Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Civil DISEO DE ESCUELA ENCARNACIN PALMA Y PUENTE VEHICULAR EN ALDEA EL RODEO, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA MITA, DEPARTAMENTO DE JUTIAPA Mynor Rolando Prez Gonzlez Asesorado por el Ing. Silvio Jos Rodrguez Serrano Guatemala, junio de 2010

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA DISEO DE ESCUELA ENCARNACION PALMA Y PUENTE VEHICULAR EN ALDEA EL RODEO, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA MITA, DEPARTAMENTO DE JUTIAPA TRABAJO DE GRADUACIN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR: MYNOR ROLANDO PREZ GONZLEZ ASESORADO POREL ING. SILVIO JSE RODRIGUEZ SERRANO AL CONFERRSELE EL TTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, JUNIO DE 2010. UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA NMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANOIng. Murphy Olympo Paiz Recinos VOCAL IInga. Glenda Patricia Garcia SoriaVOCAL IIInga. Alba Maritza Guerrero de LpezVOCAL III Ing. Miguel Angel Davila Caldern VOCAL IV Br. Luis Pedro Ortiz de LenVOCAL VBr. Jos Alfredo Ortiz Herincx SECRETARIAIng. Marcia Ivonne Vliz Vargas TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANOIng. Murphy Olympo Paiz Recinos EXAMINADORInga. Mayra Rebeca Garcia Soria EXAMINADORIng. Silvio Jos Rodrguez Serrano EXAMINADORIng. Hugo Leonel Montenegro Franco SECRETARIAInga. Marcia Ivonne Vliz VargasHONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR CumpliendoconlospreceptosqueestablecelaleydelaUniversidaddeSan CarlosdeGuatemala,presentoasuconsideracinmitrabajodegraduacin titulado: DISEO DE ESCUELA ENCARNACIN PALMA Y PUENTE VEHICULAR EN ALDEA EL RODEO, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA MITA, DEPARTAMENTO DE JUTIAPA, . tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera Civil, con fecha 26 de agosto de 2009. Mynor Rolando Prez Gonzlez AGRADECIMIENTOS A: Ing.SilvioJosRodrguezSerrano,porsuapoyoyvaliosaasesoraenel desarrollo del presente trabajo. La Facultad de Ingeniera de la Universidad de San Carlos, por ser mi casa de estudios Yparatodasesaspersonasquedealgunauotraformaprestaron suayuda y colaboracin para el desarrollo del presente informe del E.P.S.DEDICATORIA: A DIOS A MIS PADRES Candelario Prez Berta Gonzlez de Prez A MIS HERMANOS IlmerRen,WillianYovani,Amabilia Carina A TODA MI FAMILIACon cario y respeto A MIS AMIGOSY COMPAEROS Con mucho aprecio A LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA. I NDICE GENERAL NDICE DE ILUSTRACIONES................................................................. VII LISTA DE SMBOLOS ............................................................................. XI GLOSARIO .............................................................................................. XV RESUMEN .............................................................................................. XIX OBJETIVOS ........................................................................................... XXI INTRODUCCIN .................................................................................. XXIII 1.FASE DE INVESTIGACIN..1 1.1 MonografadelmunicipiodeSantaCatarinaMita,departamentode Jutiapa.....1 1.1.1Aspectos generales................................................................... 1 1.1.2Localizacin del lugar................................................................ 2 1.1.3Ubicacin geogrfica................................................................. 3 1.1.4Aspectos topogrficos ............................................................... 3 1.1.5Vas de acceso ......................................................................... 3 1.1.6Climas ....................................................................................... 4 1.1.7Colindancias ............................................................................. 5 1.1.8Turismo ..................................................................................... 5 1.1.9Demografa ............................................................................... 6 1.1.10 Actividades socio-econmicas .................................................. 8 1.1.10.1Breve descripcin de las actividades productivas de la comunidad........................................................... 8 1.1.11 Idioma.................................................................................... 8 1.1.12 Servicios existentes ............................................................... 8 1.1.13 Salud ..................................................................................... 9 II 1.1.13.1Condiciones sanitarias .......................................... 10 1.1.13.2Natalidad ............................................................... 10 1.1.13.3Mortalidad .............................................................. 10 1.1.13.4Morbilidad .............................................................. 11 1.2Investigacindiagnosticasobrenecesidadesdeserviciosbsicose infraestructuradelmunicipiodeSantaCatarinaMita,departamento de Jutiapa ........................................................................................ 11 1.2.1Descripcin de las necesidades ........................................... 11 1.2.2Priorizacin de las necesidades ........................................... 12 2FASE DE SERVICIO TCNICO PROFESIONAL ..................................... 13 2.1Diseo de escuela Encarnacin Palma ........................................ 13 2.1.1Descripcin del proyecto ...................................................... 13 2.1.2Investigacin preliminar ....................................................... 14 2.1.2.1Terreno disponible ................................................. 14 2.1.2.2Anlisis de suelos .................................................. 14 2.1.2.2.1Ensayo triaxial .............................................. 14 2.1.3Diseo arquitectnico........................................................... 15 2.1.3.1Ubicacin del edificio ............................................. 16 2.1.3.2Distribucin de ambientes ..................................... 16 2.1.3.3Altura del edificio ................................................... 17 2.1.3.4Seleccin del sistemaestructural a utilizar ........... 17 2.1.4Anlisis estructural ............................................................... 17 2.1.4.1Pre-dimensionamiento estructural ......................... 18 2.1.4.2Modelos matemticos de marcos rgidos .............. 20 2.1.4.3Cargas horizontales y verticales aplicados a marcos rgidos .................................................................... 21 2.1.4.4Anlisis de marcos rgidos utilizando un software . 40 2.1.4.5Momentos ltimos por envolvente de momentos .. 41 2.1.4.6Diagramas de momentos y corte ltimos .............. 41 III 2.1.5Diseo estructural ............................................................... 44 2.1.5.1Losas .................................................................... 44 2.1.5.2Vigas ..................................................................... 52 2.1.5.3Diseo de muros ................................................... 58 2.1.5.4Columnas y zapatas ............................................. 60 2.1.6Instalaciones elctricas ....................................................... 79 2.1.7Instalaciones Hidrulicas ..................................................... 