en un 90% de esquistos cuarzo-feldespático-
moscovíticos; el 10% restante lo constituyen, en orden de abundancia, esquistos
cuarzo-feldespáticos, epidóticos o cloríticos, calizas, cuarcitas y
metaconglomerados. Menciona igualmente, mineralizaciones pobres de cobre en
algunas calizas, en forma de sulfuros y sulfatos.
En la región de Caracas El Esquisto Las Brisas consiste principalmente en
esquistos y filitas cuarzo-sericítico-grafitosos con lentes, bloques y bandas de
73
mármoles oscuros. Generalmente se encuentran capas de gnéises microclínico-
calcáreo asociadas con los cuerpos calcáreos.
Figura 16 Marco geológico estructural de la zona (Modificado de MEM, 1986). Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
Geología local: La descripción visual de las muestras recuperadas a través del
ensayo SPT (Ensayo de Penetración Estándar), permitió identificar los espesores de
relleno en el área de estudio, relleno parental de tipo limo arenoso con algo de
grava, debido a que fue tomado de la misma roca de la región y colocado en el lugar
en movimientos de tierra anteriores.
74
Bajo este relleno se identificó un suelo residual, proveniente de la
descomposición de rocas metamórficas de tipo esquisto cuarzomicáceo, filitas y
esquistos grafitosos.
4.1.3 Exploración Geotécnica
Exploración de campo: Para la exploración geotécnica del subsuelo se
ejecutaron cuatro (4) perforaciones ubicadas como se muestra en la Figura 7 e
identificadas como: P-1 y P-2, (en la parte baja de terreno) las cuales alcanzaron
una profundidad de 21 m y 20 m, respectivamente. La perforación P-3 realizada en
el talud al Sur del terreno alcanzo una profundidad de 20 m, mientras que P-4
realizada al Este del terreno alcanzo una profundad de 26 m. En la Tabla 3.1 se dan
sus coordenadas y profundidades.
Todos los sondeos exploratorios se realizaron con toma de muestras y
realización del ensayo de penetración estándar S.P.T., de acuerdo a la
Especificación ASTM D 1586 (American Society for Testing and Materials), que
consiste en registrar el número de golpes necesarios para hincar 30 cm un
sacamuestras tipo cuchara partida de 2” de diámetro, mediante la caída libre de un
martillo de 140 lb de peso desde una altura de 76 cm.
ID Sondeo
Coordenadas Cota (m)
Prof. (m)
Este (m) Norte(m)
P-1 736.389,279 1.154.704,380 1.119,793 21
P-2 763.395,799 1.154.683,524 1.119,848 20
P-3 736.399,704 1.154.662,244 1.124,092 20
P-4 736.421,850 1.154.704,031 1.120,745 26
Cuadro 9 Ubicación de los sondeos realizados
Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
*Coordenadas determinadas por el levantamiento topográfico.
75
4.1.4 Ensayos de Laboratorio
Los ensayos de laboratorio que se realizaron a las muestras, siguieron en cada
caso las especificaciones ASTM (American Society for Testing and Materials), y
fueron los siguientes:
a) Clasificación visual (ASTM D 2488)
b) Contenido de humedad natural (ASTM D 2216)
c) Análisis de distribución granulométrica (ASTM D 422)
d) Límites de consistencia (ASTM D 4318)
e) Peso unitario (ASTM D 7263 09)
f) Gravedad específica (ASTM D 854)
g) Compresión no confinada (ASTM D 2166)
h) Corte directo (ASTM D 3080)
Las planillas de perforación se encuentran en el Anexo A, y los resultados de
los ensayos de laboratorio en el Anexo B.
4.1.4 Resultados de la exploración
Perfil del subsuelo: Fue interpretado el perfil del subsuelo sobre la base de la
información de campo y los resultados de los ensayos de laboratorio. Se determinó
que el área de estudio corresponde a un relleno que descansa sobre un suelo
residual proveniente de la descomposición de rocas esquistosas. A continuación se
describen los estratos interpretados:
Estrato I: Relleno. Constituido por una Arena limosa con grava (SM)g, color
marrón rojizo con tonalidades grises, de textura heterogénea, con presencia de
fragmentos angulares de esquisto y cuarzo. Se presenta en todas las perforaciones
desde la superficie y con espesores variables hasta de 20,0 m en el caso de la
perforación P-4.
La resistencia a la penetración normal varía de 8 golpes/pie a 37 golpes/pie, lo
que indica una compacidad de suelta a densa, aunque se presentaron tres
excepciones donde la resistencia a la penetración varía entre 58 golpes/pie y 80
76
golpes/pie, indicando compacidad muy densa, pero esto es debido a que a esas
profundidades se encontró con fragmentos de cuarzo dentro del relleno. El
contenido de humedad natural varía ampliamente entre 4% a 26%, los mayores
valores se detectaron a partir de los 9 m de profundidad en las perforaciones P-1 y
P-2 mientras que en P-3 y P-4 se detectaron a partir de los 12 m de profundidad,
debido a la presencia del nivel freático. El peso unitario promedio para esta capa de
relleno es de 2,07 T/m3. El valor de gravedad específica promedio determinado para
la capa es de Gs=2,64. Los valores promedios de limites líquidos y limites plásticos
son % LL=33 y %LP=30 respectivamente. La relación de vacíos es de e=0,46 y el
grado de saturación de Sr = 83%.
Estrato II: Capa de suelo con abundante materia orgánica. Se clasifica como
una Arena limosa con grava (SM)g, se diferencia del espesor de relleno por su
coloración gris oscuro con tonos marrón y por la presencia de abundante materia
vegetal como raíces, plantas, troncos descompuestos, entre otros. Se observan
fragmentos angulares de roca esquistosa.
Este estrato se localizó en todas las perforaciones inmediatamente debajo del
estrato de relleno y posee un espesor máximo de 1 m. El contenido de humedad
varía entre 17% y 21%. La resistencia a la penetración normal va desde 22
golpes/pie a 59 golpes/pie indicando compacidades medio densas y densas. El peso
unitario es de 1,81 T/m3.
La relación de vacíos es de e = 0,43 y el grado de saturación de Sr = 100%
para una gravedad especifica de Gs=2,60, estos valores se deben a que esta
pequeña capa con materia vegetal se encuentra bajo el nivel freático.
Estrato III: Suelo residual. Arena limosa (SM), de color marrón claro, textura
heterogénea y ligeramente cementada, se pueden observar pequeñas cantidades
de grava (trozos de esquisto micáceo y cuarzoso), la cantidad de limo es mayor que
en los estratos anteriores (más del 30 % de limo). Suelo proveniente de la
descomposición de la roca esquistosa que se encuentra infrayaciendo este estrato.
El contenido de humedad natural es de 19%.
77
El peso unitario promedio para esta capa es de 1,75 T/m3. El valor de gravedad
específica determinado para la capa es de Gs=2,59. Los valores promedios de
limites líquidos y limites plásticos son % LL=34 y %LP=31 respectivamente. La
relación de vacíos es de e = 0,48 y el grado de saturación de Sr = 90%. La
resistencia al corte evaluada en la muestra P-1 /M-20 resultó en los siguientes
parámetros: = 27,85º y C = 0,20 Kg/cm2.
Nivel freático: En correspondencia con la exploración geotécnica y para la fecha
de realización de la investigación geotécnica, fué detectado el nivel freático a una
profundidad de 9 metros en P-1 y P-2 (Cota NF = 1.110 m), mientras que en P-3 y
P-4 se halló a una profundidad de 12 metros (Cota NFP-3 = 1.112 m, Cota NFP-4 =
1.108 m), lo que indica que existe un flujo de agua subterránea en sentido Sur-Norte
orientado al cauce de la quebrada, tal como se muestra en los perfiles litológicos
presentados en el anexo C.
Propiedades geomecánicas: Los valores de los parámetros geotécnicos
utilizados en el diseño del sistema de fundación, fueron determinados a partir de los
resultados de los ensayos de campo y laboratorio, utilizando correlaciones
reportadas en la literatura para materiales de características similares. La Tabla 6
muestra un resumen de los parámetros determinados para los materiales
identificados.
Estrato (espesor en m)
Clasif. SUCS
Peso unitario
Ángulo de fricción
Cohesión C
Módulo de elasticidad
E (Kg/cm2)
Relación de Poisson
I (Entre 13m y
20m)
(SM)g Relleno
2,07 30 - 51 3,30
II (Máximo 1 m)
(SM)g Con suelo
vegetal
1,81 28 - 81 0,33
III (Mínimo 3 m)
(SM) Residual
1,75 28 0,20 1,50 0,26
Cuadro 10 Propiedades geomecánicas de los materiales identificados
Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
78
4.1.5 Solución de fundación
Aspectos generales: Tomando en cuenta los siguientes aspectos:
Se proyecta la construcción de la Parroquia María Madre del Redentor.
Para el momento de la realización del presente informe, se cuenta con el
proyecto de la construcción de la Parroquia mencionada, cuya implantación
contempla la construcción de la iglesia y la casa parroquial. El cliente
propone la construcción por etapas, desarrollando inicialmente un relleno
para construcción de la casa parroquial, y posteriormente elevar la cota en el
resto del terreno para construir el Templo.
Se esperan cargas de magnitud entre 60 T a 100 T por columna,
suministradas por el cliente.
El perfil del subsuelo es de baja rigidez (N1(60)PROM = 13 golpes/pie) y
está caracterizado por la presencia de un suelo residual conformado de
arenas limosas, bajo un relleno de naturaleza arenosa de espesor
considerable (creciente en sentido Sur-Norte).
El nivel freático fue detectado a los 9 m en las perforaciones P-1 y P-2, y a
los 12 m en las perforaciones P-3 y P-4.
Al noreste de la parcela se encuentra una quebrada de caudal bajo (para el
momento del estudio), cuyo cauce se encuentra canalizado por una
estructura de concreto armado de sección trapezoidal.
El lateral Suroeste de la quebrada antes mencionada presenta un talud
natural de aproximadamente 7 m de altura y pendiente 1:1.
El sitio seleccionado para la construcción de las edificaciones es de fácil
acceso, y el lindero Oeste de la parcela se encuentra hacia la avenida Sur 7
de Los Naranjos.
