tesis memoria de calculo

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL REGIN XALAPA

Memoria De Calculo Estructural Del Proyecto

Casa Residencial Los Bejucos

En El Mpio. De Coatepec.

MEMORIA

QUE PARA OBTENER EL TTULO DE

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

Abner Arturo Ceballos Lozano

DIRECTOR

Ing. Adriana Hernndez Cervantes

Xalapa Enrquez, Veracruz Agosto 2014

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AGRADECIMIETOS.

Primero y principalmente gracias a Dios por haberme permitido llegar hasta aqu, y

poder finalizar esta etapa ms en mi vida, sin Dios no podra haber logrado nada.

Gracias a mi padre porque despus de muchos sacrificios y a pesar de las

dificultades, me ha apoyado cuanto ms ha podido, y al da de hoy nunca me falto

nada, solo espero ser la mitad de lo que t eres como padre.

Y gracias a todas las personas, maestros, familia y amigos, que de alguna u otra

manera con su apoyado, ejemplo y consejo me han ayudado y enseado, no

mencion a nadie por temor a excluir a alguno, pero a todos ellos, su apoyo en

cualquier forma, siempre lo tengo presente, gracias.

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INDICE TENTATIVO.

AGRADECIMIENTOS. __________ ___ 2

INDICE GENERAL. _ 3

INTRODUCCION. _ 5

CAPITULO 1. INTRODUCCION ____________________________ ________ 7

1.1 Delimitacin.................. 8

1.2 Justificacin.................. 8

1.3 Objetivos................ 9

1.4 Metodologa................ 10

CAPITULO 2. MARCO TEORICO ______________ __ _______ __ 12

2.1 Descripcin Del Anlisis....................... 13

2.2 Descripcin De Los Diseos.................... 13

2.3 Descripcin Del Mtodo Esttico....................... 14

2.4 Descripcin Del Diseo De Cimentacin...................... 15

CAPITULO 3. DESCRIPCION DEL TRABAJO 16

3.1 Presentacin Del Proyecto Los Bejucos................. 17

3.2 Planos Arquitectnicos............... 19

ANALISIS DE PESOS 23

3.6 Anlisis de Losa de Azotea ............................. 24

3.7 Anlisis de Losa de Entrepiso .......... 24

3.8 Anlisis de Losa de Bao ................ 24

3.9 Anlisis de Losa de Tinaco ............... 25

3.10 Anlisis de Escalera....................................... 25

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BAJADA DE CARGAS__ _________ 27

3.12 Determinacin de las reas Tributarias............ 28

3.13 Bajada de Cargas por Trabes ............ 33

DISEO DE LOSAS _ ___________ 43

3.14 Diseo de Losa de Azotea .................... 44

3.15 Diseo de Losa de Entrepiso ............. 52

3.16 Diseo de Losa de Bao ................... 55

ANALISIS SISMICO ESTATICO____ __ 57

3.17 Determinacin de Rigideces...................... 59

3.18 Anlisis ssmico esttico.............. 63

DISEO DE ELEMENTOS________ __ 68

3.19 Diagramas de Momentos en trabes............... 70

3.20 Diagramas de Cortantes en trabes................ 76

3.21 Diseo de trabes............... 83

3.22 Diagramas de Momentos en Columnas................... 90

3.23 Diagramas de Cortantes en Columnas................. 94

3.24 Diseo de columnas.................... 98

DISEO DE CIMENTACION_______ __ 100

3.25 Diseo de zapata corrida...................... 101

3.26 Diseo de contra trabe......................... 103

PLANOS Y DETALLES ESTRUCTURALES.______ __ 106

CONCLUCIONES. __________________________ __ 113

REFRENCIAS BIBLIOGRAFICAS. _____________ __ 114

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INTRODUCCION.

El concepto de ingeniera lo podemos tratar de la siguiente manera:

Un conjunto de conocimientos y tcnicas cientficas aplicadas al desarrollo,

implementacin, mantenimiento y perfeccionamiento de estructuras (tanto

fsicas como tericas) para la resolucin de problemas que afectan la actividad

cotidiana de la sociedad.

Para eso, el estudio, conocimiento, manejo y dominio de las matemticas, la fsica y

otras ciencias es aplicado profesionalmente tanto para el desarrollo de tecnologas,

como para el manejo eficiente de recursos y/o fuerzas de la naturaleza en beneficio

de la sociedad, con eso podemos concluir que:

La ingeniera es la actividad de transformar el conocimiento en algo prctico.

En base a lo anterior podemos aplicar los mismos conceptos dentro de la ingeniera

en estructuras, tomando las dificultades, fuerzas y acciones que se desarrollan

dentro de la estructuracin de edificios, presas, etc. Siendo esta, una rama clsica de

la ingeniera civil que se ocupa del diseo y clculo de la parte estructural en

elementos y sistemas estructurales tales

como edificios, puentes, muros, presas, tneles, etc. Su finalidad es la de conseguir

estructuras seguras, resistentes y funcionales, en un sentido tanto prctico,

econmico y un alto grado de seguridad segn se amerite, la ingeniera estructural

es la aplicacin de la mecnica de medios continuos para el diseo de estructuras

donde se soporta su peso propio (cargas muertas), las cargas ejercidas por el uso

(cargas vivas), ms las cargas producidas por eventos de la naturaleza, como

vientos, sismos, nieve o agua (cargas accidentales).

Bajo esta prctica tambin podemos encontrar en la ingeniera civil una gamma muy

alta de aplicaciones que van desde los estudios de mecnica de suelos, pasando por

el desarrollo de caminos y vas terrestres, la edificacin, controles de calidad,

sistemas de abastecimiento de agua, anlisis y estudio de costos, supervisin de

obras, diseo estructural etc., etc.