79 2.1.8Planos constructivos............................................................ 79 2.1.9Presupuesto ........................................................................ 80 2.1.9.1Materiales ............................................................. 80 2.1.9.2Mano de obra ........................................................ 80 2.1.9.3Costo total del proyecto ........................................ 81 2.1.9.4Costo por metro cuadrado .................................... 83 2.2DiseodepuentevehicularparaaldeaElRodeo,municipiode Santa Catarina Mita, departamento de Jutiapa ........................... 83 2.2.1Estudio topogrfico .............................................................. 85 2.2.2Evaluacin de calidad del suelo .......................................... 86 2.2.3Estudio hidrolgico e hidrulico ........................................... 89 2.2.3.1rea de seccin de cauce ..................................... 90 2.2.3.2Clculo de caudal mximo .................................... 91 2.2.4Descripcin general de alternativa propuesta ..................... 92 2.2.5Datos y especificaciones de diseo .................................... 92 2.2.6Diseo de superestructura .................................................. 92 2.2.6.1Anlisis y diseo de losa ....................................... 93 2.2.6.1.1Clculo de espesor de losa .......................... 93 2.2.6.1.2Clculo de momentos .................................. 93 2.2.6.1.3Combinacin de cargas ............................... 96 2.2.6.1.4Clculo de peralte ........................................ 96 2.2.6.1.5Clculo de acero mnimo ............................. 97 IV 2.2.6.1.6Clculo de acero cama superior ................... 98 2.2.6.2Diseo de vigas ..................................................... 99 2.2.6.2.1Dimensionamiento ........................................ 99 2.2.6.2.2Clculo de momento por carga muerta ...... 100 2.2.6.2.3Clculo de momento por sobrecarga.......... 102 2.2.6.2.4Carga debido al impacto ............................. 105 2.2.6.2.5Factor de distribucin ................................. 105 2.2.6.2.6Clculodemomentototalactuanteenlaviga ................................................................... 106 2.2.6.2.7Clculo de refuerzo .................................... 106 2.2.6.2.8Clculo de refuerzo mnimo ........................ 107 2.2.6.2.9Clculo de refuerzo mximo ....................... 107 2.2.6.2.10 Chequeo de refuerzo a compresin ........... 109 2.2.6.2.11 Clculodeesfuerzocortantemximopor carga muerta .............................................. 111 2.2.6.2.12 Clculodeesfuerzocortantemximopor carga viva ................................................... 112 2.2.6.2.13 Carga de impacto ....................................... 113 2.2.6.2.14 Diseo de vigas exteriores ......................... 115 2.2.6.3 Diseo de diafragmas ......................................... 119 2.2.6.4Diseo de banquetas ........................................... 122 2.2.6.5Diseo de barandal ............................................. 125 2.2.7Diseo de la subestructura ................................................ 127 2.2.7.1Anlisis y diseo de estructura de apoyo ............ 127 2.2.7.1.1Diseo de la cortina .................................... 127 2.2.7.1.2Empuje de tierra ......................................... 127 2.2.7.1.3Fuerza longitudinal ..................................... 129 2.2.7.1.4Fuerza de sismo ......................................... 129 2.2.7.1.5Clculo de refuerzo a corte ........................ 130 V 2.2.7.1.6Diseo de viga de apoyo ............................131 2.2.7.1.7Diseo de neopreno....................................132 2.2.7.2Anlisis y diseo de estribos ................................134 2.2.7.2.1Empuje del suelo ........................................136 2.2.7.2.2Empuje por sobrecarga...............................137 2.2.7.2.3Empuje activo debido al relleno ..................137 2.2.7.2.4Empuje pasivo del suelo .............................137 2.2.7.2.5Clculo de momento de volteo ...................138 2.2.7.2.6Clculo de momento estabilizante ..............140 2.2.7.2.7Chequeo por volteo.....................................140 2.2.7.2.8Chequeo por deslizamiento ........................140 2.2.7.2.9Chequeo de presiones en la base del muro141 2.2.8Planos constructivos...........................................................141 2.2.9Presupuesto .......................................................................142 2.2.10 Operacin y mantenimiento ................................................143 CONCLUSIONES ...................................................................................145 RECOMENDACIONES ...........................................................................147 BIBLIOGRAFA ......................................................................................149 APNDICE .............................................................................................151 VI VII NDICE DE ILUSTRACIONES FIGURAS 1.Mapa de ubicacin geogrfica ........................................................ 1 2.Marco rgido C, sentido Y .............................................................. 21 3.Marco rgido C, sentido X .............................................................. 21 4.Cargas verticales y horizontales en marco C, sentido Y ............... 39 5.Cargas verticales y horizontales en marco 3, sentido X ................ 40 6.Diagramade envolvente de momentos marco C, sentido X ........ 42 7.Diagrama de envolvente de momentos marco 3, sentido X .......... 42 8.Diagramadecorteproductode laenvolventedemomentosmarco C, sentido X ................................................................................... 43 9.Diagrama de corte producto de la envolvente de momento marco 3, sentido Y ....................................................................................... 43 10. Planta de distribucin de losas ...................................................... 45 11. Planta de momentos balanceados primer nivel............................ 49 12. Planta de momentos balanceados segundo nivel ......................... 50 13. Esquema de columna segundo nivel ............................................ 62 14. Esquema de columna primer nivel ................................................ 63 15. Diagrama de presiones para zapata ............................................. 71 16. Esquema de clculo de corte punzonante zapata interior ............. 72 17. Esquema para clculo de corte punzonante zapata de borde ...... 75 18. Esquema para clculo de corte punzonante zapata de esquina ... 78 19. Seccin de cauce de quebrada ..................................................... 90 20. Seccin transversal de losa .......................................................... 93 21. Dimensiones de viga principal ......................................................100 22. Seccin transversal de puente aldea El Rodeo ............................100 23. Diagrama de momentos por carga muerta viga principal .............101 24. Diagrama del tndem de diseo sobre puente aldea El Rodeo ...103 25. Diagrama de las reacciones producidas por tndem de diseo ...103 VIII 26. Amado de viga principal puente aldea El Rodeo ......................... 110 27. Diagrama de carga muerta sobre viga principal .......................... 