Para las construcciones previstas, se proyecta la ejecución de un relleno que
permita el mayor aprovechamiento posible del área y la obtención de una
cota uniforme en la misma.
Se recomienda: La ejecución de una primera obra de relleno hasta la cota
1.1125m, conformando de esta manera una terraza sobre la cual será construida la
79
casa parroquial. Dicha terraza deberá poseer taludes de relleno con pendientes de
2:1 (H:V) en sus alrededores y un retiro de 2,5 m con respecto al borde de la
estructura.
Construir un muro Cantilever en el talud que da hacia la quebrada, apoyado
sobre pilotes excavados y vaciados en sitio con el uso de lodo bentonítico, que
permita el desarrollo de una adecuada resistencia por punta que satisfagan las
solicitaciones impuestas. Dicho muro tendrá la función de confinar el material de
relleno que conformará la extensión de la terraza donde se construirá la iglesia.
La ejecución de un relleno controlado hasta la cota 1.123 m, con material
seleccionado proveniente de préstamo, previo saneamiento superficial del relleno
existente y construcción de muros de retorno o aletas de concreto armado que
contengan el desarrollo de los taludes de relleno resultantes, fundados igualmente
sobre pilotes excavados y vaciados en sitio. Sobre este relleno serán construidas las
edificaciones pertenecientes a la iglesia.
Para el soporte de las cargas de la estructura de la iglesia y de la casa
parroquial, la adopción de un sistema de fundación profunda, mediante pilotes
excavados y vaciados en sitio con el uso de lodo bentonítico. Esta solución
garantizará la transferencia de la carga al estrato III (suelo residual).
Para la estructura de la iglesia, podrá considerarse una solución alternativa a
los pilotes, mediante la adopción de un sistema de fundación directa tipo zapata
corrida para la estructura de la iglesia, con la ejecución previa de un refuerzo del
material de relleno mediante la inclusión de capas de geotextil y geomalla.
Esta solución alternativa no aplica para la casa parroquial en los términos en
que es planteado el proyecto por etapas. Para la plataforma destinada a la feligresía
en la parte interna del recinto, la adopción de una losa de pavimento rígido, según lo
indicado en el aparte 6.5.
80
Terraza para construcción de casa parroquial: Para la construcción de la casa
parroquial, se deberá conformar una terraza la cual estará a una cota de 1.125m.
Dicha conformación se hará con material seleccionado proveniente de préstamo,
previo saneamiento superficial del relleno existente. Como medidas de seguridad y
prevención deberán existir retiros mínimos de 2,5m entre los bordes de la terraza y
la estructura a construir. A su vez, los taludes de relleno o corte deberán ser
ejecutados con pendientes 2:1 (H:V).
Para el control de drenaje se recomienda la colocación de barbacanas a lo largo
de los taludes a conformar. En el Anexo F se puede observar la topografía
modificada de la terraza a ejecutar.
4.1.5.1 Muro Cantilever apoyado sobre pilotes (Fundación)
Tomando en cuenta las observaciones del aparte anterior, y en vista de las
consideraciones de espacio, topografía, y perfil estratigráfico, se propone la
construcción muros cantilever apoyados sobre pilotes excavados y vaciados en sitio
mediante el uso de lodo bentonítico, los cuales transmitirán las cargas a materiales
profundos de mayor capacidad.
La punta de los pilotes se empotrará una longitud mínima de 3D en el material
competente (tres veces el diámetro del pilote). En este caso en específico en el
suelo residual (estrato III).
El muro de contención será un paramento de concreto armado conectado a la
base de transferencia, diseñado para soportar los empujes de tierra producidos por
el relleno ubicado en el trasdós del mismo. Se deberán considerar los siguientes
coeficientes de empuje de tierra para el material de relleno y frente del paramento
de los muros: Ko = 0,50 (reposo), Ka = 0,33 (activo), Kp = 3,00 (pasivo); así como
un peso unitario húmedo de 2,0 T/m3. En base a la altura del muro y la topografía
del lugar, se estiman las siguientes dimensiones:
Muro Quebrada
81
1. Cota tope = 1.123 m
2. Cota base = 1.117 m
3. Longitud estimada = 68 m
4. Altura = 6,00 m
5. Ancho de la base = 3,50 m
6. Ancho de la puntera = 0,30 m
7. Ancho del talón = 2,70 m
8. Espesor de la base = 0,35 m
9. Ancho superior del paramento = 0,30 m
10. Ancho inferior del paramento = 0,50 m (frente vertical, inclinación del trasdós
1:32)
Figura 17 Sección tipo Muro Quebrada. Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
82
Figura 18 Plano de ubicación del muro a construir
Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
Se recomienda la construcción de aletas de cierre, perpendiculares a la cara de
los muros, que confinen el material lateralmente y eviten la pérdida por erosión en
los cierres. Se recomienda que los muros se construyan en tramos máximos de 8 m,
con respectivas juntas de construcción entre cada tramo.
Una vez construido el paramento, se podrá construir el relleno estructural con
material seleccionado tipo A-2-4 o A-1-b en el trasdós del muro, compactado al 92%
de la densidad máxima seca y contenido óptimo de humedad del ensayo Proctor
modificado.
83
Se deberán prever barbacanas a razón de 1@4 m2 de cara expuesta del muro,
concentradas en el los dos tercios inferiores de la altura. El muro deberá diseñarse
con un elemento de drenaje, que puede ser: geocompuesto MacDrain (o similar), o
dren francés con filtro granular. El drenaje del relleno posterior del paramento se
realizará mediante la construcción de un filtro de material granular bien gradado, en
un espesor de 0,40 m (Figura 19). Como alternativa a la zanja de filtro granular
descrita, se podrá evaluar la colocación de un geocompuesto drenante tipo
Macdrain® o similar, el cual se colocará en la interfase suelo – paramento,
finalizando en una tubería perforada de 4” envuelta en el geocompuesto, con
pendiente hacia el sitio de descarga (canal a diseñar). Ver Figura 13.
Figura 19. Esquema de zanja filtrante granular y Detalle del geocompuesto
drenante tipo Macdrain ® o similar.
Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
4.1.6 Pilotes excavados y vaciados en sitio con uso de lodo bentonítico
Los pilotes serán excavados y vaciados en sitio con el uso de lodo bentonítico.
En el caso de las edificaciones, la transmisión de las cargas de las columnas al
pilote se hará mediante un cabezal, diseñado para soportar solicitaciones axiales y
momentos, derivadas del análisis de la estructura con la superposición de efectos
exigida por la norma COVENIN 1756-1:2001.
El dimensionado y detallado de los cabezales debe asegurar que el pilote
desarrolle su capacidad resistente en la conexión. Los cabezales estarán
interconectados por vigas de riostra, diseñadas de acuerdo a lo establecido en la
84
norma COVENIN 1756:2001. Fueron determinadas capacidades de carga admisible
para pilotes de distintos diámetros (D), y longitudes (L), mediante la aplicación del
método de cálculo propuesto por Reese y O’Neil (1989).
Para el cálculo se tomaron las siguientes consideraciones:
Factor de seguridad: Para Estructura Permanente, y Condiciones y
Exploración del Subsuelo Normal (Adecuado programa de perforaciones y
ensayo, suelo de condiciones erráticas, carencia de pruebas de carga); se
tiene: Factor de seguridad = 2,50 para la punta.
Verificación de la capacidad estructural del pilote para las cargas de trabajo.
El eje del pilote es vertical. No se consideró inclinación.
Método de cálculo para la capacidad a compresión: Reese y O'Neil (1989).
La profundidad del pilote se refiere a la profundidad a la cual se colocará la
punta del mismo, medida desde la superficie actual del terreno.
La punta del pilote se empotrará una longitud mínima de 3D en el material
competente (tres veces el diámetro del pilote). En este caso en específico en
el suelo residual (estrato III). Ver línea de profundidad mínima en Anexo C.
Las longitudes fueron seleccionadas a partir del perfil del subsuelo,
verificando en todos los casos las longitudes mínimas de pilotes para
garantizar un comportamiento satisfactorio.
Se determinaron las capacidades de carga para distintas dimensiones
(diámetros y longitud del pilote). La solución geométrica definitiva (diámetro-
longitud) resultará de los análisis estructurales con las respectivas combinaciones
de cargas (viento, sismo, cargas vivas y/o muertas), y deberá ser la más
conveniente desde el punto de vista económico.
A continuación se dan las tablas de capacidades (Cuadro 11 y 12) de los pilotes
de las edificaciones a construir, así como valores recomendados para los pilotes
sobre los cuales se fundaran los muros. Donde se puede observar de manera más
detallada y completa los resultados y gráficas obtenidos de los cálculos
correspondientes.
85
Cuadro 11 Capacidad de carga admisible para fundaciones superficiales,
qamd (T/m2)
Fuente: Métodos: Meyerhof (1970) / Gazetas & Stokes (1991) - Asentamientos elásticos
limitados a: 2.50 cm
86
Cuadro 12 Capacidad de carga admisible para asentamientos elásticos
limitados a: 2.50 cm
Fuente: Métodos: Meyerhof (1970) / Gazetas & Stokes (1991) - Asentamientos elásticos
limitados a: 2.50 cm
87
4.2 Diseño del prototipo de la estructura del estacionamiento a proponer
A continuación se presenta el diseño conceptual del estacionamiento propuesto
para la Parroquia El Hatillo en el terreno disponible de la Iglesia María Madre del
Redentor. Este diseño estima la construcción de un estacionamiento de tres (3)
niveles para un total de cuatrocientos siete (407) puestos para estacionar.
Figura 20 Vista de la planta alta del diseño conceptual del estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
Como primero puede observarse que este diseño mejora la vista arquitectónica
de la urbanización Los Naranjos, lo que representa un agregado de este desarrollo
estructural el cual se ejecutará en concreto reforzado con acero, cuyas
especificaciones se detallan en el punto 4.4 de este capítulo.
Los dos (3) primeros niveles, ubicados en el sótano 1 y sótano 2, se diseñaron
techados, siendo este último nivel el que se diseñó sin losa de techo.