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En este punto se desprende tambin una rama de donde la arquitectura tambin est

presente, la creacin de viviendas y residencias. Si bien esta otra profesin est

centrada ms en el campo de las viviendas y residencias, algunas veces la

concepcin de estos proyectos arquitectnicos resultan muy elaborados y con formas

complicadas desde el punto de vista del anlisis estructural, al mismo tiempo el

desarrollo de nuevos y mejores materiales as como las nuevas tcnicas de

construccin han permitido que cada vez ms arquitectos y/o proyectistas realicen

ests edificaciones cada vez ms complejas.

De modo que una parte importante es la planificacin y concepcin del proyecto,

pero sin duda la parte que la convertir de solamente una idea a algo tangible es la

que nos compete, as que dentro de la multidisciplinar ingeniera civil una de sus

tareas es poder gestionar esas ideas.

Pero sin querer pretender entrar a esas estructuras que son un ejemplo de belleza y

una desafiante estructuracin, al reconocer que esas estructuras estn muy por

encima de los conocimientos que hoy tengo, expongo un proyecto residencial que

cumple de manera muy bsica con todo lo mencionado anteriormente.

Este proyecto residencial es un diseo basado por las condiciones del terreno en

donde la idea es el resultado de la imaginacin de un arquitecto y las necesidades y

gusto de los futuros dueos, as que respondiendo a lo primero es la solucin a una

problemtica de donde el resultado ser la casa deseada por sus dueos.

As que como he mencionado anteriormente el proyecto, de forma muy bsica y de

manera ejemplar cumple con el objetivo de lo que la ingeniera a lo largo de su vida

ha realizado, dar solucin a los problemas que afectan la actividad cotidiana de la

sociedad.

7

CAPITULO I

8

1.1 DELIMITACIONES.

El diseo estructural es una parte fundamental de los componentes de la ingeniera

civil, que va direccionada al estudio y el comportamiento de las estructuras (puentes,

edificios, torres elctricas, etc.) el estudio que comprende este trabajo va orientado a

la edificacin, que se comprenden como edificios y/o casas entre otros, con el fin de

asegurar un correcto comportamiento del sistema estructural bajo condiciones

extraordinarias como las fuerzas ssmicas.

Dentro de esta rama el trabajo se centra en el diseo estructural de una estructura de

3 niveles acondicionada como casa residencial, para este diseo se contemplan

condiciones de carga por reglamento, peso propio de la estructura y la influencia de

las fuerzas ssmicas en la estructura.

1.2 JUSTIFICACION.

En la vida laboral de cualquier profesionista podemos ver que en el medio donde

este se desenvuelve est lleno de lo que podemos llamar vicios, costumbres o

comodidades , por ejemplo en el caso del diseo, desarrollo o solamente en la

elaboracin del dibujo para el plano estructural de alguna edificacin, podemos ver

que (ya sean ingenieros/arquitectos) suelen simplemente repetir los dibujos del

plano estructural anterior, as como el determinar las secciones de armado de

columnas/trabes a razn del proyecto anterior.

Lo anterior de ninguna manera es profesionalmente correcto, no podemos justificar

armados de losa, diseo de columnas y trabes solo porque se parecen a algn otro

proyecto que hallamos realizado en el pasado, as como un mdico no debe de dar

un diagnostico a algn paciente solo porque este comparta algunos sntomas con

algn otro paciente anterior, as como todos los pacientes requieren de su propio

anlisis medico nico y particular as mismo las edificaciones las condiciones de

estos podrn ser semejantes pero sin duda tendrn su propia particularidad.

Por supuesto es innegable que al paso del tiempo la experiencia, nos ayuda a poder

determinar las soluciones para poder proponer de manera ms rpida, las soluciones

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a las diversas complicaciones que se nos pudieran presentar, pero por supuesto a

base de un criterio ms amplio y con los conocimientos adecuados. Espero que el

anlisis y diseo estructural, a simples construcciones como lo son las

viviendas/residencias de alguna manera se torne ms seria y responsable y que la

interpretacin de dichos proyectos no se vuelva a un simple formato de repetir

formulas

1.3 OBJETIVO.

El objetivo fundamental de esta memoria es exponer de la manera ms simple, los

pasos a seguir en la elaboracin de una memoria de clculo estructural,

aplicndola a una estructura que podra definirse como mixta, entre los diseos de

una casa habitacin de mampostera y un edificio a base de concreto reforzado, es

de mi inters particular entregar esta memoria a modo que funcione como manual,

dando explicaciones justificadas del porqu de los clculos realizados y tambin

explicando sus bases tericas.

Actualmente el acervo bibliotecario de la universidad veracruzana y en especial la

facultad de ingeniera, cuenta con un muy buen nmero de libros en el tema del

anlisis estructural y del diseo de estructuras tanto como del acero como del

concreto reforzado.

Pero dado la cantidad de grandes y largos temas que se presentan en los libros,

requiere demasiado tiempo y muchas horas de estudio, puesto que temas tales

como el diseo de una losa o una columna requieren conocimientos como el efecto

de las deflexiones, o el principio de la flexin simple, pudieran causar que esos

temas al parecer complejos y no encontrar su aplicacin directa al diseo

estructural.

El interesado en el tema pueda perder el inters al creer que son coas muy

complicadas y aunque por supuesto es completamente recomendable que se

dedique su tiempo a l estudio de dichos temas, deseo que esta memoria sea una

referencia a la hora de buscar temas especficos de diseo como el de losas, trabes,

columnas etc., a fin de poder demostrar que esos temas complicados si tienen una

clara aplicacin al diseo estructural y justificar su estudio.

As que aqu expongo esta memoria de clculo estructural y espero que mi trabajo

sirva de alguna manera a las generaciones que al igual que a m y muchos otros

antes de m, han encontrado en el diseo estructural temas tan interesantes y un

10

amor por conocer ms del diseo estructural su comportamiento y el poder ver algo a

lo que le has dedicado muchas horas de trabajo y ver como poco a poco se vuelve

una realidad y saber que esa estructura tiene algo que es de uno.

1.4 METODOLOGA.

El mtodo a utilizar es el MTODO LGICO INDUCTIVO.