111 28. Diagramadeesfuerzoscortantesporcargamuertavigaprincipal ..................................................................................................... 112 29. Diagrama de posicin de tndem para esfuerzos cortantes ........ 112 30. Diagrama de esfuerzos cortantes por carga viva ......................... 113 31. Armado de viga exterior puente aldea El Rodeo ......................... 118 32. Armado de diafragma interior puente aldea El Rodeo ................. 121 33. Dimensiones de banqueta puente aldea El Rodeo ...................... 122 34. Diagrama de carga muerta sobre banqueta de puente aldea El Rodeo .......................................................................................... 123 35. Diagrama de cargas vivas sobre banqueta segn AASHTO ....... 123 36. Diagrama de barandal puente aldea El Rodeo ............................ 125 37. Diagrama de cargas vivas sobre barandal ................................... 125 38. Armado de barandal .................................................................... 126 39. Diagrama de presiones sobre cortina .......................................... 128 40. Dimensiones de cortina de puente aldea El Rodeo ..................... 128 41. Armado de viga de apoyo puente aldea El Rodeo ....................... 131 42. Dimensiones de estribo puente aldea El Rodeo .......................... 134 43. Diagrama de cargas sobre estribo ............................................... 138 44. Diagrama de cargas estabilizantes del etribo .............................. 139 45. Ensayo triaxial ............................................................................. 153 IX TABLAS I.Aldeas del municipio de Santa Catarina Mita .................................. 2 II.Poblacin total y su distribucin porcentual segn lugares poblados ........................................................................................................ 7 III.Valor soporte permisible, segn tipo de suelo ............................... 15 IV.Integracin de cargas verticales en marcos del eje Y, segundo nivel ...................................................................................................... 24 V.Integracin de cargas verticales en marcos del eje Y, primer nivel ...................................................................................................... 25 VI.Integracin de cargas verticales en marcos del eje X, segundo nivel ...................................................................................................... 25 VII.Integracin de cargas verticales en marcos de eje X,primer nivel26 VIII.Clculo de fuerzas por nivel .......................................................... 30 IX.Clculo de centro de masa sentido Y, segundo nivel .................... 31 X.Clculo de centro de masa sentido Y, primer nivel ....................... 32 XI.Clculo de centro de masa sentido X, segundo nivel .................... 32 XII.Clculo de centro de masa sentido X, primer nivel ....................... 33 XIII.Clculo de centro de rigidez sentido X, segundo nivel .................. 35 XIV.clculo de centro de rigidez sentido X, primer nivel ...................... 35 XV.Clculo de centro de rigidez sentido Y, segundo nivel .................. 35 XVI.Clculo de centro de rigidez sentido Y, primer nivel ..................... 36 XVII.Excentricidades reales .................................................................. 36 XVIII.Excentricidades de diseo ............................................................ 37 XIX.Distribucin de fuerzas por marco segundo nivel, sentido X ......... 38 XX.Distribucin de fuerzas por marco primer nivel, sentido X ............ 38 XXI.Distribucinde fuerzas por marco primer nivel, sentido Y ........... 38 XXII.Momento balanceados de losa ..................................................... 48 XXIII.Resumen de presupuesto de escuela Encarnacin Palma ........... 82 XXIV.Distribucin de acero en vigas ...................................................... 57 X XXV.Refuerzo mnimo para muros de mampostera .............................. 58 XXVI.Separacin mxima en muros de mampostera ............................ 58 XXVII.Resumen de presupuesto de escuela Encarnacin Palma ............ 82 XXVIII.Datos de diseo de puente aldea El Rodeo ................................... 92 XXIX.Factores de carga para puente aldea El Rodeo ............................ 96 XXX.Integracin de carga muerta para estribo .................................... 135 XXXI.Clculo de momento de volteo de estribo .................................... 139 XXXII.Clculo de momento estabilizante de estribo .............................. 140 XXXIII.Resumen de presupuesto puente aldea El Rodeo ...................... 143 XI LISTA DE SMBOLOS Area ADimensin del claro corto de la losa vista en planta. ACHreachica,readelncleodelaseccintomadaaejesdelrefuerzo longitudinal exterior. Agrea gruesa, rea total de la seccin. Asrea de acero de refuerzo AsMAXrea de acero mximo permitido AsMINrea de acero mnimo permitido AsTEMPrea de acero por temperatura Avrea de varilla Azrea zapata BDimensin del claro largo de la losa vista en planta BAncho del elemento en seccin CCoeficiente para el clculo de momentos en losas, tomado del ACI CGCentro de gravedad CMCarga muerta CmCentro de masa CRCentro de rigidez CUCarga ltima CVCarga viva EEsbeltez de la columna EMMdulo de elasticidad del material EsMdulo de elasticidad del acero EcMdulo de elasticidad del concreto EExcentricidad ExExcentricidad en el sentido X EyExcentricidad en el sentido Y XII FcResistencia a la compresin del concreto FyResistencia a la fluencia del acero de refuerzo FniFuerza por nivel, en el nivel i Fs Factor de seguridad FTFuerza de techo HPeralte total del elemento en seccin I o IgInerciadelaseccintotaldelconcretorespectoalejecentroidal,sin tomar en cuenta el acero de refuerzo KFactor de pandeo de la columna KaCoeficiente del empuje activo de suelos KpCoeficiente del empuje pasivo de suelos KxCoeficiente tomado del diagrama de iteracin para el sentido X KyCoeficiente tomado del diagrama de iteracin para el sentido Y LLongitud del elemento LoLongitud de confinamiento de estribos LuLongitud libre de pandeo de la columna MMomento MRelacin entre los claros de la losa, A/B M(+)Momento positivo M(-)Momento negativo MCMMomento inducido por la carga muerta MCVMomento inducido por la carga viva MbMomento balanceado PCarga puntual aplicada a un elemento PUCarga ltima PcolPeso de la columna SEspaciamiento del acero de refuerzo SMINEspaciamiento mnimo del acero de refuerzo por cortante tEspesor de losa [cm] XIII VFuerza cortante factorizada actuante, en el elemento VmaxCorte mximo actuante VsValor soporte del suelo WPeso distribuido Magnificador de momentos dFactor de flujo plstico del concreto balPorcentaje de acero en la falla balanceada maxPorcentaje de acero mximo permitido en un elemento minPorcentaje de acero mnimo permitido en un elemento sRelacin volumtrica del volumen de espiral al volumen total delncleo de la columna tValor de la curva en el diagrama de iteracin ACoeficiente que mide el grado de empotramiento a la rotacin, deuna columna, en su extremo superior BCoeficientequemideelgradodeempotramientoalarotacin,deuna columna, en su extremo inferior Factor de reduccin de resistencia Valor del diagrama de iteracin Sumatoria de una serie de valores XIV XV GLOSARIO AASHTOSiglasdelaAmericanAssociationStateHighwayand