88
En la siguiente figura 21, se puede apreciar la vista de la estructura del diseño
conceptual del estacionamiento propuesto, en este plano tipo render, se presenta la
idea fundamental sobre la cual se sustenta el proceso de diseño propuesto que se
desarrolla en adelante, se puede entender a la arquitectura como conformadora del
lugar en el que se desarrollará el estacionamiento.
Los acabados de esta estructura civil, diseñada en concreto reforzado con
acero serán en obra limpia, cuenta con tres (3) niveles, el diseño prevé la entrada y
escaleras para el acceso de los usuarios.
Figura 21 Vista lateral del diseño conceptual del estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
A continuación se presenta los planos de este estacionamiento, los cuales
fueron elaborados con AutoCad, que son la base los cálculos de los elementos que
conforman la estructura. Este diseño cuenta con tres (3) niveles para
estacionamiento, los cuales son los siguientes: Planta Baja (nivel de acceso) (Ver
89
figura 22 siguiente), Sótano 1 y Sótano 2 (nivel de salida, figura 22). Con un área en
metros cuadrados por piso de estacionamiento: 5.885,11 m2. Con un perímetro en
metros lineales por piso: 436,30 mts. Área en metros cuadrados destinados en el
diseño para la construcción de la Iglesia en el nivel Planta Baja: 1.450 m2.
Perímetros en metros lineales destinados en el diseño para la construcción de la
iglesia en el nivel Planta Baja: 170 mts. Para un total de cuatrocientos siete (407)
puestos de estacionamiento, distribuidos de la siguiente manera: Planta Baja 112
puestos, Sótano uno 149 (Ver figura 25) puestos y Sótano dos 146 puestos. (Ffigura
23).
Figura 22 Plano de la Planta Baja del Estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
90
Figura 23. Plano de las salidas del estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
En este plano se puede observar la distribución diseñada para que el tránsito
vehicular fluya sin que se cree cola de autos al momento de la salida.
De igual forma se pueden apreciar las columnas y vigas las cuales se
específica en el punto 4.4 de esta capítulo.
91
Figura 24. Plano de las entradas del estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
La entrada fue diseñada para que se realice por la parte frontal del
estacionamiento. Igualmente la colocación de las escaleras se diseño en esta
misma ubicación.
La próxima figura 26 muestra el plano diseñado para el sótano del
estacionamiento propuesto.
92
Figura 25. Plano del sótano del estacionamiento
Fuente: Propia (2014)
La distribución de puestos, columnas, vigas y pórticos es igual para los
dos primeros niveles.
93
4.3 Determinación del comportamiento sísmico
4.3.1 Aspectos Sísmicos
Normativa A: objeto del diseño de estructuras, se incluye información referida a
la Norma Venezolana COVENIN 1756-2:2001 titulada: Edificaciones
Sismorresistentes, cuyo uso es de carácter obligatorio.
Zonificación Sísmica: De acuerdo al Mapa de Zonificación Sísmica de la Norma
COVENIN 1756-2:2001, el área de interés está dentro del Municipio El Hatillo del
Estado Miranda quedando circunscrito en la zona sísmica 5 (Peligro sísmico:
Elevado). Para esta zona se recomienda utilizar una aceleración horizontal de
diseño Ao = 0,30 g (Tabla 4.1 de la Norma) y un 70% de este valor (0,70 Ao) como
coeficiente de aceleración vertical.
Forma Espectral del Terreno de Fundación: Se recomienda la adopción de la
Forma Espectral S2 correspondiente a suelos firmes o medianamente densos con
un factor de corrección de = 0,95 (N1 (60) PROM = 13 golpes/pie) – Baja rigidez-.
Este valor se considera apropiado tomando en cuenta, de acuerdo a la
geomorfología de la zona, que la profundidad a la cual se encuentran velocidades
de ondas de corte mayores a Vs = 500 m/s es menor o igual a los 50 m.
Para la construcción del espectro de respuesta se utilizarán los siguientes
parámetros:
T*: 0,7 Valor máximo del período
2,6 Factor de magnificación promedio
1,0 Exponente de la rama descendente
Sismicidad: La peligrosidad sísmica elevada de la zona está relacionada
directamente con el hecho de que el borde septentrional de Venezuela es
atravesado por un complejo Sistema de Fallas de dirección Este-Oeste las cuales
94
forman parte de la franja o zona de fallas que representa el límite entre dos placas
tectónicas, la Placa Caribe y la Placa Suramericana, en donde se concentra lo
esencial del movimiento relativo entre éstas. Este Sistema de Fallas recibe el
nombre de San Sebastián (Figura 9).
La expresión geomorfológica de esta falla no es muy conocida por su carácter
submarino, sin embargo en las cercanías del Aeropuerto de Maiquetía se han
reportados desplazamientos de drenajes, escarpes de falla, lomos de obturación y
lagunas de falla. La tasa de movimiento (horizontal) de la falla es de 3 a 5 mm por
año, siendo probablemente el Holoceno la edad de su último movimiento.
Figura 25 Mapa de Fallas Cuaternarias de Venezuela (Tomada de Audemar. 2000) Fuente: Estudio Geotécnico (2013)
Las expresiones geomorfológicas de esta falla se forman sobre las rocas de
edad Mesozoica que afloran en la zona (Esquisto Las Brisas y Las Mercedes), y se
caracterizan principalmente por el desplazamiento lateral destral de drenajes,
control de topografía evidenciada en depresiones en las trincheras y en elevaciones
tipo pop ups, formación de valles lineales (como es el caso del Valle de Aragua),
con poca evidencia de deformación Cuaternaria debido a que la tasa de
sedimentación es más rápida que el movimiento de la falla. En su trabajo estos
95
autores mencionan que el intervalo de recurrencia estimado de esta falla es de
2.300 años, para sismos de magnitud Ms 6.9, asumiendo que ocurrirá la ruptura de
la sección completa de la falla en un mismo evento.
El más reciente movimiento de la falla ocurrió hace menos de 1,6 Ma, es decir
en el Cuaternario. La Figura 9 muestra la ubicación de la falla respecto al área de
interés.
En el análisis de la acción sísmica sobre la estructura del estacionamiento, fue
imprescindible, contar con el estudio de suelos y los planos del diseño.
4.3.2 Análisis estático equivalente
Zona Sísmica (Z) = Z5 T* =
0,70 Altura de la edificación (H) =
6,00 m
Aceleración horizontal (Ao) =
0,30
β = 2,60
Planta Baja =
6,00 m
Forma espectral = S2
p = 1,00
Altura Sótano 1 =
3,00 m
Factor de corrección (φ) =
0,95 To =
0,18 → To < 0,3
Tipo de Estr. = I T+ =
0,30
Nivel de diseño = ND2
c = 1,11
Factor de reducción (R) =
4,00
Factor de importancia α =
1,00
Cuadro 13 Análisis estático equivalente
Fuente: Propia (2014)
96
Peso de la Estructura
N I V E L P LA N T A B A J A + 6,0 m
Cargas Permanentes Carga
Kg/m2 Área m2 Carga Kg Carga Tnf
Peso propio de la losa de concreto
= 875 5885 5.149.471,25 5.149
Cubierta de mortero de protección
debajo de la losa =
40 5885 235.404,40 235,4
Vigas de Antisísmica (30x45) cm =
VA = L = 24,0 m C. Rep.= 1,0 60.000,00 0,14 8.100,00 8,10
VB = L = 32,0 m C. Rep.= 1,0 80.000,00 0,14 10.800,00 10,80
VC = L = 48,0 m C. Rep.= 1,0 120.000,00 0,14 16.200,00 16,20
VD = L = 64,0 m C. Rep.= 1,0 160.000,00 0,14 21.600,00 21,60
VE = L = 72,0 m C. Rep.= 1,0 180.000,00 0,14 24.300,00 24,30
VG = L = 88,0 m C. Rep.= 1,0 220.000,00 0,14 29.700,00 29,70
VH = VI = VJ = L =
88,0 m C. Rep.= 3,0 220.000,00 0,14 89.100,00 89,10
VK =VL = L =
64,0 m C. Rep.= 2,0 160.000,00 0,14 43.200,00 43,20
VM = VN = L =
56,0 m C. Rep.= 2,0 140.000,00 0,14 37.800,00 37,80
Cuadro 13 Vigas antisísmicas
Fuente: Propia (2014)
Vigas de Carga (50x65) cm =
V1 = V2 = V3 =
V5 = L = 58,40 m C. Rep.= 4,0 146.000,00 0,33 189.800,00 189,80
V6 = L = 50,40 m C. Rep.= 1,0 126.000,00 0,33 40.950,00 40,95
V7 = V8 = V9 =
V11 = L = 42,40 m C. Rep.= 4,0 106.000,00 0,33 137.800,00 137,80
V12 = 13 = L = 34,40 m C. Rep.= 2,0 86.000,00 0,33 55.900,00 55,90
V15 = L = 24,44 m C. Rep.= 1,0 61.100,00 0,33 19.857,50 19,86
V16 = L = 36,13 m C. Rep.= 1,0 90.325,00 0,33 29.355,63 29,36
97
V17 = L = 35,84 m C. Rep.= 1,0 89.600,00 0,33 29.120,00 29,12
V18 = V20 = L
= 24,00 m C. Rep.= 2,0 60.000,00 0,33 39.000,00 39,00
V21 = V22 =
V23 = V24 = L = 24,00 m C. Rep.= 4,0 60.000,00 0,33 78.000,00 78,00
Total CP = 6.285.458,78 6285
Cuadro 14 Vigas de Carga Fuente: Propia (2014)