Es el razonamiento que, partiendo de casos particulares, se eleva a conocimientos

generales. Este mtodo permite la formacin de hiptesis, investigacin de leyes

cientficas, y las demostraciones. La induccin puede ser completa o incompleta.

INDUCCIN COMPLETA. La conclusin es sacada del estudio de todos los

elementos que forman el objeto de investigacin, es decir que solo es posible si

conocemos con exactitud el nmero de elementos que forman el objeto de estudio y

adems, cuando sabemos que el conocimiento generalizado pertenece a cada uno

de los elementos del objeto de investigacin. Las llamadas demostraciones

complejas son formas de razonamiento inductivo, solo que en ellas se toman

muestras que poco a poco se van articulando hasta lograr el estudio por induccin

completa.

Los pasos que utilice en el desarrollo de este trabajo recepcinal fueron en un

principio:

I. El analizar los elementos que componen la edificacin tanto en su seccin,

espesor, longitud, para poder establecer pesos y resistencias dentro del

proyecto, como lo son las losas, las trabes y las columnas.

II. Una vez analizados los elementos se procese a realizar la bajada de cargas

que consiste en recolectar los pesos de todos los niveles y mandarlos al

suelo para poder establecer una cimentacin adecuada conforme al proyecto.

III. Ya con la bajada de cargas podemos decir que ya sabemos lo que nuestros

elementos van a soportar y podemos empezar a establecer las condiciones de

servicio, pero antes es necesario ejecutar una revisin por sismo, que entra en

las cargas accidentales y as dar un margen de seguridad.

IV. Con el resultado obtenido del anlisis ssmico esttico, ya todas la condiciones

de servicio estn dadas ya podemos establecer los diagramas de fuerza

cortante y momento flexionaste y determinados estos diagramas se ha podido

disear los elementos adecuados.

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V. Una vez determinado la estructuracin y los diseos en los elementos de

manera adecuada y con la bajada de cargas ya es posible proponer una

cimentacin para nuestra estructura tanto con la informacin obtenida de

nuestro diseo como la que se nos dio por parte del estudio de mecnica de

suelos para establecer la capacidad de carga.

VI. Finalmente ya con los clculos obtenidos y las revisiones en cuanto a

resistencias mximas, nos es posible elaborar los planos y detalles

estructurales.

12

CAPITULO II

13

2.1 DESCRIPCION DEL ANALISIS.

Cuando hablamos de anlisis se debe comprender que se trata de la descripcin del

elemento que estemos analizando puesto que tenemos que desglosar sus

caractersticas tales como, sus dimensiones, sus materiales, las partes que los

componen y su peso, en maneras ms fciles, el anlisis consta de estimar su peso

puesto que este es el factor ms que ms nos importa en una primera etapa, seguido

tambin de la resistencia que este tenga para su desempear su funcin, de modo

que realizamos un desglose de sus componentes (materiales) y tras definir sus

dimensiones y teniendo sus pesos volumtrico, establecemos la primera informacin

til para nuestro proyecto.

2.2 DESCRIPCION DE LOS DISEOS.

Existen dos mtodos de diseo conocidos como teora plstica y elstica. El diseo

que se ha utilizado es la denominada teora plstica, se conoce como diseo a la

rotura, debido a que la caracterstica ms obvia de este diseo es que se plantea que

el hormign se encuentra en estado plstico en el punto de rotura. Debido a esto el

concreto no trabaja a tensin y es el acero el que recibe en todos los casos toda la

tensin. Esta teora pauta la deformacin unitaria mxima a la rotura del hormign

como 0.003, con una curva de esfuerzo irregular la cual se traduce a un bloque de

esfuerzo rectangular con un rea equivalente.

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Dentro de la teora de diseo platico, tenemos que definir algunos conceptos

fundamentales, que son bsicos para el diseo de esta edificacin, este concepto es

el definido como flexin simple.

En la flexin simple, en una seccin cualquiera existir momento flector y esfuerzo

cortante. El momento flector origina tensiones, el momento flector no permanece

constante a lo largo de la viga, cada seccin tendr una curvatura diferente. Por

ejemplo, una cargar-deflexin de un elemento con un porcentaje de acero usual en la

prctica. Al empezar a cargar, el comportamiento de la pieza es esencial elstico y

toda la seccin contribuye a resistir el momento exterior. Cuando la tensin en la

fibra ms esforzada de alguna seccin excede la resistencia del concreto a la

tensin, empieza a aparecer grietas. A medida que se incrementa la carga, estas

grietas aumentan en nmero, en longitud y en abertura. Se puede observar muy

claramente la zona de la pieza sujeta a la tensin, en la que se presentan las grietas

y la zona sujeta a compresin.

2.3 DESCRIPCION DEL METODO ESTATICO.

Se revisa el mtodo ssmico esttico como una opcin simplificada de anlisis de

estructuras Asimtricas que cumplen con los requisitos reglamentarios de

distribucin de masas y/o rigideces. Se discuten algunas caractersticas del mtodo

como el clculo de excentricidades estticas y la bsqueda de la posicin crtica de

las cargas de diseo y como stas caractersticas complican su Uso. En este trabajo

se compara un mtodo de anlisis ssmico esttico propuesto por Goel y Chopra

(1993), el cual consiste en la obtencin del desempeo de la estructura sin el clculo

de las excentricidades de entrepiso y se compara con el mtodo propuesto por Damy

y Alcocer (1987). Se demuestra la equivalencia de resultados al usar en el anlisis

excentricidades de entrepiso o de nivel, aspecto importante, ya que en Mxico se

emplean exclusivamente las primeras. Se presenta una breve discusin de las

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ventajas y/o desventajas del mtodo ssmico esttico y del mtodo modal espectral.

Por ltimo, se comenta la forma de aplicacin de la excentricidad accidental en los

mtodos estticos o modal espectral de acuerdo con la propuesta a las NTCDS del

RCDF.