TransportationOfficials(AsociacinAmericanade Autopistas Estatales y Oficiales de Transporte). AceraPartedelaestructuradedicadaexclusivamentealpasode peatones. ACI Instituto Americano del Concreto. AprocheViene del inglsto approach(aproximarse) y serefiere alasestructurasorellenosqueconectanalacarretera con el puente. Carga de diseoCarga que debe soportar la estructura para eldiseo. Carga muertaCarga permanente en una estructura. Carga vivaCarga no permanente en una estructura. Concreto ciclpeoMaterialdeconstruccinobtenidodeunamezcla proporcionada de cemento, arena, piedrn, piedra y agua. Concreto reforzadoMaterialdeconstruccinobtenidodeunamezcla cuidadosamenteproporcionadadecemento,arena, piedrn y agua; todo esto combinado con el acero, que es unelementohomogneo,usualmentereticular,cuyas caractersticasatmicaslohacenextremadamente XVI resistente a esfuerzos de tensin. EsfuerzoFuerza por unidad de rea. EstriboCada una de las estructuras extremas que sirve de apoyo a la superestructura de un puente. ExcentricidadDistanciacomprendidaentreelcentrodemasayel centro de rigidez de una estructura. LuzDistancia horizontal interna entre dos estribos. MamposteraEs un sistema constructivo que se basa en los elementos quevanunidosentresi,pormediodeunamezclade arenaycemento,parasoportarcargasquesele apliquen. MomentoProductodeintensidaddeunafuerzaporsudistancia perpendicular desde la lnea de accin de lafuerza al eje de rotacin. PuenteEstructuramayordeseismetros,construidaparasalvar depresionesencontradasencualquiervadecomunicacin. RefuerzoMaterialqueconsisteenaceroestructuralyseutiliza para aumentar el soporte estructural de los elementos de concreto. SuperestructuraEs la parte superior del puente, la cual soporta las cargas existentesenl.Secomponedelosaopiso,vigas principales y diafragmas. XVII SubestructuraEs la parte inferior del puente, formado por losestribos, vigas de apoyo y sus obras de proteccin. TopografaEslacienciaqueestudiaelconjuntodeprincipiosy procedimientosquetienenporobjetolarepresentacin grficadelasuperficiedelatierra,consusformasy detalles.Paraesoseutilizaunsistemadecoordenadas tridimensionales,siendolaXylaYcompetenciadela planimetra y la Z de laaltimetra. Viga Elementoestructuralusadoprincipalmentepara soportar esfuerzos flexionantes . ZapataTipodecimentacinsuperficialadecuado,cuandoel terreno tiene propiedades adecuados parasoporte. XVIII XIX RESUMEN Este trabajo de graduacin trata del diseo y planificacin de la escuela Encarnacin Palma, en el casco urbano y un puente vehicular para la aldea El Rodeo,delmunicipiodeSantaCatarinaMita,deldepartamentodeJutiapa. Esteconsta de dos fases. Laprimerafasetratadelainvestigacinmonogrficaespecficadel municipiodeSantaCatarinaMitadeldepartamentodeJutiapa;aqupodemos encontrarinformacinsobreaspectosgeneralesdelacomunidad,ubicaciny acceso,situacindemogrfica,topografaehidrografa,aspectosclimticos, aspectoseconmicosyactividadproductiva,serviciosbsicosdecada comunidad.Tambinunainvestigacindiagnsticasobrenecesidadesde serviciosbsicoseinfraestructura,teniendoencuentaladescripcindelas necesidades y la priorizacin de las necesidades. Lasegundafasetratadelservicioprofesional,queconstadetodoel proceso para el diseo y la planificacin, tomando encuenta todos los criterios tcnicosy requerimientospara ambosproyectos,dejandoconstanciade todos losclculosysolucionespropuestasalosproblemasplanteados.Tambinse incluyen planos constructivos, presupuestosy especificaciones tcnicas. XX XXI OBEJETIVOS GENERAL yProponersolucionesaproblemasquesepresentan,mediante proyectosdeinfraestructurayascontribuirconeldesarrollode las comunidades en el municipio de Santa Catarina Mita. ESPECFICOS: 1.Diagnosticaryanalizarnecesidadesdeinfraestructuranosatisfechas para la seleccin de los proyectos a realizar. 2.DiseareledificiodelaescuelaEncarnacinPalma,brindandouna estructurasegura,estticayeconmica,conelcualsetendrmscapacidad para albergar una mayor cantidad de alumnos. 3.PlanificarydisearelpuentevehicularparaaldeaElRodeo,Santa Catarina Mita, Jutiapa. XXII XXIII INTRODUCCIN ElEjercicioProfesionalSupervisado(EPS)tienecomoobjetivobrindar apoyotcnicoadiferentesentidadesparadiagnosticaryplanificarproyectos realesdeinfraestructuradebeneficiocomn,comounaproyeccindela FacultaddeIngenieradelaUniversidaddeSanCarlosdeGuatemala,haciala sociedad guatemalteca. ElEjercicioProfesionalSupervisado,serealizeneldepartamentode infraestructura dela Oficina Municipal de Planificacin (OMP) del municipio de SantaCatarinaMita,departamentodeJutiapa.Tomandoencuentala informacinproporcionadaporlaOficinaMunicipaldePlanificacin,sobrelas necesidadesyprioridadesexistentesenestemunicipiodeacuerdoalos aspectos sociales, culturales y econmicos, se proponen dos proyectos: diseo de escuela Encarnacin Palma, para el casco urbano del municipio, ya que las escuelasconlasquecuentannotienenlacapacidadparacumplirconel crecimiento poblacional.

El segundo proyecto es el diseo de un puente vehicular para la aldea El Rodeo,yaqueactualmentenosecuentaconunpasoadecuado,segnlas necesidadesexistentesdecrecimientoeconmico,elcualcontribuiral desarrollodelacomunidadyademssepodrtransitarenpocadeinvierno cuando sedificulta el paso por los torrentes fluviales.XXV XXVII XXIX XXXI 1 1.FASE DE INVESTIGACIN 1.1Monografa del municipio de Santa Catarina Mita, Jutiapa 1.1.1Aspectos generales ElMunicipiodeSantaCatarinaMitaseubicaen lapartenortey dentro delacuencadelroOsta,deldepartamentodeJutiapa.Lacabecera municipalestcercanaalasfaldasdelvolcnSuchitn,motivoporelcualel trazo de sus calles se inclina de Sur a Norte. Figura 1. Mapa de ubicacin geogrfica. Fuente: OMP Santa Catarina Mita, Jutiapa 2 Divisin Territorial, Administrativa e Idioma Comoterritorioprincipalsecuentaconlacabeceramunicipal,centro administrativodelajurisdiccin.Elmunicipioestorganizadoterritorialmente en50centrospobladosqueincluyenlacabeceramunicipal,20aldeas,26 caseros y 3 fincas. Las aldeas del municipio son las siguientes: Tabla I. Aldeas del municipio de Santa Catarina Mita 1Horcones11Lajas 2Suchitn12Cuesta del Guayabo 3El Quebracho13El Limn 4Llano de Chinchilla14Magueyes 5La Barranca15Santa Rosa 6El Rodeo16Los Zorrillos 7Sabanetas17Jocote Dulce 8Buena Vista o Altillo18Carbonera 9Brasilar19Zacuapa 10Aldea Nueva20Uluma 1.1.2Localizacin del lugar SantaCatarinaMitaesunodelos17municipiosdelDepartamentode Jutiapa,selocalizaa150KmdelaCuidadCapital.Sedividecuatrograndes reasqueson:rearoOsta,reaSuchitn,reaIxtepequeyreade LagunadeSanPedro.Elmunicipiocolindaconlassiguientespoblaciones:Al 3 norteconSanManuelChaparrn(Jalapa)ypartedeAguaBlanca;Aloriente conAguaBlanca(Jutiapa)yAsuncinMita(Jutiapa);aloccidenteconMonjas (Jalapa)yElProgreso(Jutiapa),yalsurconesteltimomunicipio,elde Asuncin Mita y una franja de la cabecera departamental de Jutiapa. 1.1.3Ubicacin geogrfica Elmunicipioestubicadoaunaalturade700.00metrossobreelnivel del mar, y sus coordenadas se localizan a 14 27 02 latitud norte y 89 44 34 longitud este del meridiano de Greenwich. 1.1.4Aspectos topogrficos Latopografadelmunicipioesquebrada,conpendientesqueoscilan desde 5% hasta 45% en terrenos montaosos, quebrados y pedregosos que en algunaspartesconformanplanadasenaldeaJocoteDulceyalrededores,un buena parte de Las Aradas, Jocotillo y en menos proporcin en Rodeo que son utilizadas para diferentes propsitos productivos.Hablando de sus partes ms altas,elmunicipiosehallaalasfaldasdelvolcnSuchitn,varioscerrosy lomas cultivables en las cuales se ubican las aldeas municipales a excepcin de tresdeellas.Lagransuperficiequecubrenloscerrosconllevaapendientes arriba del 60%. 