Cargas Variable
Carga Kg/m2
Área m2 Carga Kg Carga Tnf
Carga variable para azotea
sin acceso = 300 6885 2.065.533,00 2.066
Total CV = 2.065.533,00 2066
Total Nivel Techo = 8.350.991,78 8.351
Cuadro 15 Cargas variables Fuente: Propia (2014)
N i v e l e n t r e p i s o (Sótano 1) - 3,0 m
Cargas Permanentes
Carga Kg/m2
Área m2 Carga Kg
Carga Tnf
Peso propio de la losa de concreto =
875 5.885 5.149.471,25 5.149
Cubierta de mortero de protección debajo de la losa =
40 5.885 235.404,40 235,4
Vigas de Antisísmica (30x45) cm =
VA = L = 24,0 m C. Rep.= 1,0 60.000,00 0,14 8.100,00 8,1
VB = L = 32,0 m C. Rep.= 1,0 80.000,00 0,14 10.800,00 10,8
VC = L = 48,0 m C. Rep.= 1,0 120.000,00 0,14 16.200,00 16,2
VD = L = 64,0 m C. Rep.= 1,0 160.000,00 0,14 21.600,00 21,6
VE = L = 72,0 m C. Rep.= 1,0 180.000,00 0,14 24.300,00 24,3
98
VG = L = 88,0 m C. Rep.= 1,0 220.000,00 0,14 29.700,00 29,7
VH = VI = VJ = L = 88,0
m C. Rep.= 3,0 220.000,00 0,14 89.100,00 89,1
VK =VL = L = 64,0 m C. Rep.= 2,0 160.000,00 0,14 43.200,00 43,2
VM = VN = L = 56,0 m C. Rep.= 2,0 140.000,00 0,14 37.800,00 37,8
Cuadro 16 Cargas permanentes vigas antisísmicas Fuente: Propia (2014)
Vigas de Carga (50x65) cm =
V1 = V2 = V3 = V5 = L =
58,40 m
C. Rep.= 4,0 146.000,00 0,33 189.800,00 189,8
V6 = L = 50,40 m C. Rep.= 1,0 126.000,00 0,33 40.950,00 41,0
V7 = V8 = V9 = V11 = L
= 42,40 m
C. Rep.= 4,0 106.000,00 0,33 137.800,00 137,8
V12 = 13 = L = 34,40 m C. Rep.= 2,0 86.000,00 0,33 55.900,00 55,9
V15 = L = 24,44 m C. Rep.= 1,0 61.100,00 0,33 19.857,50 19,9
V16 = L = 36,13 m C. Rep.= 1,0 90.325,00 0,33 29.355,63 29,4
V17 = L = 35,84 m C. Rep.= 1,0 89.600,00 0,33 29.120,00 29,1
V18 = V20 = L = 24,00
m C. Rep.= 2,0 60.000,00 0,33 39.000,00 39,0
V21 = V22 = V23 = V24 =
L = 24,00 m C. Rep.= 4,0 60.000,00 0,33 78.000,00 78,0
Cuadro 17 Cargas permanentes vigas de carga Fuente: Propia (2014)
Columnas (50x80) cm =
Nivel sótano 1 Alt =
3,00 m C. Rep.= 125,0 7.500,00 0,40 375.000,00 375,0
Total CP = 6.660.458,78 6.660
Cargas Variable Carga Kg/m2 Área m2 Carga Kg Carga
Tnf
Carga variable para azotea sin acceso =
300 5.885 1.765.533,00 1.766
Total CV = 1.765.533,00 1.766
Total nivel entrepiso. = 8.425.991,78 8.426
Cuadro 18 Carga variable columnas Fuente: Propia (2014)
99
Total peso de la Estructura (W)
Wp = W (techo) + W (entrepiso)
Wp = 16.776.983,55 Kg → 16.776,98 Ton
Cuadro 19 Total peso de la Estructura (W) Fuente: Propia (2014)
Periodo de la estructura = (Ta)
T =Ta = Ct x H 0,75 ; Ct =
0,07 (Estructuras de concreto armado)
T =Ta = 0,07 x H 0,75 =
Para este caso; T < T+ (0,29 < 0,30)
T =Ta = 0,27
Aceleración de la estructura (Ad) =
Ad = 0,190
Cuadro 20 Periodo de la estructura = (Ta)
Fuente: Propia (2014)
4.3.4 Fuerza cortante basal (Vo)
Vo = C x Wp
Coeficiente sísmico ( C ) ; → C = μ * Ad
μ1 =
1,4*
N + 9
μ2 = 0,8 + 1
T
-1
siendo N = número de pisos
2N+12 20 T* N = 2
μ1 = 0,963 y μ2 = 0,769 → siendo μ1 > μ2 → μ = 0,963
100
C = μ * Ad → C = 0,183
Vo = C x Wp → Vo = 3.065.642,02 Kg → 3.065,64 Ton
4.3.5 Distribución de las fuerzas ft en los diferentes niveles
Fuerza de tope Ft
Ft = 0,06 . T
- 0,002 .Vo
→ Ft =
64,38 Ton
T*
Es = 0,04 Vo < Ft < 0,1 Vo → 122,63 Ton < 64,38 Ton < 306,56 Ton → No cumple
Por lo tanto para Ft = 122,63 Ton
4.3.6 Cálculo de Fi (fuerza lateral correspondiente al nivel i)
Fi =
(Vo - Ft) *
Wi * hi siendo = Wj (el peso del nivel j de la edificación)
Wj *hj hj (la altura desde la base hasta el nivel j de la edificación)
Sabiendo que = Vo - Ft = .063,70 Ton - 45,55 Ton 2.943,02 Ton
Nivel Wi (Tn) hj (m) Wi * hj Fi Vi
Techo
8.350,99 6,00 50.105,95 2.078,78 2078,78 Ton
Piso 1
8.425,99 3,00 25.277,98 986,86 3065,64 Ton
16.776,98 75.383,93
Cuadro 21 Cálculo de Fi (fuerza lateral correspondiente al nivel i)
Fuente: Propia (2014)
Los cálculos adoptados para resistir las acciones sísmicas se
desarrollaron esencialmente analizando los efectos de los terremotos en el
101
diseño del estacionamiento con el apoyo teórico de causas y características
de los sismos expresados en la Norma Venezolana COVENIN 1756: 1998,
Edificaciones Sismo resistentes. El resultado demuestra que esta estructura
cuenta con una aceptable resistencia sísmica que demuestra que esta
solución constructiva es duradera y capaz de resistir las acciones sísmicas.
4.4 Cálculos estructurales
Primeramente se presentan los cálculos para determinar la capacidad de carga
para pilotes excavados y vaciados en sitio. Iglesia (longitudes entre 23 m – 26
m).(cuadro
Diámetro
(m)
Longitud
min. Punta
(m)
Longitud del
pilote
(m)
Compresión
Qt
(T)
Tracción
Qt
(T)
Volumen de
concreto
(m2)
0,80 2.4 23 87 25 11,6
24 108 39 12,1
0.90
2.7
23 104 32 14,6
24 136 47 15,3
25 147 60 15,9
26 159 74 16,5
Cuadro 21 Capacidades de carga para pilotes excavados y vaciados en sitio
Fuente: Propia (2014)
Diámetro
(m)
Longitud
min.
Punta
(m)
Zona Longitud
del pilote
(m)
Compresión
Qt
(T)
Tracción
Qt
(T)
Volumen
de
concreto
(m2)
Longitud
del pilote
(m)
0.6 1.8 1 14 1103 92 53 4
0.6 1.8 2 18 1099 59 16 5.1
0.7 2.1 3 21 1096 110 54 8.1
Cuadro 22 Capacidades de carga para pilotes excavados y vaciados en sitio
Fuente: Propia (2014)
102
Nota: en el caso del muro, todas las longitudes de pilotes serán medidas desde la
cota inferior de la base de los mismos.
Capacidad de carga de las zapatas corridas apoyadas sobre un suelo
reforzado: Como otra alternativa de fundación para la construcción de la iglesia, se
recomienda el diseño de un sistema de fundación superficial tipo zapata corrida,
apoyado sobre un suelo reforzado. Se halló la capacidad admisible del suelo original
(relleno) para este tipo de fundación, obteniendo valores entre 5 T/m2 < qadm < 25
T/m2 para un ancho de entre 1,20 m < B < 2,00 m, y una relación largo/ancho (L/B)
que va de 2,00 a 26,00. La capacidad admisible del suelo fue determinada
empleando la ecuación de falla general de Meyerhof (1970) y el método de Gazetas
& Stokes (1991) en BUDHU (2000), limitando el asentamiento a un valor de 2,54 cm
(1”).
En el Anexo D se muestran las hojas de cálculo para la determinación de la
capacidad admisible de carga, dependiendo de la geometría adoptada. Una vez
determinadas las capacidades de carga admisibles, y tomando en cuenta las cargas
estimadas a transmitir por las estructuras, se hizo la revisión de las presiones de
contacto de las zapatas corridas. En base a esto se pudo determinar que las
presiones de contacto superan en la mayoría de los casos a las capacidades
admisibles, por lo cual es necesario obtener un incremento de estas últimas, el cual
se logrará mediante la construcción de una cajuela de suelo reforzado con
geomallas bajo las zapatas corridas.
La excavación de las fosas para zapatas se hará en ángulo recto tipo pared
vertical y podrá realizarse con el uso de maquinaria pesada de potencia media, tipo
retroexcavadora, y se reperfilarán a mano para lograr las dimensiones y espesores
recomendados.
4.4.1 Columnas
Para este cálculo se considero una resistencia del concreto a f`c = 280 Kg/cm2
acero de fy= 4200 Kg/cm2
103
Figura 26 Diseño de la columna
Fuente: Propia (2014)
Ecuación =Pu = Ø(Ac*0,85*f´c + As*fy) Ø = 0,7
Ac = área del concreto = Ag-As
f´c = 310 Kg/cm2
As = área de acero
fy = 4200 Kg/cm2
Pu = carga a compresión de que recibe la columna
Pu =Mayor reacción de la losa + peso propio de la columna*FMCP
Pu = 2*142,25 Tn + (1,4*0,50*0,80*,0*2,5 Tn/m3) = 290,50 Tn → 290.500,0 Kg
104
Ag = 4.000,0 cm2
sabiendo que = 0,01Ag < As < 0,08Ag → 40 < As < 320
As = 50,00 cm2
Pu = > 290.500,0 Kg si cumple
Nota: el recubrimiento para columna es de 5 cm. Entonces para el acero
longitudinal, será =
As Long =Ø 1" →Ligaduras de = Ø 3/8"
Separación entre ligaduras (So)
16*2,54 cm = 0,64
So <
48*0,71 cm = 34,08 Se adoptara un So de 30cm
Lx = 50 cm 50
Figura 27 Diseño de ligaduras de la columna
Fuente: Propia (2014)
105
Longitud de confinamiento Ho
2,675m / 6 = 0,45m
Ho >
45 cm = 0,45 m Se adoptara un Ho = 50cm
Lx = 50 cm 0,50 m
Figura 28 Recubrimiento de la Columna
Fuente: propia (2014)
4.4.2 Construcción de un diagrama de iteración para columnas
A continuación se muestra el cálculo para determinar el diagrama de
interacción de secciones de concreto armado sometidas a flexión recta con
solicitación.