Para el anlisis smico, el mtodo de diseo no estuvo tan abierto como fue el caso

de los diseos en donde podamos jugar con las normativas y manejar segn

considerara como mejor eleccin, el uso de las normas ACI y las NTC, dada la

importancia del diseo ssmico en las condiciones que se encuentran dentro del

distrito federal, la mejor alternativa para el diseo ssmico esttico, es el propuesto

por el RCDF, donde los primero pasos nos definen que se tiene que obtener un

criterio de localizacin y ubicacin tomando en cuenta la importancia de nuestro

edificio, posteriormente vienen los puntos como la obtencin de las rigideces, los

centros de masa y las fuerzas en su posicin con respecto al edificio, centros de

torsin, excentricidades, y finalmente las fuerzas horizontales que van en aumento

desde fuerzas pequeas que parten de los primeros niveles y van en aumento en

cuanto a niveles este tenga.

2.4 DESCRIPION DEL DISEO DE CIMENTACION.

El diseo de la cimentacin va constado en una manera ms directa sin tanta

intervencin por parte de las normativas, sin toman tanta personalizacin por las

fuerzas que actan, de hecho su diseo es muy bsico, puesto que tomamos la

cargas ms grandes y en base a eso, diseamos las zapatas y la contra trabe, por

condiciones de seguridad y facilidad en el proceso constructivo se opt por un solo

tipo de armado en todo la estructuracin, teniendo en partes una cimentacin que

muy seguramente esta sobrada en cuanto a cargas y diseo se refieren

16

CAPITULO III

17

1.1 PRESENTACION DEL PROYECTO.

El proyecto casa residencial Los Bejucos se encuentra en el municipio de

Coatepec, en la zona residencial del mismo nombre. El inmueble est

estructurado a base de marcos compuestos por columnas y trabes, al mismo

tiempo que su sistema de piso es de losa maciza, cuenta con 4 baos, cocina,

sala, comedor, 2 estudios, 3 recamaras, una sala de tv, un cuarto de juegos y

mltiples terrazas en todos los pisos, la geometra del terreno permiti un

diseo tipo edificio de 3 niveles.

El proyecto arquitectnico y su construccin corrieron a cargo de la empresa.

GECOX GESTORIA EN CONSTRUCCION DEL GOLFO S.A DE C.V.

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1.2 PLANOS ARQUITECTONICOS.

24

3.1/3.2/3.3

ANLISIS DE LOSA DE AZOTEA, ENTREPISO Y BAO.

25

3.4 Anlisis de Losa de Tinaco.

3.5 Anlisis de Escalera.

28

4.1 DETERMINACIN DE LAS REAS TRIBUTARIAS.

Para la bajada de cargas, seguimos una simple instruccin que nos indica trazar

lneas a 45 desde los vrtices del tablero para formar paneles triangulares y/o

trapezoidales que son lo que se conoce como rea tributaria (Fig. XXX).

El trazo de lneas a 45 est fundamentado debido a que a ese ngulo acta la

cortante mxima, los limites de nuestro tablero son tanto los muros como las trabes,

el rea tributaria representa una medida en m2 que posteriormente multiplicaremos

por el peso obtenido de nuestro ANLISIS DE PESOS del captulo anterior que est

en Kg/m2 de modo que despus de multiplicarlo, obtendremos el peso en Kg que

recibir nuestro muro o trabe.

Unas vez obtenido este peso, lo dividimos por la longitud del muro/trabe (ya sea el

caso) y tendremos una carga uniformemente repartida, esa sera la carga actuante

(no de diseo) en nuestro muro o nuestra trabe.

Cabe mencionar que existe una relacin para formar estas reas tributarias que

responden a una relacin de dimensiones dicha relacin nos indica si nuestra losa

acta en un sentido o en dos, esta relacin es a1/a2 (lado corto / lado largo) y si esta

es mayor o igual que 0.5 significa que trabaja en 2 sentidos mientras que si es

menos a 0.5 significara que solo trabaja en 1 sentido, estos conceptos los

definiremos mejor en captulo V Diseo De Losas

29

A continuacin expongo la manera en cmo se establecieron las reas tributarias

(At) para cada nivel de este proyecto.

AREA TRIBUTARIA NIVEL #4.

30


31

AREA TRIBUTARIA PISO NIVEL #2.

32


33

4.1 BAJADA DE CARGAS POR TRABES.

Para la bajada de cargas de hacerlo de manera manual es altamente recomendable

elaborar una tabla para tener de manera organizada cada uno de los pasos y

operaciones a seguir a continuacin expondr una tabla y explicare cada parte que la

compone.

LOCALIZACION.

Nos sirve para poder ubicarnos rpidamente en las lneas de anlisis de nuestro

proyecto

En este apartado el cuadro PLANTA ALTA define en qu nivel nos encontramos,

EJE nos indica obviamente el eje que estamos analizando, este nos seala que

trabajamos sobre algn muro o trabe, TRAMO nos dice las secciones de inicio y fin

de nuestro anlisis sobre el eje trabajado, LONGITUD esta es nuestra primer

informacin numrica que obtenemos de nuestro proyecto y nos dice la longitud en

metros lineales de nuestro muro o trabe, AREA TRIBUTARIA de esta pestaa

sabremos la proporcin de m2 de la planta superior que nuestro muro o trabe

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Recibirn, cabe sealar que en mltiples ejes podemos tener que descansan varias

At por lo que en esta pestaa se pondr el total de estas At.

LOSA DE AZOTEA.

En este recuadro determinamos los pesos designados del tipo de losa de la que se

trate (losa de azotea, entrepiso, bao) para asignarle el peso a los ejes

correspondientes.

En este recuadro separamos las cargas muertas de las cargas vivas, y de este modo

podemos ser ms especficos al momento de declarar nuestras cargas. As que en

el apartado de AZOTEA tenemos un valor que corresponde al peso de la losa tipo

azotea con un peso ya calculado de 505.50 Kg/m2, este valor al multiplicarlo por el

rea tributaria (At) y obtendremos un nuevo calor pero ahora en Kg, de ser el caso

hacemos lo mismo pero ahora con la pestaa de SOBRE CARGA puesto que esta

refleja el peso extra ocasionado por el tinaco el procedimiento es el mismo y al final

sumamos los valor obtenido as el valor de la carga muerta (C.M.), para la pestaa

de CARGA VIVA (C.V.) el valor por reglamente es de 100 Kg/m2 y realizamos lo

mismo al multiplicar la C.V. por nuestra At.