1.1.5Vas de acceso ElmunicipiodeSantaCatarinaMitaseencuentraubicadoenel departamentodeJutiapa,enlapartenoroeste.Distadelacabecera departamental 18 kilmetros y 150 kilmetros de la ciudad capital.4 LaarteriaprincipalqueconducealMunicipioeslacarretera interamericana,estatienedosramales:siendoelprimerramalelquese desprende de la cabecera municipal de El Progreso, haciendo un recorrido de 16kilmetrosypasandoporlascomunidadesdeCuestadelGuayabo, Suchitn,AldeaNueva,Horconesyalgunoscaseroslacualseencuentra asfaltadaensutotalidadperoexistentramosdondesehacenevidentesel deteriorodelarutadebidoabaches,elsegundoramal,carreterallamada comnmenteLaAreneraformapartedelaCA-1provenientedelacuidad capital. Las carreteras interiores del municipio a pesar de ser de terracera, son de fcilaccesoytransitablesportodaclasedevehculosduranteelverano.En poca de invierno son pocas las transitables y en algunos casos slo se puede tener acceso a las comunidades a pie o en vehculos de doble transmisin. Engeneral,elestadodelascarreterassatisfacelasnecesidadesde transporte,locualpermiteelintercambiodeproductosquesonobjetode comercializacin. 1.1.6Clima El clima de Santa Catarina Mita, generalmente es clido, pero se acenta enlosmesesdemarzoyabril,perolasaldeasycaserosnoexperimentan dichaacentuacinporellugargeogrficoqueocupan;durantelosmesesde noviembre,diciembreyenerolatemperaturaesbajaporlasmontaas colindantes. El municipio como parte de la regin oriental del pas es un lugar donde haypocaprecipitacinpluvialdurantelapocalluviosacomparadaconotras 5 zonasdelpas.Lascondicionesclimticassecaracterizanpordasclarosy soleados durante los meses que no llueve y parcialmente nublados durante los meses de enero a marzo.La poca de lluvia corresponde especialmente a los meses de junio a octubre en el que las precipitaciones alcanzan volmenes de 31.4961iny39.3701inycomopromediototalanual31.4961in.La evapotranspiracin potencial es alrededor de 1.5. 1.1.7Colindancias Elmunicipiocolindaconlassiguientespoblaciones:AlnorteconSan ManuelChaparrn(Jalapa);ypartedeAguaBlanca;AlorientemismaAgua BlancayasuncinMita(Jutiapa);aloccidenteconLasMonjasoMonjas (Jalapa) y el Progreso o Achuapa (Jutiapa), y al sur con este ltimo municipio, el de Asuncin Mita y una franja de la cabecera departamental de Jutiapa. 1.1.8Turismo Encuantoalturismoenelmunicipioseencuentrangranvariedadde centros tursticos distribuidos en todo el territorio municipal y principalmente en su cabecera, entre los cuales podemos mencionar los siguientes: a.-Volcn Suchitn b.-Iglesia Catlica Colonial c.-Polideportivo Municipal d.-Balneario Brisas del Sunzo e.-Balneario Las Vegas f.-Volcn Ixtepeque g.-Parque Municipal h.-Ro Ostai.-Y gran variedad de lugares en el rea urbana. 6 1.1.9Demografa Elmunicipionocuentacongrupostnicosseconsideranqueunos40 aosatrsexistieronlospocomamesylosxincas,existennadamsrasgos fsicos en una de las comunidades sin existir idiomas mayas. ElmunicipiodeSantaCatarinaMitacuentacon25,572habitantes,confactordecrecimientopoblacional2.73%.Observndosequelapoblacindel municipio posee un alto promedio de menores de edad un total de 3,050, lo que quiere decir que el potencial infantil es bastante elevado y sobre la base de este deber proyectarse el desarrollo del municipio; el total entre hombres y mujeres mayoresde18aosesde3,949,segnelltimocensorealizadoenelao 2002, por elInstituto Nacional de Estadstica (INE) ElncleofamiliarenelMunicipioesde4a5miembrosporfamilia promedio,caracterizndoseenelrearuralunncleofamiliarde6a8 miembrosporfamilia.Elnmerodefamiliasaproximadamenteenelrea urbanaesde1,726,extendindoseaniveldepoblacinuntotalde4,827 familias. Supoblacinestdistribuidaenunpromediode178habitantespor kilmetro2. El nmero de viviendas en el rea urbana es de 1843 mientras que elrearuralsegndatosdelcensorealizadoporelcentrodesaluddel municipio es de 2,977, haciendo un total de 4,820 viviendas. La mayora de las viviendassoncasasformales,queposeencondicionesfsicasfavorables,por muy sencillas que estas sean. Antes construan de adobe y teja, poco a poco ha idomejorandoeltipodeconstruccin,actualmenteutilizanmaterialescomo: block, ladrillo, piso de cemento. 7 TablaII.Poblacintotalysudistribucinporcentual,segnlugares poblados. Fuente: Municipalidad Santa Catarina Mita. Ao 2002 LUGAR POBLADOPOBLACIN DEL LUGAR PORCENTAJECASCO URBANO 8406 32.87EL RODEO 766 3LAS LAJAS 394 1.54LOS SANDOVALES 142 0.66EL QEUBRACHO 1614 6.31BUENA VISTA 338 1.32BRASILAR 62 0.24EL JOCOTILLO 74 0.29LLANO DE CHINCHILLA 181 0.71SAN NICOLAS 99 0.39ALDEA NUEVA 344 1.34SUCHITAN 2505 9.8CUESTA DEL CUAYABO 2129 8.33EL LIMON 1568 6.13HORCONES 1117 4.37LLANO DE LAGARTO 602 2.35QUEBRADA DEL MUERTO 267 1.05LA ARADA 376 1.47LA ARADITA 247 0.97EL ROBLAR 162 63SABANETAS 76 0.3SAN ISIDRO 32 0.12SAN MIGUEL 16 0.06CUESTA DE LOS AMBROCIOS 133 0.52LA BARRANCA 283 1.11EL PUENTE 191 0.75CUESTA DE GARCIA 139 0.54LOS ZORRILLOS 39 0.15LLANO DE SAN VICENTE 27 0.1SAN VICENTE 124 0.49SANTA ROSA 145 0.57EL GUAPINOL 110 0.43ZACUAPA 161 0.63EL MOSQUITO 15 0.06LA MONTAITA 251 0.98CARBONERA 661 2.58JOCOTE DULCE 637 2.49MAGUEYES 454 1.78CORINTO 94 0.37ULUMA 98 0.38CASAS VIEJAS 18 0.07SAN JORGE 48 0.19LAGUNA DE SAN PEDRO 169 0.66LA TUNA 46 0.18AGUILARES 43 0.17LOS TENAS 75 0.29LAGUNA DE RETANA 94 0.37TOTALES 25572 1008 1.1.10Actividades socio-econmicas 1.1.10.1 Breve descripcin de las actividades productiva de la comunidad EnelmunicipiodeSantaCatarinaMita,entrelasactividadesque comprenden la economa, estn: la industria, la agricultura y la artesana, claro est que todas stas a pequea escala. Algunos de los productos obtenidos de las actividades ya mencionadas, sepuedecitar:leche,crema,queso,requesn,suero,huevos,productos crnicos, todo lo anterior, generalmente se comercializa en el mercado local, la explotacinpecuariaesbsicamentetradicionalyartesanal,zapatera, elaboracin de conservas, floristera artificial,fabricacin de artculos de metal y de barro. De los productos que se obtienen en cantidades comerciales tales como mango,tomateysanda,nosonexplotadosdebidoaquelospreciosdel mercadosoninadecuadosparasucomercializacinencomparacinconlos costos de produccin, de igual manera con lo que es la peletera. 1.1.11Idioma A pesar del poco mestizaje que experiment el municipio, el idioma que predominaensutotalidadeselespaol,aligualqueentodaslasaldeasdel municipio de Santa Catarina Mita. 1.1.12 Servicios existentes ElmunicipiodeSantaCatarinaMita,cuentaconserviciodeenerga elctrica,letrinizacin,aguapotable,academiasdecomputaciny mecanografa,escuelaspre-primaria,primaria,institutosycolegiosde 9 educacin media y una extensin universitaria de Facultad de Humanidades, de Universidad de San Carlos; adems, existen en la localidad iglesias catlicas y evanglicas, entre otras. Lospobladoresde lasaldeas,tienenaccesoaeducacinpre-primaria,primaria;adems,graciasagestionesrealizadasporelgobiernomunicipal actual, se tiene acceso a tele-secundaria, en el municipio. 