106
Cuadro 23
Datos para el diagrama de iteración para columnas
Fuente: Propia (2014)
Área de la sección bruta (Ag) Ag= 4000,00cm²
Área de acero total (Ast)
Ast= 50,70 cm²
ρ = 1,27%
4.4.2.1 Análisis del 1er punto (Compresión pura)
Po 1152,87 Ton
Pn 922,3 Ton
Pu 645,61 Ton
Mu 0 Ton.m
Análisis del 2do punto
α 0 a 63,75 cm a<d
cj 75 cm Cc 758.625,0 Kg
d 75,00 cm Cp 40,00 cm
Fuente: Propia (2014)
107
Área cm² di (cm) εSi fSi fSi Fsi(Kg) Brazo Fsi*Brazo
S'1= 15,2 d'1= 5 εS'1 0,0028 fS'1 560
0 fluye
4200
63882 35 2235870
S'2= 10,1 d'2= 30 εS'2 0,0018 fS'2 360
0 no fluye
3600
36504 10 365040
S'3= 0 d'3= 0 εS'3 0 fS'3 0 no fluye
0 0 40 0
S'4= 0 d'4= 0 εS' 4
0 fS' 4
0 no fluye
0 0 40 0
S4= 0 d4= 0 εS4 0 fS4 0 no fluye
0 0 40 0
S3= 0 d3= 0 εS3 0 fS3 0 no fluye
0 0 40 0
S2= 10,1 d2= 55 εS2 0,0008 fS2 1600 no fluye
1600
-16224 15 243360
S1= 15,2 d1= 34 εS1 0,0016
4 fS1 3280
no fluye
3280
-49888,8
6 299332,8
3143603
Pn 792,9 Ton Pu 555,03 Ton
Mn 93,07 Ton Mu 65,15 Ton.m
Cuadro 24 Análisis del 1er punto (Compresión pura) Fuente: Propia (2014)
4.4.2.2 Análisis del 3er punto (falla balanceada)
α -1 a 37,5 cm a<d
cj 44,11765 cm Cc 446250 Kg
d 75,00 cm Cp 40 cm
Área cm² di
(cm) εSi fSi fSi Fsi(Kg) Brazo Fsi*Brazo
S'1= 15,2 d'1= 5 εS'1 0,00266 fS'1 5320 fluye 4200 63882 35 2235870
S'2= 10,1 d'2= 30 εS'2 0,00096 fS'2 1920 no fluye
1920 19468,8 10 194688
S'3= 0 d'3= 0 εS'3 0 fS'3 0 no fluye
0 0 40 0
S'4= 0 d'4= 0 εS'
4 0 fS' 4 0 no fluye
0 0 40 0
S4= 0 d4= 0 εS4 0 fS4 0 no fluye
0 0 40 0
S3= 0 d3= 0 εS3 0 fS3 0 no fluye
0 0 40 0
S2= 10,1 d2= 55 εS2 0,00074 fS2 1480 no fluye
1480 -15007,2 15 225108
S1= 15,2 d1= 34 εS1 0,000688
fS1 1376 no fluye
1376 -
20928,96 6 125573,8
2781240
108
.
Pn 125,55 Ton Pu 87,89 Ton
Mn 80 Ton Mu 56 Ton.m
Cuadro 25 Análisis del 3er punto (Falla balanceada) Fuente: Propia (2014)
4.4.2.3 Análisis del 5to punto (flexión pura)
α -10,09 a 7,91 cm a<d
cj 9,3 cm Cc 94069,5 Kg
d 75,00 cm Cp 40 cm
Área cm² di (cm) εSi fSi fSi Fsi(Kg) Brazo Fsi*Brazo
S'1= 15,2 d'1= 5 εS'1 0,001387 fS'1 2774 no fluye 2774 42192,54 35 1476739
S'2= 10,1 d'2= 30 εS'2 0,006677 fS'2 13354 fluye 4200 42588 10 425880
S'3= 0 d'3= 0 εS'3 0 fS'3 0 no fluye 0 0 40 0
S'4= 0 d'4= 0 εS' 4 0 fS' 4 0 no fluye 0 0 40 0
S4= 0 d4= 0 εS4 0 fS4 0 no fluye 0 0 40 0
S3= 0 d3= 0 εS3 0 fS3 0 no fluye 0 0 40 0
S2= 10,1 d2= 55 εS2 0,014742 fS2 29484 fluye 4200 -42588 15 638820
S1= 15,2 d1= 34 εS1 0,007968 fS1 15936 fluye 4200 -63882 6 383292
2924731
Pn 72,38 Ton Pu 65,14 Ton
Mn 63,15 Ton Mu 56,84 Ton.m
Cuadro 26 Análisis del 5to- punto (flexión pura)) Fuente: Propia (2014)
4.4.2.4 Análisis del 5to punto (tracción pura)
Pn -212,94 Ton Pu -191,65 Ton
Mn 0 Ton Mu 0 Ton.m
109
4.4.2.5 Resumen de resultados del diagrama de iteración para columnas
Pn Mn Pu Mu
1 922,3 0 645,61 0 Cumple
2 792,9 93,07 555,03 65,15 Cumple
3 493,66 122,64 345,56 85,85 Cumple
4 125,55 80 87,89 56 Cumple
5 72,38 63,15 65,14 56,84 Cumple
6 -212,94 0 -191,65 0 Cumple
Cuadro 27 Resultados del diagrama de iteración para columnas Fuente: Propia (2014)
Figura 29 Diagrama de interacción
Fuente: Propia (2014)
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
0 50 100 150
DIAGRAMA DE ITERACCION
NOMINAL DISEÑO
110
4.4.3 Predimensionado de la viga
Cuadro 28 Tablas de la norma para cálculo de vigas
Fuente: Fratelli (2005)
111
Figura 30 Diseño de las vigas
Fuente: Propia (2014)
112
Figura 31 Dimensionamiento de las vigas
Fuente: Propia (2014)
113
4.4.3.1 Diseño de la viga de carga
En virtud a que los esfuerzo obtenido, se requirió aumentar la resistencia del
concreto a 310 kg/cm2 y el ancho de la viga igual a lx de la columna igual a 50cm.
Esto es con la finalidad de aumentar la vida útil de la estructura ya que esta será en
obra limpia y además se podrá obtener un nodo lo mas monolítico posible.
4.4.4 Pórtico de carga
De acuerdo a la mayor reacción obtenida del análisis de la losa maciza, se
ubico el pórtico de carga correspondiente, con la finalidad de implicar el numero
calculo se considero según lo descrito el pórtico de carga más desfavorable en este
caso el pórtico de carga del eje 2.
Con la reacción de la losa, y las dimensiones de la viga se procedió a la carga
de los niveles, y siendo la carga de planta baja igual a la carga del sótano 1,
podemos definir que ambas vigas son iguales, resumiendo el cálculo del área de
acero y de los estribos para una viga, será igual para las vigas de cargas de toda la
estructura, con el fin de minimizar los desperdicios y el uso de múltiples áreas de
acero.
4.4.5 Escalera
A continuación se presenta el resultado del cálculo de las escaleras, igualmente
se muestran las tablas de la norma COVENIN 2245:90, utilizadas para este diseño.
Dimensiones de la huella (H).
H = 23 cm < H < 30 cm → Tanteo
con → H = 25,0 cm
Calculo del número de escalones.
LBase = (Nescalones - 1) * H
Nescalones = (LBase / H) + 1 = (400 cm / 25,0 cm) + 1 =17 Escalones
114
Calculo de la contrahuella ( CH).
CH = Altura / Nescalones =300 cm / 17 escalones =17,65 cm
Figura 32 Diseño de huella y contrahuella (COVENIN 2245-90)
Fuente: Propia (2014)
Ítems Valor Especificación Aceptación Observación
Huella 25,0 cm 23 cm a 30 cm Si cumple
Contrahuella 17,65 cm 15 cm a 20 cm Si cumple
25,00
2CH + H 60,29 cm 57 cm a 68 cm Si cumple
36,87 °
Nescalones 17 < 20 Si cumple
Descanso 1,20 m 1,20 m Si cumple
Pendiente 36,87 ° 20° a 50° Si cumple
Cuadro 29 Verificación de los resultados Fuente: Norma COVENIN 2245-90
115
Figura 33. Análisis y diseño de la escalera
Fuente: Propia (2014)
116
4.4.5.1 Análisis de carga
Cargas Permanentes (CP)
Pp. de losa = (0,35 m * 2500 Kg/m2)/cos 36,87° = 1.093,75 Kg/m2
Pp de escalones = 0,1765 m /2 * 2500 Kg/m2 = 220,59 Kg/m2
Acabado en cemento pulido, (e = 2 cm) = 38,00 Kg/m2
Friso debajo de la losa (e = 2 cm) = 34,00 Kg/m2
Total CP = 1.352,34 Kg/m2
Cargas Variables (CV)
Sobre carga para escaleras=300,00 Kg/m2
Total CV = 300,00 Kg/m2
Mayoración de Carga
q = 1,4CP + 1,7CV
q = 2.403 Kg/m2 ≈ 2.405 Kg/m2
4.4.5.2 Calculo estructural
Mu = (q * L2) / 8 = (2.165 * 5,92)/8 = 8.129,82 Kg.m/m
μ = Mu / (f'c * b * d2) = 9.418,93 Kg.m/m /(250 Kg/cm2 * 1 m * 252 cm2) = 0,036
Por tabla = w =0,07 Ju =0,96 Diseño del acero.
As = Mu
= 9.418,93 Kg.m/m
= (0,9 * fy * Ju * d)
(0,9 * 4200Kg/cm2 * 0,96 * 0,25 m)
As = 7,476 cm2/m → Ø 5/8" c/25 cm
En el sentido transversal, se coloca acero mínimo por retracción y temperatura.