35

MURO Y CADENA DE CERRAMIENTO.

Hasta este punto la carga viva est finalizada, mientras que para la carga muerta es

necesaria complementarla con el peso ya sea del muro o de la trabe, en este

apartado analizamos el caso del muro.

(peso vol. de la mampostera), aqu solo establecemos el peso volumtrico de la mampostera con la que vamos a trabajar en nuestro caso el tipo de material es

ladrillo rojo recocido y su peso volumtrico ronda sobre este valor, ALTURA nos dice

que tan alto es el muro que estamos analizando, ESPESOR el grosor de muro que

analizamos aqu establecemos que para muro de mampostera ya con aplanado esta

sobre los 15cm esto lo determina el proyecto, AREA esta pestaa solo es la relacin

de la longitud y la altura, AREA DE CLAROS es la distancia de algn claro (puerta o

ventana) por la altura de esta y su funcin es de descontarse del rea total del muro,

PESO esta pestaa es la que nos dice el peso solamente del eje de muro final en Kg,

CADENA DE CERRAMIENTO este valor lo tenemos al definir la seccin de 15x15cm

y lo multiplicamos el de concreto peso volumtrico de 2400 Kg/cm3 y el resultado nos

arroja 54 Kg/m2 una vez ms, con ese valor nuevamente lo multiplicamos por la

longitud y finalmente tenemos el peso en Kg del eje donde est el muro.

36

TRABE.

Esta parte es exactamente igual que el anlisis del muro, no est por dems

puntualizar que en un eje en el mismo tramo solo se puede tener muro o trabe, en

esta pestaa se analiza el peso propio de este miembro.

BASE dentro de esta pestaa solo anotamos la base de la seccin de esta trabe, PERALTE la altura de la seccin de esta trabe, PESO TOTAL es la resultante de la

multiplicacin de la base por la altura por la longitud de la trabe y el resultado est en

Kg.

37

CARGAS ACOMULADAS POR TRAMOS.

CARGAS ACOMULADAS POR NIVEL.

CARGAS DE SERVICIO TOTALES.

Esta tabla expone ya el resultante de los pesos de cada parte anterior analizada.

Para las CARGAS ACOMULADAS POR TRAMO tenemos una divisin de C.M. y

C.V. donde se suman sus pesos correspondientes a lo largo del eje analizado ya en

forma total, para CARGAS ACOMULADAS POR NIVEL es la suma de las cargas

acumuladas por tramo del piso superior ms las de este nivel trabajado, como

estamos tratando la planta superior o de azotea est claro que las cargas

acumuladas por nivel sern las mismas que las de tramo puesto que no hay piso

superior a este, y para las CARGAS DE SERVICIO TOTALES bueno es la suma

final de carga muerta ms la carga viva y es la carga final (no de diseo) a la que

estarn sometidas nuestras trabes o nuestros muros.

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CARGA RESITENTE.

Para esta seccin solo se contina si el eje analizado indica muro, puesto que se

determinara si el muro es capaz de resistir las cargas por s solo con sus

caractersticas.

En la pestaa LONGITUD EFECTIVA se coloca la longitud del muro descontado los

claros que el muro pudiera tener tales como puertas o ventanas, GROSOR DE

MURO esta pestaa ser del grosor anteriormente planteado de 15cm, el

ESFUERZO NOMNAL ((Long. Efec. X Grosor)* 19 Kg/cm2), es el esfuerzo soportado

para la mampostera confinada y es de 19 Kg/cm2 el FACTOR es un factor de

reduccin y es constante a 0.6, FACTOR PARA MURO responde a 2 opciones si se

trata de muro exterior el correspondiente es de 0.6 mientras que si es muro interior el

valor a usar ser de 0.7 al final obtendremos Pr cuya frmula es el resultado del

producto de todas las pestaas anteriores que seria

Pr= Long. Efec.*Grosor*Esf.Nominal*Factor*Factor para muro

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FACTOR DE SEGURIDAD.

Para finalizar tendremos este recuadro que nos dir el factor de seguridad y

sabremos si nuestro muro es capaz de soportar la carga que le estamos

estableciendo.

FS o factor de seguridad es el resultado de dividir Pr/cargas de servicio la manera de

comprobar si el resultado es aceptable lo conocemos si dicho resultado es mayo a 1,

mientras este sea mayor a la unidad podemos establecer que nuestro muro es apto

para soportar la carga asignada, suponiendo que en este ejemplo nos diera un valor

menor que 1, tenemos escoger la alternativa que ms fcil podamos aplicar, como

por ejemplo modificar la seccin del muro, seria aumentar el grosor de 15cm a 20 o

25cm de este modo podramos aumentar la capacidad de carga del muro, pero la

solucin es abierta y debe de ser la que mejor le convenga al proyecto.

De la siguiente manera y una vez ya explicada la funcionalidad de la tabla para la

bajada de cargas expongo las dems tablas correspondiente para cada nivel de

nuestro proyecto.

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BAJADA DE CARGAS PLANTA BAJA

41

BAJADA DE CARGAS PLANTA SOTANO

42

BAJADA DE CARGAS PLANTA SUB-SOTANO

44

DISEO DE LOSA MEDIANTE LAS NTC-04.

Para el diseo de la losa (tanto de azotea como de entrepiso), el mtodo de diseo adoptado

fue l se nos indica de acuerdo a las NTC-04 (Normas Tcnicas Complementarias del ao

2004).

Se describir a modo de ejemplo, el diseo de la losa de azotea, definiendo paso a paso los

procesos a desarrollar7

(Losa de azotea).

45

1.-) Primero establecemos los datos de nuestro diseo.