1.1.13Salud EnelmunicipiodeSantaCatarinaMita,comoenlamayorade municipios de Guatemala, las enfermedades ms comunes, estn asociadas al manejoinadecuadodelosdesechosslidosyalacalidaddelaire,entrelas cualespodemosmencionar:infeccionesrespiratoriasagudas,enfermedades gastrointestinales, malaria, desnutricin, ttanos y dengue. Se cuenta con seis Puestos de Salud, ubicados en las comunidades deLa Barranca,Los Horcones, Aldea Nueva y Jocote Dulce, estoscuentan con unaEnfermeraAuxiliarpresupuestadaporelMinisteriodeSalud,ylosde CarbonerayElLimn,cuentanconunaenfermeraauxiliarporcontrato.Los puestosdesaludcuentanconelequiponecesarioparasufuncionamientoy fines preventivos. Enelmunicipioel25deseptiembredelaode2008seiniciola construccindeunhospitalmunicipalparaatenderlasnecesidadesdetodos los habitantes del municipio y de municipios aledaos. Cuenta con un rea de 3200 metros cuadrados y se ejecutara en tres fases. La inauguracin primera fasesetieneprevistaparajuniode2009.Elhospitaldarcoberturaa emergencias,consultaexterna,encamamiento,rayosx,quirfanosyreas administrativas. 10 1.1.13.1Condiciones sanitarias EnelMunicipiohay5,954viviendasquecuentanconesteservicio conformando el 92.9% del total de viviendas. Dadoalainexistenciadeunsistemadealcantarilladoadecuado,las aguasresiduales,sedisponenenfosasspticasoquebradascercanasalas viviendasporloqueelmanejoydisposicininadecuadosderesiduos,las aguasestancadasyotrassituacionesdendolesocio-culturalyclimtica,han provocadoqueenvariasaldeasdelmunicipio,lapropagacindeinsectosy roedores portadores de enfermedades, la cuales afectan de manera ms directa a los infantes. 1.1.13.2Natalidad El indicador sobre la natalidad del municipio segn el Centro de Salud, es de 34.6 nios vivos por cada 1,000 que nacen. 1.1.13.3Mortalidad Lasprincipalescausasdemortalidadgeneralestndeterminadaspor accidentes cerebro vasculares e infarto agudo del miocardioque conforman el 60.34% de casosque se presentaron en el ao 2004. LatasademortalidadinfantilenelMunicipioparael2004fuede 30.9/1000 nios vivos 11 1.1.13.4 Morbilidad Enlamorbilidadnosetienencifrasestimadas,peroenlasaldeasms lejanas del casco urbano es donde se registran mayor cantidad de enfermos por diversas causas, en la mayorapor causas sanitarias. 1.2 Investigacindiagnsticasobrenecesidadesdeservicios bsicose infraestructura del municipio de Santa Catarina Mita, Jutiapa.

1.2.1Descripcin de las necesidades ElmunicipiodeSantaCatarinaMita,apesardeencontrarseenun desarrolloconstante,padeceunaseriedenecesidades,tantodeservicios bsicos como de infraestructura tales como: Infraestructura: yEstablecimientos educativos yMejoramiento de caminos yCentro comercial municipal ySaln para reuniones poltico-sociales ySistemas de disposicin de aguas residuales yMejoramiento de la calidad del agua de consumo yCreacin de espacios destinados para estacionamiento Sociales AyudaalascomunidadesparaelrefortalecimientodelosCOCODE, ayudaprofesionalalosagricultoresdelalocalidadparamejorarlacalidadde 12 susproductos.Ademsdeasesorasparaelmejoramientodelaindustria zapatera de la localidad. 1.2.2Priorizacin de lasnecesidades La razn por la cual se priorizaron dichos proyectos, es la siguiente: Proyecto escuela Encarnacin Palma: yDeterioro de las instalaciones actuales. yElcrecimientodemogrficohaceinoperanteelactualedificiocon el que cuentan para impartir las clases. yConlaampliacindeledificioescolarsetendrmayorespacio para la actividad educativa y mejores condiciones para la misma. Proyecto puente vehicular: yDebido a que en la actualidad la aldea El Rodeo es atravesada por unriachuelolacualenpocadeinviernoaumentasucaudaly corta lacomunicacinde laaldeacon losterrenosdecultivoy la escuela existente, lo cual imposible el trnsito. yMejorarlasrutasdeaccesoalosdistintospuntosdelmunicipio, para generar un impacto positivo en la economa de lo habitantes. ySalvar el obstculo del riachuelo de aldea El Rodeo para que los habitantesdeestaaldeapuedansalvarelriachueloencualquier poca del ao. 13 2.FASE DE SERVICIO TCNICO PROFESIONAL 2.1Diseo de escuela Encarnacin Palma 2.1.1 Descripcin del proyecto Muchos factores se vinculan estrictamente con el proceso de planificacin y diseo de sta edificacin, por lo que no se debe descuidar otros criterios, los cualessonfundamentalesparalarealizacindelproyecto,talescomo iluminacin, orientacin con respecto al sol, atractivo visual, entre otros, ya que nosayudarnaajustarlaconstruccindemaneraquestapuedaserms provechosa y funcional para el municipio. Se construir dicha edificacin de dos niveles, con un rea aproximada a 647metroscuadradoscadanivel,utilizandoelprimerparasalonesdeclases sanitarios y el segundo nivel solo para salones de clases, se utilizar el sistema estructuraldemarcosdctilesylosatradicional,enelprimerysegundonivel, basandolaconstruccinenelcdigoACI318-99,normasUBCypara distribucindereasyambienteslasnormaspropuestasporelMinisteriode Educacin,as tambin, losmurosdedivisinserndemamposteradeblock pmezdeunespesorde0.15metros.Adems,contarconaguapotable, servicio elctrico, piso de granito y piso de concreto. 14 2.1.2Investigacin preliminar 2.1.2.1Terreno disponible Elterrenoconelquesecuentaeselmismoendondeseencuentra actualmenteconstruidalaescuelaEncarnacinPalma,dicholugarestenel centrodelmunicipio,sobrela3ta.Avenidadelazona1,frentealparque, contiguo a la municipalidad. 2.1.2.2Anlisis de suelos 2.1.2.2.1Ensayo triaxial El valor soporte del suelo, tambin llamado capacidad de carga o apoyo de los cimientos es una caracterstica de cada sistema de suelo-cimentacin, y no solo una cualidad intrnseca del suelo. Los distintos tipos de suelo difieren en capacidaddecarga,perotambinocurrequeenunsueloespecficodicha capacidadvaraconeltipo,forma,tamaoyprofundidaddelelementode cimentacin que aplica la presin Cuando se pretende calcular la capacidad soporte de cimentaciones, es necesarioconocerladistribucindelosesfuerzosdentrodelosestratosdel suelo por medio del ensayo triaxial. Sin embargo, cuando no es factible realizar un estudio de esta naturaleza, por causas econmicas o como en ste caso que el tipo de suelo que se trata, era arena limosa color caf con demasiada grava y rocaybastantehostilparasacarunamuestrainalteradade1piecbicopara dicho ensayo, es preferible realizar una inspeccin visualdel suelo para lograr determinar la capacidad soporte del mismo, y acudir a una tabla de datos. Ver tabla siguiente 15 Tabla III. Valor soporte permisible, segn tipo de suelo MATERIALDEL SUELO Ton/m2OBSERVACIONES Roca sana645Roca regular430Roca intermedia215rocaagrietadao porosa22-86suelos gravillosos90 Compactados buena granulometra suelos arenosos32-64Densos Arena fina22-43Densa Suelos arcillosos53Duros Suelos arcillosos22Solidez mediana Suelos limosos32Densos suelos limosos16Densidad mediana Fuente: Crespo Villalaz. Mecnica de suelos y cimentaciones. Pgina 193. Segn latabla anterior, ypor inspeccinvisualelsueloes arcillosoy duroentoncestenemos53ton/m2.Basndonosenmemoriasdeclculode construcciones anteriores en el sector, usaremosun valor igual a40 ton/m2. 2.1.3 Diseo arquitectnico El diseo arquitectnico se refiere a darle la forma adecuada, y distribuir enconjuntolosdiferentesambientesquecomponeneledificio.Estosehace para tener un lugar cmodo y funcional para su uso, tanto en iluminacin, como enlaventilacinydistribucin.Paralograrlo,sedebentomarencuentalos diferentes criterios arquitectnicos del Reglamento de Construccin de Edificios Educativos. Losedificiossedebendiseardeacuerdoconnecesidadesquese tengan;adems,estarnlimitadosporelespaciodisponible,losrecursos 16 materiales y las normas de diseo que existan. La tipologa arquitectnica que se va a utilizar es la de marcos rgidos de concreto reforzado, losas planas de concreto reforzado y paredes de mampostera de block pmez.