As min = 0,0018 *b*d = 0,0018 x 100 x 25 = 5,4 cm2/m → Ø 5/8" c/35 cm
117
4.4.5.3 Despiece
Figura 34 Despiece de la escalera
Fuente: Propia (2014)
4.4.6 Losa de pavimento
Variables para el diseño: Se utilizará el descrito en el Anexo F de la Norma
1753-2006 en Revisión “Proyecto y construcción de obras en concreto estructural”
denominado Pavimentos de concreto hidráulico. A continuación se muestran las
variables de diseño.
Cargas: Se estimaron valores de carga permanente según lo establecido por la
norma 2002-1988A, y en base a esto se consideró un acabado de pavimento ver
cuadros 29 al 33; de 100 kg/m2. De la misma manera se estimaron valores de
carga variable de 500 kg/m2, tomando en cuenta que las edificaciones a construir
pueden ser consideradas como lugares de concentración pública (lugares de culto).
Finalmente se estimó que la carga a soportar por la losa de pavimento es de
aproximadamente 0,6 T/m2, lo cual es considerada como una carga baja. Como
parte de este informe, fueron determinadas capacidades de carga admisible para las
dimensiones de losa propuestas, empleando los métodos de Meyerhof (1970) y
Gazetas & Stokes (1991), limitando los asentamientos elásticos a 1 pulgada (1”=
2,54 cm), evaluando para un ancho de losa fijo de 3 m, profundidades de
empotramiento entre 0,12m < Df < 0,15m, y relaciones largo/ancho (L/B) entre 1 <
L/B < 1,5. En base a todo esto se determinaron capacidades de carga admisible
entre 9 T/m2 < qadm < 12 T/m2.
118
Cuadro 29
119
Cuadro 30
120
Cuadro 31
121
Cuadro 32
122
Cuadro 33
123
4.4.7 Calculo de los pilotes
4.4.7.1 Fundación (pilotes)
Cantidad de pilotes definido para este proyecto: 2
Q act = P + PM siendo PM = Momento de servicio
2 Separación (S)
Figura 35 Diseño del pilote
Fuente: Propia (2014)
S (en función del diámetro del pilote)
S = (2,5D a 4D )
Definición del diámetro del pilote (D); según la siguiente expresión =
P =
π * D2
* α * F'c
2 4
124
siendo =
D : Diámetro del pilote
α: 0,33 factor para pilotes excavados y vaciados en sitio sin forro
F'c : 250 Kg/cm2 Resistencia a la compresión del concreto
P : Carga portante de la columna más desfavorable
nota = se usara el valor de práctica de (α*F'c = 35 Kg/cm2) según la
S.V.D.G
despejando D
D =
4*P 1/2
2*π*(α*F'c)
por lo tanto el diámetro es igual =D =72,69 cm → redondeando D→ D =80,00 cm
Por lo tanto para la separación (S) se asumirá el mínimo que es 2,5D
S = 200,00 cm → 2,00 m
Por consiguiente PM y Qact=
PM =
Momento de servicio
= 29,05 t.m = 14,53 t
Separación (S) 2,00 m
Q act = (P/2) +
PM =
290,50 t + 14,53 t = 160 t
2
Calculo de Qnom. Para un diámetro de 80 cm (0,80 m)
Q nom = Ac *α* F'c
Q nom = 415 t
siendo =
125
Ac :Área transversal del pilote de concreto
F'c : 250 Kg/cm2 Resistencia a la compresión del concreto
Es Q act < Q nom → 160 t < 415 t = si cumple, por lo tanto el diámetro del pilote
es correcto.
Según el estudio de Suelo efectuado por GEOCYMA Ingeniería, se tienen los
siguientes datos =
Muro quebrada (noreste) Muro quebrada (noreste) Iglesia
Diam. (m)
Long.
Min.
Punta (m)
Long.
Pilote. (m)
Compresion Qt (Ton)
Traccion Qt
(Ton)
Vol. Concr
eto (m3)
Long.
Pilote. (m)
Compresion Qt (Ton)
Traccion Qt
(Ton)
Vol. Concr
eto (m3)
Long.
Pilote. (m)
Compresion Qt (Ton)
Traccion Qt
(Ton)
Vol. Concr
eto (m3)
0,6 1,8
12 76 36 3,4 18 59 16 5,1
13 84 44 3,7
14 92 53 4,0
15 100 62 4,2
0,7 2,1
12 98 43 4,6 18 78 21 6,9 17 87 57 6,5
13 108 53 5,0 19 89 32 7,3 18 128 70 6,9
14 117 63 5,4 20 100 43 7,7 19 140 82 7,3
15 127 74 5,8 21 110 54 8,1 20 152 95 7,7
0,8 2,4
12 111 51 6,0 18 92 26 9,0 17 96 67 8,5
13 134 63 6,5 19 114 39 9,6 18 159 82 9,0
14 145 74 7,0 20 126 51 10,1 19 172 96 9,6
15 155 86 7,5 21 137 64 10,6 20 185 111 10,1
0,9 2,7
12 128 59 7,6 18 110 32 11,5 17 109 79 10,8
13 163 72 8,3 19 142 47 12,1 18 192 95 11,5
14 175 86 8,9 20 155 61 12,7 19 207 111 12,1
15 187 99 9,5 21 168 75 13,4 20 252 128 12,7
Cuadro 34 Capacidad admisible de carga para pilotes excavados y vaciados
en sitio (carga para un pilote)
Fuente: GEOCYMA Ingeniería (2012)
126
Fundación Diámetro Prof. Ubicación
F1 80,00 cm 12,0 m El resto que no abarca F2 ni F3
F2 80,00 cm 18,0 m Perímetro de la quebrada
F3 80,00 cm 17,0 m Área de la Iglesia
Cuadro 35 Ubicación de las fundaciones
Fuente: GEOCYMA Ingeniería (2012)
Figura 36 Área de la quebrada
Fuente: GEOCYMA Ingeniería (2012)
127
4.4.7.2 Diseño del cabezal del pilote
Figura 37 Diseño del cabezal de los pilotes
Fuente: Propia (2014)
Datos: Materiales:
Diámetro del Pilote =80,00 cm f´c = 250 Kg/cm2
Recubrimiento = 15,00 cm fy = 4200Kg/cm2
Separación entre Pilotes = 200,00 cm
Ancho de Columna = Ly =80,00 cm Lx =50,00 cm
Cuadro 36 Datos y materiales para el diseño del cabezal
Fuente: Propia (2014)
4.4.7.2.1 Cálculos
L1 = 2*rec + (2*D/2) + S = (2*15 cm) + 80 cm + 200 cm) =310,00 cm → 3,1 m
L2 = 2*rec + D = (2*15 cm) + (80 cm) = 110,00 cm → 1,1 m
d = (S/2)xTag50º = 119,00 cm → 1,2 m
h = d + rec = 134,00 cm → 1,34 m Redondeando = 1,35 m
Volumen del cabezal
V = L1 x L2 x h = 3,1 m x 1,10 m x 1,35 m = 4,604 m3
128
Peso propio del cabezal (densidad del concreto = 2,5 Ton/m3)
Pp = Volcabezal x Dconcreto = 4,604 m3 x 2,5 Ton/m3 = 11,51 Ton
PU = P + Pp = 290,50 Ton + 11,51 Ton = 302,01 Ton
Fuerza de Tracción en la Losa del Cabezal
Para 2 Pilotes
Ty = PU*(2S - a)
= 302,01 Ton x (2*2,0 m - 0,80 m)
= 101,52 Ton 8d 8*1,2 m
Tx = PU*(2S - a)
= 302,01 Ton x (2*2,0 m - 0,50 m)
= 111,03 Ton 8d 8*1,2 m
Calculo del Acero
Asx = Tx * 1000
= 111,03 Ton x 1000
= 29,37 cm2
0,9 x fy 0,9 x 4200 Kg/cm2
Asy = Ty * 1000
= 101,52 Ton x 1000
= 26,86 cm2
0,9 x fy 0,9 x 4200 Kg/cm2
Asx = 29,37 cm2 → 6Ø 1" = 30,42 cm2
Asy = 26,86 cm2 → 6Ø 1" = 30,4 cm2
4.4.8 Cálculo y diseño de las vigas
Es importante acotar que la viga es un elemento fundamental en la
construcción, sea ésta de la índole que fuera. Será el tipo, calidad y fin de la
construcción lo que determinará medidas, materiales de la viga, y sobre todo, su
capacidad de sostener y contener pesos y tensiones, para el diseño propuesto del
estacionamiento estas se calcularon con base a la ecuación de momentos y cortes
para vigas según la Norma ACI-318 los resultados fueron los siguientes:
129
Figura 38 Ecuación de momentos y cortes para vigas
Fuente: Norma ACI-318
Nivel Cota Tramo Losa Reacc Pp Viga W
Piso +0,0 Ejes LM Kg/ml Kg/ml Kg/ml
VIG
A D
E C
AR
GA
DE
PL
AN
TA
BA
JA
+
0,0 A-B PB-7 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 B-C PB-7 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 C-D PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 D-E PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
130
+
0,0 E-G PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 G-H PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 H-I PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
+
0,0 I-J PB-6 15.402,60 682,5 16.085,10
VIG
A D
E C
AR
GA
DE
SO
TA
NO
1
-
3,0 A-B S1-7 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 B-C S1-7 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 C-D S1-6 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 D-E S1-7 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 E-G S1-8 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 G-H S1-9 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 H-I
S1-
10 15.402,60 682,5 16.085,10
-
3,0 I-J
S1-
11 15.402,60 682,5 16.085,10
Cuadro 37 Distribución y características de las vigas
Fuente: Propia (2014)
131
Figura 39 Carga de diseño sobre el pórtico nº 2 (Anexo 4 plano expandido)
Fuente: Propia (2014)
Nota: Carga distribuida (W) para el pórtico del eje Nº 2
W = Reacción de la losa + Pp de viga (mayorado)
A continuación se presenta el diseño de pórtico de carga del eje 2, donde su
pueden apreciar los siguientes resultados: + 0,00 Planta Baja; - 3,00 (Sótano 1); -
6,00 (Sótano 2), figura 40.