Donde:

Wtotal.: Peso total. (Kg/m2).

Fc.: Esfuerzo mximo de compresin del concreto. (Kg/cm2).

F*c.: Factor de resistencia reducida del concreto. (Kg/cm2).

Fy.: Esfuerzo de fluencia del acero. (Kg/cm2).

C O N C R E T O

Clase 1.: Para Concretos clase 1 el permetro se divide en 250.

Clase 2.: Para Concretos clase 2 el permetro se divide en 170.

L A D O

P. Efectivo.: Este peralte es el grosor que tiene la losa en cuestin. (Mts).

Corto.: Lado ms corto del tablero. (Mts).

Largo.: Lado ms largo del tablero. (Mts).

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2.-) Calculo de peralte total.

Para este anlisis el diseo se debe basar en el tablero con las condiciones ms

desfavorables, as que estamos tomando en cuenta el tablero de izquierda puesto que tiene

ms lados discontinuos.

En este apartado definimos lo siguiente.

Corto.: Lado ms corto del tablero. (Cm).

Largo.: Lado ms largo del tablero. (Cm).

Monoltico.: Se incrementan 25% el permetro.

No Monoltico.: Se incrementan 50% el permetro.

Permetro.: Suma de las longitudes de los lados de la losa. (Cm).

Fs.: Esfuerzo del acero en condiciones de servicio. (Kg/cm2).

Wt.: Cargas en condiciones de servicio. (Kg/M2).

En la revisin comparamos los valores de fs y Wt, puesto que se deben de cumplir lo

siguiente, fs2520 Kg/cm2 y Wt380 Kg/m2.

De modo que para fs tenemos 2520 Kg/cm2, as que si pasa fs, pero en Wt tenemos 505.50

Kg/m2, lo cual es mayor al permisible de 380 Kg/m2

Por lo tanto es necesario corregir el peralte.

47

3.-) Correccin del peralte.

En este apartado definimos que:

: Factor de correccin del peralte.

De esta manera decimos que el peralte sin correccin es de 6 cm mientras que el ya

corregido queda en un peralte de 6.47 cm, que finalmente establecemos en 7 cm de peralte

efectivo y en total incluyendo el recubrimiento obtenemos un total de 10 cm.

4.-) Re-clculo de peso total.

Establecemos un nuevo valor para la carga final total aplicando el nuevo valor del peralte ya

corregido y multiplicado por su factor de 1.4, de acuerdo al uso destinado del edificio, de

modo que la nueva carga es de 577.50 Kg/m2.

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5.-) Calculo de momentos en franjas centrales.

Una vez establecido el peralte, calculamos los claros libres a1 y a2 que de acuerdo con la tabla, son lo que se usan para calcular los momentos al igual que el clculo de la relacin

entre los claros, en este caso las viga son de concreto coladas monolticamente con la losa

por lo que se est en el caso 1.

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6.-) Determinacin de los momentos.

Los clculos los establecimos en forma de tabla, quedando de esta manera.

Nuestra losa de azotea la dividimos en dos reas una de 3 lados discontinuos mientras que la segunda rea a tratar fue aislada puesto que sus 4 lados son discontinuos, los coeficientes correspondientes a estas condiciones las podemos obtener de la misma tabla. 7.-) Determinacin de refuerzo.

Una vez ya teniendo los momentos ya nos es posible determinar el refuerzo necesario para nuestra losa. Para esto calculamos el porcentaje de acero, la separacin mxima y el factor para poder establecer el refuerzo necesario.

El porcentaje de acero ( ) podemos manejarlo de dos maneras haciendo caso a la recomendacin simplificada de utilizar un valor de 0.002 o bien utilizar la ecuacin:

Mientras que para la separacin mxima (Smax) tenemos una comparacin muy sencilla ya sea de 50 cm o bien 3.5h siendo h el peralte total. En este ejemplo la separacin mxima

que se est usando fue la menor por lo tanto fue la separacin de 35 cm.

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8.-) Determinacin del rea de acero y su separacin.

Ahora bien con la ayuda de la tabla grafica para diseo por flexin, que establecen las

NTC-04 podemos determinar un nuevo porcentaje de acero de acuerdo a los valores del momento y as determinar su rea de acero y su separacin.

Nuevamente acomodamos estos procedimientos en forma de tabla, para un mejor manejo de estos datos.

El armado de la losa termino con varillas del nmero 3 a cada 35 cm de separacin.

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9.-) Revisin por cortante.

Finalmente para dar por terminado el diseo de esta losa tenemos que realizar una revisin de cortante y poder cerciorarnos de que pasa sin ms problemas.

Podemos determinar si la losa resiste el cortante comparando el cortante ultimo (Vu) y el cortante resistente (Vcr) dando como mximo un valor de cortante de 422 Kg contra el

actuante de 3959.80 Kg por lo que no se encuentra ningn problema.

CROQUIS DE ARMADO DE LOSA.

Una vez ya explicado el procedimiento para el diseo de la losa expongo los diseos de las dems losas.

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7.-) Determinacin del refuerzo.



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ANALISIS SISMICO ESTATICO.

Para poder establecer un parmetro de seguridad ssmica en una edificacin, podemos utilizar varias herramientas y mtodos para este fin, entre estos mtodos destacan el anlisis ssmico esttico y dinmico, siendo el anlisis ssmico dinmico el que ms se

aproxima a la realidad, pero el reglamento de construccin del distrito federal (RCDF-04) nos da la pauta de poder utilizar el mtodo ssmico esttico solo si se cumplen las siguientes

limitaciones para poder utilizar este mtodo:

a) Que la altura no sea mayor que 30 m, y para estructuras irregulares no ms de 20m.

b) Para edificios ubicados en la zona I (mapa A.1 de zonificacin del RCDF-2004) la altura mayor es de 40 m, y para estructuras irregulares de no ms de 30 m.

c) El comportamiento dinmico de la estructura deber estar gobernado por el modo fundamental de vibracin.

d) Se considera que la estructura tiene una configuracin geomtrica regular.

e) La masa se encuentra uniformemente distribuida en el nivel.

f) Los entre pisos se modelan como diafragmas rgidos.

g) Se considera un anlisis lineal que toma en cuenta los efectos no-lineales a travs del factor Q.