Paraelcasodeesteedificio,senecesitan6aulasdeenseanza aprendizaje, mdulo de gradas y saln de maestros. Enelapndice,semuestranlosplanosdeladistribucindedichos ambientes, as como las fachadasrespectivas, lo cual se realiz con base en requisitosdelReglamentodeConstruccindeEdificiosEducativosy requerimientos de las autoridades del lugar. 2.1.3.1Ubicacin del edificio en el terreno El edificio de aulas se ubica en el centro del terreno, a manera de cumplir con,lo que sugiere el Reglamento. Adems, se quiere aprovechar la ubicacin deesteedificio,enrelacinconlasedificacionesexistentes,paraquequedeespacio disponible (rea libre) para recreacin. 2.1.3.2Distribucin de ambientes La forma de los ambientes y ubicacin dentro de la estructura se hizo en basealreglamentoqueproporcionaelMinisteriodeEducacinpara construccin de edificios escolares. 17 2.1.3.3Altura del edificio Se prefiere hacer el edificio de dos niveles, para tener espacio disponible; esto cumple con la norma de tres niveles mximo, Laalturadetodos losambientesesde3.00metrosparaproporcionar una temperatura adecuada en las aulas. 2.1.3.4Seleccin del sistema estructural a usar

Noserequierenfrmulasmatemticasparaseleccionarunsistema estructural;todoesconceptual.Luegosehaceelclculo,quecompruebael sistema que garantiza su seguridad y economa. En la eleccin del sistema estructural, influyen, en la toma de decisiones, factoresderesistencia,economa,esttica,losmaterialesdisponiblesenel lugarylatcnicapararealizarlaobra.Elresultadodebecomprendereltipo estructural, formas y dimensiones, los materiales y el proceso de ejecucin.Sehaelegidounsistemaestructuraldeltipodemarcosrgidosde concretoreforzado,conlosasplanasytabiquesdemamposteradeblock pmez;adems,todoelsistemaseconstruirenobrausandolosmtodos tradicionales. 2.1.4Anlisis estructural Este anlisis es el proceso que serealiza para determinar respuestas de laestructuraantelasaccionesexteriores,quepuedanafectar;enotras 18 palabras,sedeterminanlosefectosdelascargasaplicadasaunaestructura. Para el edificio de aulas, se hace el anlisis estructural de la forma siguiente: 2.1.4.1Pre-dimensionamiento estructural

Pre-dimensionarlaestructuraesdarlemedidaspreliminaresalos elementosque lacomponen,loscualessernutilizadosparasoportarcargas aplicadas en los mismos. Para esto se puede recurrir a la experiencia en obras similares y utilizar mtodos analticos cortos que se describen a continuacin: Predimensionamiento de vigas El mtodo utilizado para el predimensionamiento de vigas, determina su peralte,elcualdependedelaluzquecubranlasmismas.Labasedelaviga queda a criterio del diseador, en este caso se utiliza el ancho de las columnas. Elpredimensionamientoserealizaparalavigacrtica,esdecirlade mayorlongitud,quedandolasdemsconigualseccin.Laformaenquese calcula el peralte (h) es la siguiente: Se tomar el criteriode 8% de la luz libre, segn ACI 318s-2005. Tomamos h=0.50 m. ParalabaseelACImandaquelarelacinh/b0.40conestecriterio tomamos las dimensiones siguientes. Seccin de la viga=0.5x0.25m 19 Losas Lo que se calcula es el peralte (t) de ella. El mtodo usa como variable lasdimensionesdelasuperficiedelalosayeltipodeapoyosquetiene.En este caso todas las losas estn apoyadas en los cuatro lados; se tienen varias medidas de losas, por tanto, se toma la crtica y el peralte resultante se usa en todas. Se utilizar un espesor de 12cm para todas las losas. Columnas Criterio: se dimensiona la columna crtica o la que contribuya ms con la estructura. rea que carga la columna critica=29.41 m2 Integracin de cargas. Peso de losa= (0.12*29.41*2400)*2=126,940.73kg Peso impermeabilizante= 10Kg/m2*29.41m2=294.11Kg Peso de acabados=25Kg/m2*29.41m2=735.27Kg Peso de piso+mezclon=120Kg/m2*29.41m2=7058.64Kg Peso de Vigas (0.50*0.25*2400*14.59)=4377Kg 20 Peso de columnas segundo nivel (0.30*0.30*2400*6)=1296Kg Peso total que contribuye=30701.75 Usar columna de 30*30 cm. 2.1.4.2Modelos matemticos de marcos rgidos Elmodelomatemticodeunmarcorgidoesunagrficaquerepresenta tantolaformaascomolasdimensiones,ysirveparahacerelanlisis estructural del mismo. Para este caso se muestran dos marcos que representan al sentido X y Y. 21 Figura 2. Marco rgido C, sentido Y Figura 3. Marco rgido 3, sentido X 2.1.4.3Cargas horizontales y verticales aplicados a los marcos rgidos Lascargasqueactansobrelasestructuraspuedendividirseentres grandescategoras:cargasmuertas,cargasvivasycargasambientales.Las 22 cargas muertas son aquellas que se mantienen constantes en magnitud y fijas en posicin durante la vida de la estructura. Generalmente la mayor parte de la cargamuertaeselpesopropiodelaestructura.Estapuedecalcularsecon buena aproximacin a partir de la configuracin de diseo, de las dimensiones de la estructura y de la densidad del material. Lascargasvivasconsistenprincipalmenteencargasdeocupacinen edificios.Estaspuedenestartotaloparcialmenteensusitioonoestar presentes,ypuedencambiarsuubicacin.Sumagnitudydistribucinson inciertas en un momento dado. Las cargas ambientales consisten principalmente en cargas de presin y succindeviento,cargasssmicas(fuerzasinercialescausadaspor movimientosssmicos),presionesdesueloenlasporcionessubterrneasde estructuras. Al igual que las cargas vivas, las cargas ambientales son inciertas tanto en magnitud como en distribucin. Cargas vivas segn cdigo UBC Techo=100 Aulas=300 Pasillos=400 Cargas muertas Peso especifico del concreto 2400 Impermeabilizante 10 23 Acabados= 25 Piso + mezcln= 120 Peso muros 150 Sobrecarga=40 Carga muerta segundo nivel Losa 288 Acabados Impermeabilizante