132
Figura 40 Diagrama de corte y momento (viga de carga de planta baja = viga de carga de sótano 1)
Fuente: Propia (2014)
133
4.4.9 Cálculo de la losa maciza
De acuerdo a la simetría de la estructura en todos los niveles, y la carga
variable no varía en ninguno de los pisos el cálculo de la losa se resumió en la
configuración de losa más desfavorable, por consiguiente: Se obtuvo un espesor de
losa de 35 cm, para un recubrimiento de 3 cm, para esta losa se proyectara mortero
de cemento en la parte inferior con la finalidad de de protección contra humedad, y
fuego. Se usara acero mínimo como acero principal en la zona de tracción y
comprensión = cabilla de 7/8" cada 30cm el acero de repartición será de cabilla de
5/8" cada 25 cm.
Figura 41. Tabla de corte y momento para el cálculo de la losa
Fuente: Norma ACI-318
A continuación se presenta en la figura 42, el plano de la configuración de la
losa maciza del estacionamiento.
134
Figura 42 Losas Macizas del Nivel: Planta Baja
Fuente: Propia (2014)
Tabla de espesores
L1/24 = 800/24 = 33,33 cm
LM-PB-1 = LM-PB-2 = LM-PB-3
L2/28 = 800/28 = 28,57 cm HLOSA = Se adopta espesor =35,00 cm→ Recubrimiento de losa = 3,00 cm
L3/24 = 800/24 = 33,33 cm
L1/24 = 800/24 = 33,33 cm
L2/28 = 800/28 = 28,57 cm
LM-PB-4 = LM-PB-5
L3/28 = 800/28 = 28,57 cm HLOSA = Se adopta espesor =35,00 cm → Recubrimiento de losa =3,00 cm
L4/28 = 800/28 = 28,57 cm
L5/24 = 800/24 = 33,33 cm
L1/24 = 800/24 = 33,33 cm
L2/28 = 800/28 = 28,57 cm
L3/28 = 800/28 = 28,57 cm
LM-PB-6 = LM-PB-7
L4/28 = 800/28 = 28,57 cm HLOSA = Se adopta espesor = 35,00 cm→ Recubrimiento de losa =3,00 cm
L5/28 = 800/28 = 28,57 cm
L6/28 = 800/28 = 28,57 cm
L7/24 = 800/24 =33,33 cm
Nota = Para todo el nivel se adoptara un espesor de 35 cm, con un recubrimiento de 3 cm,
obteniendo una altura útil (d) de 32 cm.
135
Figura 43 Diseño de la losa maciza. Fuente: Propia (2014)
136
Figura 44 Configuración de la losa maciza Fuente: Propia (2014)
137
4.9.1 Análisis de carga
Carga Permanentes (CP) =
Peso propio de la losa de concreto = 0,35 m x 2500 Kg/m2 = 875 Kg/m2
Cubierta de mortero de protección debajo de
la losa = 0,02 m x 2000 Kg/m2 = 40 Kg/m2 915
Carga Variable (CV) =
Sobre Carga para estacionamiento = 300 Kg/m2
W (Kg/m2) = 1,4xCP + 1,7xCP = 1,4x915 + 1,7x300 = 1.791 Kg/m2
W (Kg/ml) = W (Kg/m2) x 1 ml de ancho de losa = 1.791,0 Kg/ml
Observaciones: debido a la simetría existente entre eje y eje, analizará la losa de
mayor proporción.
4.10 Propiedades de los materiales
La estructura del pavimento estará conformada por una superficie de
rodamiento de concreto hidráulico, una capa base y la sub-rasante del sitio. Se
considerará concreto hidráulico convencional así como capa base de granzón
natural mínima de 15 cm, la cual evitará deformaciones y asentamientos. Es
importante mencionar que previo a la construcción de la estructura de pavimento, se
deberá ejecutar una cajuela de saneamiento, tal como se explica en el anexo E, y
rellenar con material del tipo A-2-4 ó A-1-b compactado al 95% de la densidad
máxima seca y contenido óptimo de humedad +/-2% del ensayo Proctor modificado.
4.10.1 Propiedades del concreto de cemento Pórtland (PCC).
La superficie de rodamiento será una losa de concreto hidráulico de cemento
Pórtland, el cual es una mezcla de agregado grueso, agregado fino, agua, cemento
Pórtland Tipo I, y algún aditivo opcional que facilite su colocación y/o retarde/acelere
su fraguado, dependiendo de las necesidades particulares en el momento de la
construcción.
Las propiedades mecánicas del concreto son las siguientes:
138
Módulo de ruptura del concreto a los 28 días (f’r28): 40 Kg/cm2
Resistencia a la compresión mínima del concreto a los 28 días (f`c28)min: 250
Kg/cm2
Relación de Poisson del concreto (μ): 0,15
Módulo de elasticidad de la losa de concreto (Ec): 237.170 Kg/cm2
El proceso de construcción es el establecido en la especificación 13.10 de la
norma COVENIN 2000-87, teniendo especial atención el proceso de curado del
concreto para evitar la formación de grietas superficiales por retracción.
Propiedades de la capa base: Granzón Natural: El Granzón Natural será
obtenido de la explotación de préstamos de ríos y/o préstamos de minas,
compuesto por una mezcla de grava, arena y material llenante, en diferentes
combinaciones. Deben proceder de rocas duras y resistentes, no poseer terrones de
arcilla y estar libre de todo material orgánico, además de cumplir con las
especificaciones de la Norma COVENIN 2000-87: Los materiales que componen el
Granzón Natural se clasifican en: agregado grueso y agregado fino. El agregado
grueso (fracción retenida en el tamiz No. 10) debe tener las siguientes
características:
1. Debe estar limpio y no debe tener más de 20%, de su peso, de trozos
alargados o planos.
2. El porcentaje de desgaste, determinado según el Ensayo COVENIN 0266
(Ensayo de Los Ángeles), no debe ser mayor de 50%.
3. La fracción del Granzón Natural que pasa el tamiz No. 40 debe tener Límites
Líquido Máximo = 25%, e Índice de Plasticidad Máximo = 6%
La granulometría del Granzón Natural que se use para la construcción de bases
debe estar comprendida, en el momento de ser colocada, entre los límites indicados
en el cuadro 38.
139
Tamices Granzón – Tipo 1 Granzón – Tipo 2
2” - 100
1” 100 70-100
3/8” 60-100 30-85
N° 4 50-85 25-65
N° 10 40-70 15-50
N° 40 20-50 8-30
N° 200 5-20 2-20
Cuadro 38 Porcentaje en peso, de material que pasa los Tamices. Granzón
Natural
Fuente: Norma COVENIN 2000-87.
Granzón Natural: El Granzón Natural será obtenido de la explotación de
préstamos de ríos y/o préstamos de minas, compuesto por una mezcla de grava,
arena y material llenante, en diferentes combinaciones. Deben proceder de rocas
duras y resistentes, no poseer terrones de arcilla y estar libre de todo material
orgánico, además de cumplir con las especificaciones de la Norma COVENIN 2000-
87.
Los materiales que componen el Granzón Natural se clasifican en: agregado
grueso y agregado fino. El agregado grueso (fracción retenida en el tamiz No. 10)
debe tener las siguientes características:
1. Debe estar limpio y no debe tener más de 20%, de su peso, de trozos alargados o
planos.
2. El porcentaje de desgaste, determinado según el Ensayo COVENIN 0266
(Ensayo de Los Ángeles), no debe ser mayor de 50%.
3. La fracción del Granzón Natural que pasa el tamiz No. 40 debe tener Límites
Líquido Máximo = 25%, e Índice de Plasticidad Máximo = 6%
La granulometría del Granzón Natural que se use para la construcción de bases
debe estar comprendida, en el momento de ser colocada, entre los límites indicados
en el cuadro 38.
140
Estructura del pavimento rígido: Se considera apropiado el diseño de un
pavimento rígido de concreto simple (Joint Plain Concrete Pavement, JPCP). Se
recomiendan paños de vaciados de 3,0 m x 3,0 m. En todo caso la relación L/B de la
losa no debe ser mayor a 1,5 para evitar deflexiones excesivas y la aparición de
grietas, para el ancho dado.
Bajo todas las consideraciones expuestas, se recomienda un espesor de base
de granzón natural de ebase = 15 cm; y un espesor de losa de concreto de econc = 12
cm. Este espesor deberá engrosarse en todos los paños perimetrales de las
edificaciones según lo estipulado en la Norma 1753, en un 20%, es decir, hasta 15
cm. (Figura 44)
Figura 45. Detalle esquemático de la estructura del pavimento rígido
Fuente: Estudio Geotécnico (2014)
Como acero de refuerzo, se estimó una cantidad de acero mínimo por
retracción y fraguado y temperatura de Asmín = 1,8 cm2, el cual fue determinado al
hacer uso de una cuantía ρ = 0,0020 y en base a 1 m lineal de losa. Dicho esto, se
recomienda el uso de: 8 φ1/4”@12,5cm, en cada dirección.
El mecanismo de transmisión de carga entre losas contiguas será mediante la
colocación de pasadores (dowels), que para el espesor de losa resultante entre 12
cm < econc < 15 cm, se recomiendan: 1 φ 5/8”x30cm@30cm, colocados a la mitad del
141
espesor de concreto, con la mitad de la barra en cada losa, según se muestra en la
Figura 45.
Figura 46. Mecanismo de transmisión de carga y sellado de las juntas
Fuente: Estudio Geotécnico (2014)
142
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Una vez terminadas las investigaciones, así como el diseño y cálculo del
estacionamiento, se procede a desarrollar las conclusiones de este Trabajo de
Grado, con lo que se da cumplimiento a los objetivos específicos establecidos.
En lo que respecta a diagnosticar la situación actual del terreno disponible para
la edificación del estacionamiento a través de las mediciones y la obtención de los
estudios de suelo, se concluye que
En cuanto a diseñar el prototipo de la estructura del estacionamiento a proponer
se realizo un plano conceptual tipo render donde se puede apreciar la arquitectura
del estacionamiento propuesto y como enriquecería el urbanismo, además de
prestar el servicio requerido por la comunidad.