El comportamiento ssmico esttico y lo que se busca conocer es que a un tiempo (T) dado cul es su comportamiento en ese espacio de tiempo y podemos deducir el comportamiento del edifico en cuestin que las fuerzas ssmicas van en aumento conforme los pisos de altura

tenga.

De modo que esta parte es solo un paso ms en este diseo no pretendo en abundar este tema puesto que no es el tema de esta memoria, sin embargo se describirn como

normalmente cada paso ejecutado en este anlisis ssmico.

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3.17 DETERMINACIONE DE RIGUIDECEZ.

Lo primero para poder empezar con el anlisis ssmico esttico, es el poder obtener las rigideces de los elementos tanto para las columnas como las trabes. De este modo empezamos con las rigideces en las trabes en la Planta de substano que obtenemos de la siguiente manera.

Para el momento de inercia

En cambio las rigideces las obtenemos

En el caso de las columnas al ser estas circulares la frmula de la inercia es diferente siendo esta:

Una vez obtenida ya las rigideces de las trabes y de las columnas podemos obtener las rigideces por piso de nuestro proyecto.

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APLICACIN DE LAS FORMULAS DE WUILBUR.

Con las rigideces ya obtenidas pasamos a la aplicacin directa de las frmulas de wilbur con

las que podemos determinar las rigideces en los entrepisos, estas frmulas varan segn el

tipo de entrepiso que estemos manejando como planta baja, planta de entrepiso y planta

final.

En este punto la formula a utilizar ser la de la planta baja, as obtendremos que:

Una vez ya explicado el procedimiento se muestran los resultados consecutivos.

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PLANTA DE SOTANO (RIGIDECEZ).

PLANTA DE SOTANO (FORMULA DE WILBUR).

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PLANTA BAJA (RIGIDECEZ).

PLANTA DE SOTANO (FORMULA DE WILBUR).

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3.18 DATOS PARA EL DISEO SISMICO.

Para poder dar inicio a los procedimientos de nuestro diseo ssmico esttico, debemos, establecer las condiciones y caractersticas de la ubicacin e importancia que tiene el

edificio. Primero es importante determinar la zona en donde estableceremos nuestro edificio

para poder determinar la seguridad del desplante de modo que podemos definirlo en 3

zonas.

Del mismo modo es importante determinar la importancia que tendr nuestro edificio.

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DISEO SISMICO.

Datos de nuestro proyecto.

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3.19 / 3.20 DIAGRAMAS DE MOMENTOS Y CORTANTES.

Teniendo ya las fuerzas ssmicas finales y con la ayuda del software RAM advance 9.5, se

pudo calcular los diagramas de momento y cortantes en trabes y columnas, y con estos

diagramas podemos empezar a revisar, corregir y/o disear los elementos estructurales de

nuestro proyecto.

La combinacin de cargas para el anlisis fue: 1.2CM+1.2PP+1.4CVmax+1.1SisX+1.1SisZ.

20% ms del peso total para la carga muerta (CM).

20% ms del peso total para el peso propio de la estructura (PP).

40% ms del peso total para la carga viva (CVmax).

10% ms de las fuerzas totales ssmicas en el sentido X (SisX).

10% ms de las fuerzas totales ssmicas en el sentido Z (SisZ).

EJE F DIAGRAMA DE MOMENTOS Y CORTANTES EN TRABES.

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EJE D DIAGRAMA DE MOMENTOS EN TRABES.

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EJE B DIAGRAMA DE MOMENTOS EN TRABES.

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EJE 2 DIAGRAMA DE MOMENTOS EN TRABES.

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EJE F DIAGRAMA DE CORTANTES EN TRABES.

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EJE D DIAGRAMA DE CORTANTES EN TRABES.

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EJE B DIAGRAMA DE CORTANTES EN TRABES.

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EJE 2 DIAGRAMA DE CORTANTES EN TRABES.

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3.21 DISEO DE TRABES.

Para el diseo de trabes, el mtodo a utilizar es el que el ACI propone para vigas en marcos

con acciones ssmicas, a pesar de que las fuerzas ssmicas no parecen ser de gran

preocupacin, se realiz el diseo y sus revisiones correspondientes.

Mtodo de diseo por ACI 318-02.

A continuacin se explica el paso a paso del diseo de las trabes, poniendo los datos iniciales. La trabe que usaremos como ejemplo para esta explicacin, la podemos localizar sobre el eje 2 y entre los ejes B y D.

Los datos corresponden al siguiente orden.

Fc= Esfuerzo mximo ala compresin del concreto de 250 Kg/cm2. Fy= Esfuerzo de fluencia del acero de 4200 Kg/cm2.

Wu= Peso ltimo de 1.9 Ton/m

Distancia= Long. De la trabe es 3.88 mts.

Columna= Tamao de la seccin de la columna en este caso es circular por lo que el radio es de 30cm.

Base= Base de la trabe de 20 cm.

h= Peralte de la trabe de 30 cm.

Defec= Peralte efectivo de la trabe de 24cm final.

Para poder estimar la cuanta de acero mnima hacemos una comparacin al proponer una de 14/Fy y otra con la frmula de (0.8*RAIZ(fc)) / fy dando como resultado un porcentaje de 0.0033 y 0.0030 donde tomamos el menor y para el porcentaje mximo hacemos caso a la

recomendacin de 0.025. Y para Vc (cortante en el concreto la frmula es 0.5*RAIZ(fc)

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Lo siguiente es calcular cual va a ser la resistencia que no ofrece el concreto para contrarrestar el cortante con la frmula:

Vu= Vcbd

Donde:

= 0.75 Vc= 7.91 Kg/cm2

B= 20 cm D= 24 cm

En la siguiente parte tenemos que determinar la cuanta del acero para poder establecer el porcentaje real de acero y as determinar nuestra rea de acero.