Lo que infiere a calcular el comportamiento sísmico del estacionamiento a
proponer, se concluye que tomando en consideración el tipo sísmico 5 de la zona y
que las cargas de los estacionamientos comúnmente pueden asimilarse al de los
depósitos pero que este pasa a ser parte de un templo religioso por lo que debe
sobre dimensionarse en relación con otras estructuras se estableció un valor de
carga de 500kgf/m2.
El diseño consideró la acción de las tres componentes traslacionales del sismo y
la rotacional de eje vertical del espectro de respuesta.
143
Con base a los resultados de los cálculos del análisis sísmico, se concluye que
el diseño del estacionamiento sísmicamente es resistente a movimientos telúricos
del grado 5 es decir de un peligro sísmico elevado es decir que el coeficiente de la
aceleración (A0) horizontal para esta zona puede ser entre 0.40 a 0.30, esto de
acuerdo a la Norma Covenin 1756:2001.
La confiabilidad final de la edificación, depende del cumplimiento de esta Norma
y de las de diseño, además de la correcta ejecución, inspección y mantenimiento a
futuro del estacionamiento.
En lo referente a realizar los cálculos estructurales del estacionamiento se
concluye que al realizar la estimación de los valores de carga permanente según lo
establecido por la Norma 2002-1988A, y en base a esto se consideró un acabado de
pavimento con concreto de 100 kg/m2.
De la misma manera se estimaron valores de carga variable de 500 kg/m2,
tomando en cuenta que las edificación a construir pueden ser consideradas como
lugares de concentración pública (como lo es la iglesia), por lo que este se sobre
dimensionó de acuerdo a la norma de sismorresistencia 1756:2001.
Se concluye que la carga a soportar por la losa maciza es de aproximadamente
0,6 T/m2, lo cual es considerada como una carga baja. Como parte de este informe,
fueron determinadas capacidades de carga admisible para las dimensiones de losa
propuestas, empleando los métodos de Meyerhof (1970) y Gazetas & Stokes
(1991), limitando los asentamientos elásticos a 1 pulgada (1”= 2,54 cm), evaluando
para un ancho de losa fijo de 3 m, profundidades de empotramiento entre 0,12m <
Df < 0,15m, y relaciones largo/ancho (L/B) entre 1 < L/B < 1,5. En base a todo esto
se determinaron capacidades de carga admisible entre 9 T/m2 < qadm < 12 T/m2.
Por lo que se concluye que el uso de: 8 φ1/4”@12,5cm, en cada dirección de la
losa maciza lo adecuado para asegurar la resistencia de este elemento.
144
Por tratarse de que en el terreno se observa una quebrada canalizada con
muros subverticales y de bajo caudal (para la fecha de exploración). Y
topográficamente se encuentra por debajo de la cota de la vialidad, con taludes
descendentes de más de 3 metros de altura, además de las características de
humedad se realizaron los cálculos para las fundaciones con tres pilotes los cuales
aseguran la estabilidad de la estructura.
Para este objetivo se realizaron los diseños y cálculos de la losa de fundación,
las cuales son iguales en los tres (3) niveles, igualmente se procedió al diseño y
cálculo de las columnas, vigas, pórticos, materiales los cuales de acuerdo a las
normas con que se compararon los resultados cumplen con los lineamientos
establecidos.
Al respecto, a continuación el cuadro 39 presenta el resumen de las
características y cantidad de vigas sísmicas diseñadas para esta estructura:
Vigas sísmicas
Eje Longitud total Apoyos Cantidad de vigas
1 58,40 9,00 8,00
2 58,40 9,00 8,00
3 58,40 9,00 8,00
4 58,40 9,00 8,00
5 58,40 9,00 8,00
6 53,74 9,00 8,00
7 49,08 8,00 7,00
8 44,43 8,00 7,00
9 39,77 7,00 6,00
10 39,77 7,00 6,00
11 34,40 6,00 5,00
12 30,46 6,00 5,00
13 25,80 5,00 4,00
14 25,80 5,00 4,00
15 33,23 7,00 6,00
16 36,92 7,00 6,00
17 36,63 7,00 6,00
18 23,95 4,00 3,00
145
19 23,95 4,00 3,00
20 23,95 4,00 3,00
21 23,95 4,00 3,00
22 23,95 4,00 3,00
23 23,95 4,00 3,00
24 23,95 4,00 3,00
Total vigas sísmicas
CANTIDAD 131,00
ML VIGAS 909,68
Sección de Viga
Ancho Alto
0,60 0,60
1 Nivel 2 Nivel
Concreto en vigas sísmicas 327,48 654,97
Acero en vigas sísmicas 39.298,18 78.596,35
Cuadro 39 Cantidad y peso de vigas sísmicas Fuente: Propia (2014)
VIGAS DE CARGA
Eje Longitud total Apoyos Cantidad de vigas
A 27,45 4,00 3,00
B 35,45 5,00 4,00
C 51,45 7,00 6,00
D 67,45 9,00 8,00
E 83,45 11,00 10,00
F 83,45 11,00 10,00
G 96,71 12,00 11,00
H 107,45 14,00 13,00
I 107,45 14,00 13,00
J 107,45 14,00 13,00
K 48,00 7,00 6,00
L 48,00 7,00 6,00
M 48,00 7,00 6,00
N 48,00 7,00 6,00
Vigas de carga
Cantidad 115,00
Ml vigas 911,76
Sección de viga
Ancho Alto
0,60 0,60
146
1 NIVEL 2 NIVEL
Concreto en vigas de carga 328,23 656,47
Acero en vigas de carga 39.388,03 78.776,06
Cuadro 40 Cantidad y peso de vigas de carga Fuente: Propia (2014)
Ejes Sísmicos Principales
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
A 1 1 1 1 1
B 1 1 1 1 1 1 1
C 1 1 1 1 1 1 1 1
D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
E 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
F 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
G 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
K 1 1 1 1 1 1 1 1 1
L 1 1 1 1 1 1 1 1 1
M 1 1 1 1 1 1 1 1 1
N 1 1 1 1 1 1 1 1
Ejes sísmicos Secundarios
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
A' 1
B' 1
B'' 1
C' 1
C'' 1
D' 1
E' 1
F' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
F'' 1
G' 1
G''
1
L' 1
M' 1
147
Cantidad
Columnas en ejes principales 160,00
Columnas en ejes secundarios 22,00
182,00
Ancho Largo Altura
Dimensiones
0,80
0,80
3,00
1 Elemento 1 Nivel 2 Nivel
Concreto en columnas m3 1,92 349,44 698,88
Acero en columnas kg 192,00
34.944,00
69.888,00
2 NIVEL
Elemento Cantidad Concreto M3 Acero Kg
Columnas 182,00
698,88
69.888,00
Vigas 246,00
1.311,44
157.372,42
2.010,32
227.260,42
Cuadro Resumen de los elementos estructurales columnas y vigas
Fuente: Propia (2014)
A terminar las investigaciones y cálculos se concluye que este proyecto para la
construcción de un estacionamiento de 407 puestos es viable representando una
alternativa de solución definitiva ante la problemática planteada, más aun si se le
adiciona los 150 puestos que dispone actualmente la Universidad Nueva Esparta en
su sede Los Naranjos.
Este proyecto representa una buena revaloración para la zona.
148
5.2 Recomendaciones
Se recomienda que los materiales a utilizar en la construcción de la obra sean
los recomendados en estos cálculos como son el concreto fc28 = 250 Kg/cm2, fr =
40 Kg/cm2, con un espesor de 12 cm. Y un aumento de 15 cm en las losas
perimetrales.
Realizar en el terreno la compactación necesaria para lograr el aumento de la
densidad del suelo como resultado de las cargas o presiones aplicadas al mismo,
como lo es a 95% de la densidad máxima seca - DMS y wopt del ensayo proctor.
Para este punto es necesario acotar que la maquinaria a utilizar para la
compactación sea de nueva tecnología a fin de evitar daños en el terreno.
En cuanto a la base del terreno se recomienda que el espesor sea de 15cm
utilizando granzón con un CBR min de 60% al 95% DMS y wopt modificado del
ensayo proctor modificado. No se debe olvidar que este ensayo del CBR, mide la
resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un suelo bajo condiciones de humedad y
densidad controladas, factores imprescindibles para la mezcla del concreto.
En esta fase se recomienda la colocación de mayas de geotextil a fin de evitar
daños a subsuelo además que este material está demostrado que colabora con la
perdurabilidad del pavimento y fundaciones de las estructuras civiles.
Contratar a empresas reconocidas para la ejecución de esta estructura, que
este personal llene las planillas con sus datos personales y entrega de los
documentos que avalan la información suministrada por estos.
Que la mano de obra sea calificada.
Que se cumplan a cabalidad las normas de higiene y seguridad industrial.
149
Que se respeten los criterios establecidos en el diseño desarrollado,
principalmente en las normas citadas y utilizadas para el desarrollo de este trabajo
de grado.
Otra recomendación se basa en el cuidado y almacenaje de los materiales, los
cuales deben protegerse de las lluvias a fin de evitar gastos innecesarios.
Que se vigile y controle la ejecución de la obra, a fin de lograr el objetivo
establecido, además de evitar que causen daños a los habitantes de la zona, esto
en referencia a la prevención de acciones poco sensatas de algunos obreros en las
obras.
Que se avise a la comunidad sobre la construcción de este estacionamiento y
se les advierta que la única forma de cubrir algún daño a las edificaciones ya
existentes es que tomen previamente fotografías de sus inmuebles a fin de
demostrar que el daño lo causo la obra nueva.
Como último se recomienda que cuanto antes se dé el ejecútese a esta obra,
cuyo servicio es necesitado por la comunidad de la Urbanización Los Naranjos,
sobre todo para las personas que a diario trabajan, estudian o viene de visita a la
zona.
150
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153
ANEXOS
154
ANEXO A
PLANILLAS DE PERFORACIÓN
155
156
157
158
159
160
161
162
163
ANEXO B
ENSAYOS DE LABORATORIO
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
ANEXO C
PERFILES LITOLÓGICOS
179
180
181
ANEXO D
CARGA DE DISEÑO SOBRE EL PÓRTICO Nº 2
182
183
ANEXO E
ESQUEMAS DE SISTEMAS DE FUNDACIÓN
184
185
186
187
ANEXO F
TOPOGRAFÍA MODIFICADA
188