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La cuanta de acero resulto de = 0.0957 por lo que el clculo para l % de acero () nos dio 0.0057 lo cual es mayor al mnimo pero no rebasa el 0.025 por lo que es aceptable. Ya con el porcentaje determinamos el rea de acero y del mismo modo las varillas y su dimetro para la seccin que estamos haciendo. En este caso el rea de acero es de 2.73 cm2 y propusimos 4 varillas de numero 3 dando un rea de acero de 2.84 cm2 por lo que al ser mayor no representa ningn inconveniente.

El corte en barras se calcul determinando el momento resistente (mr) y en base al diagrama de momentos podemos establecer donde se realizaran los cortes en las barras.

Para el Refuerzo negativo en el apoyo izquierdo los pasos son los mismos al anterior.

Al final se propuso 4 varillas del nmero 3.

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El mismo procedimiento se hace para el refuerzo positivo.

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Ahora tenemos que revisar las distancias de cortes en barras tanto en lecho inferior como en el superior, si utilizamos varillas de numero 3. Al tiempo en que determinamos las distancias que deben de prolongarse.

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Verificamos si es adecuado considerar la contribucin del concreto.

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Para este diseo se ha considerado la trabe con momentos ms grandes en el proyecto por lo que los siguientes diseos tendrn una rea de acero menor a esta, por eso y por

cuestiones constructivas ms practicas las dems trabes se van con el mismo diseo que esta trabe y as dejamos esta seccin como nica en el diseo de este proyecto.

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EJE F DIAGRAMA DE MOMENTOS EN COLUMNAS.

EJE D DIAGRAMA DE MOMENTOS EN COLUMNAS.

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EJE B DIAGRAMA DE MOMENTOS EN COLUMNAS.

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EJE 2 DIAGRAMA DE MOMENTOS EN COLUMNAS.


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EJE F DIAGRAMA DE CORTANTE EN COLUMNAS.

EJE D DIAGRAMA DE CORTANTE EN COLUMNAS.

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EJE B DIAGRAMA DE CORTANTE EN COLUMNAS.

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EJE 2 DIAGRAMA DE CORTANTE EN COLUMNAS.


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3.24 DISEO DE COLUMNAS.

El diseo de columnas en este caso consta de elementos circulares, en base a lo establecido a lo que nos marcan las Normas Tcnicas Complementarias 2004 (NTC-04), del Reglamento del Distrito Federal, el procedimiento se explica a continuacin.

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3.25 DISEO DE ZAPATA CORRIDA.

En el diseo de la cimentacin se a optado que la mejor alternativa es el uso de zapatas corridas en esta forma se a optada por disear la zapata en la condicin ms desfavorable y la mayor cantidad de carga admisible as establecer las dems zapatas, el mtodo a utilizar fue el de tanteos. La capacidad de carga en el terreno se logr conseguir gracias a un estudio de mecnica de suelos por parte de un particular dictaminando la capacidad de cargas, las variantes dentro del material en el suelo presente y las recomendaciones durante el proceso de construccin de la edificacin. Los datos a utilizar son los siguientes.

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3.26 DISEO DE LA CONTRATRABE.

As mismo diseamos la contratrabe que usaremos en nuestra cimentacin en base a las cargas ms elevadas. Nuestros datos son los siguientes.

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PLANOS Y DETALLES ESTRUCTURALES FINALES.

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CONCLUCION.

Finalmente y como conclusin puedo decir que el diseo de esta memoria es el resultado de los cursos y conocimientos que he podido adquirir durante mi tiempo como estudiante dentro de esta casa que es la Universidad Veracruzana. Tales conocimientos son como ya mencione el resultado de las materias estructurales que he cursado que van desde le mecnica de materiales, estructuras isostticas, anlisis estructural as como tambin lo son los miembros estructurales de mampostera y concreto reforzado, as como la optativa de ingeniera ssmica y muchas otras disciplinas adjuntas al rea estructural. El poder participar dentro de esta memoria me da una idea muy clara y sobre todo me ubica como futuro profesionista de que conocimientos tengo y en cuales son los que me hacen falta y donde tengo que reforzarme ms, puesto que son muchos los aspectos que se tienen que cuidar y revisar para poder realizar un diseo seguro y econmico, tambin que es fundamental actualizarse a las nuevas tecnologas debido a que cada da el ritmo de trabajo y la complejidad de los diseos hacen que se vuelva ms y mejor la calidad de preparacin de los futuros ingenieros en estructuras para poder hacer frente a estas nuevas exigencias. La parte ms difcil es sin duda hacer cuadrar los diseos conforme a las normas en mi caso use una mezcla de diseos segn mi criterio a como las circunstancias me condujeron, aplicando el reglamento de Distrito Federal (NTC/RCDF) y el vigente en los estados unidos (ACI). Espero que el diseo de este casa que fue estructurada a base marcos rgidos de concreto reforzado as como la aplicacin del mtodo esttico ssmico sirvan como modelo de referencia en futuros trabajos y/o comparaciones entre mtodos aplicados.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

Rafaela Fernanda Hernndez Bolaos Tesis UV ao 2012.

Diseo estructural de un hospital de 6 niveles.

Vctor Enrique Segura Torres Tesis CMIC 2003.

Diseo y calculo estructural de una casa-habitacin, ubicada en la calle

Vicente Villada No. 77. Col. Ahuizotla, Naucalpan de Jurez, Edo. De Mxico.

Santiago Ral Prez Meja Tesis UV 2013.

Anlisis Ssmico Elstico e Inelstico de una edificacin de concreto armado.

Gonzales Cuevas Limusa 4a ed., 2005

Aspectos fundamentales del concreto reforzado.

Roberto Meli Piralla Limusa 2 ed. 2002

Diseo Estructural.

McCormac Jack; Brown, Russell Alfaomega 8 Ed 2008.

Diseo de concreto reforzado.

tesis memoria de calculo

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