Sobrecarga Carga muerta total segundo nivel 433 Carga muerta primer nivel Piso + mezcln 120 Acabados 25 Losa 288 Muros 150 Sobrecarga 40 Conestascargasylasreastributariasquecargancadaunadelas vigassepuedecalcularqueporcindeellasesresistidoporcadaunadelas vigasquecomponelaestructura,demaneraquetomandoencuentalo 24 expuesto se procede a calcular las cargas verticales sobre las vigas quedando de la siguiente manera. reas Tributarias eje Y rea 1=4.5m rea 2=19.625m rea 3=4.5m rea 4=17.64m rea 5=2.25m rea 6=9.82m AREAS TRIBUTARIAS PARA EJE X rea 1=4.38m rea 2=2.3m rea 3=9.28m rea 4=7.8m rea 5=4.38m rea 6=4.9m rea 7=4.9m TablaIV.IntegracindecargasverticalesenmarcosdelejeY, segundo nivel Cargas Verticales en Nivel 2: MarcoTramo Long Tramo (m)Carga Viva (Kg/m)Carga Muerta (Kg/m) A3 a 4375.0624.8 2 a 36.65147.7446.5 1 a 26.65147.7446.5 B3 a 43150.01599.0 2 a 36.65295.11577.8 1 a 26.65295.11577.8 C3 a 43150.0949.5 2 a 36.65265.31448.6 1 a 26.65265.31448.6 E3 a 43150.01599.0 2 a 36.65295.11577.8 1 a 26.65295.11577.8 25 Tabla V. Integracinde cargas verticales en marcos del eje Y, primer nivel Cargas Verticales en Nivel 1: MarcoTramo Long Tramo (m)Carga Viva (Kg/m)Carga Muerta (Kg/m) A3 a 43300.01104.8 2 a 36.65443.02298.3 1 a 26.65443.02298.3 B3 a 431200.06938.4 2 a 36.65885.31695.9 1 a 26.65885.32145.9 C3 a 43600.01459.5 2 a 36.653228.42004.7 1 a 26.653228.42004.7 E3 a 432352.01745.5 2 a 36.65795.81724.3 1 a 26.651061.11724.3 TablaVI.IntegracindecargasverticalesenmarcosdelejeX, segundo nivel Cargas Verticales en Nivel 2: MarcoTramo Long Tramo (m)Carga Viva (Kg/m)Carga Muerta (Kg/m) 1A-B4.4299.1789.1 C-D3.0375.9688.7 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 2A-B4.42210.01209.1 C-D3.03151.8957.4 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 3A-B4.42176.51064.1 C-D3.03151.8957.4 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 3*D-E4.42110.91230.0 E-F4.42110.91230.0

4A-B4.4288.21064.1 C-D3.0375.9628.7 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 26 Tabla VII. Integracin de cargas verticales en marcos del eje X, primer nivel Cargas Verticales en Nivel 1: MarcoTramo Long Tramo (m)Carga Viva (Kg/m)Carga Muerta (Kg/m) 1A-B4.42396.41008.7 C-D3.03303.6786.1 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 2A-B4.42418.12736.2 C-D3.03607.31002.5 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B 3A-B4.42443.41584.7 C-D3.03607.31109.0 D-E4.42386.11358.8 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;;E-F=D-E 3*D-E4.42443.41798.7 E-F4.42443.41798.7

4A-B4.42264.71167.4 C-D3.03227.71109.0 NOTA: POR SIMETRIA TENEMOS QUE; B-C=A-B;D-E=A-B;E-F=A-B Cargas horizontales Lasfuerzashorizontalesalasqueseencuentraexpuestocomnmente un edificio son: de viento y de sismo. Enel anlisis estructural regularmente se considera una de las dos, ya que los fenmenos naturales que las provocan no sepresentansimultneamente.Paraestecaso,sediseareledificiopara soportar fuerzas ssmicas, utilizando el mtodo UBC, ya que en Guatemala es un pas con alto riesgo ssmico. Desdeelpuntodevistadelasestructuras,lossismosconsistenen movimientosaleatorioshorizontalesyverticalesenlasuperficiedelatierra.A medida que el terreno se mueve, la inercia tiende a mantener a la estructura en 27 su sitio original, lo cual conlleva a la imposicin de desplazamiento y de fuerzas quepuedentenerresultadoscatastrficos.Porlotanto,larespuestassmica dependefuertementedelaspropiedadesgeomtricasdelaestructura, especialmente su altura. Clculo del peso de la estructura Segundo nivel: Vigas= 300Kg/m*185.57m=55671Kg Losa= (288*340.34m2)=98017.92 Kg Mezcln= (70*340.34m2)=23,823.8Kg columnas/2=(216Kg/m*40.5m)=8748Kg Impermeabilizante (10*340.5m2)=3403.4Kg Muro/2= (150*180.61m2)=27091.5Kg Peso total segundo nivel= 216,755.62 Peso por carga viva= (100*340.34m2)=34034Kg Primer nivel: Piso + mezcln= (120*340.34m2)=40840.8 Kg 28 Acabados= (25*340.34m2)=8508.5 Kg Losa = (288*340.34m2)=98017.92 Kg Muros = (150*3m*120m)=54000Kg Vigas = (300Kg/m*185.57m)=55671 Columnas = (216 Kg/m*81m)=17496Kg Peso total primer nivel= 274434.22Kg Carga viva= (400*127.74m2)+ (300*212.60m2)=114876Kg Peso total de la estructura = 225264+303153.22=528,417.34Kg Determinacin del corte basal Eslafuerzassmicaqueelsuelotransmitealaestructuraensubase. Para obtener su valor se utiliza la frmula siguiente: Donde: W= carga muerta ssmica total ms una porcinaplicable de otras cargas = coeficiente numrico que depende del sistema estructural. Los valores para estructurasdeconcretovarande4a12conbasealahabilidaddelsistema estructural para soportar la carga ssmica y para disipar energa. Z= factor de zona si smica = 0.4 para zona 4 29 I=factordeimportancia=1.251dependiendodelacategorade ocupacin. C=coeficientebasadoenelcoeficientedesitioSyenelperiododela estructura. DondeSdependedeltipodelsuelo.DeacuerdoconUBCel periodoT se calcula utilizando uno de dos mtodos, aqu se presenta uno. Donde: h= altura de la estructura en pies D= distancia analizada en pies Para nuestro caso particular usaremos los siguientes datos. Z=0.4 I=1.25 =12 S=1.25 30 Clculo de fuerzas por nivel ElcortantedediseoenlabaseV,sedistribuyeenlaalturadela estructura de acuerdo con. DondeFteslafuerzaconcentradaaplicadaenlapartesuperiordela estructura La porcin restante del cortante en la base se distribuye en la altura de la estructura incluyendo el nivel superior de acuerdo con la expresin. Con las ecuaciones anteriores obtenemos los siguientes resultados. Tabla VIII. Clculo de fuerzas por nivel NIVELhi (m)Wi (Kg)WihiFX%Fx 27225264157684865757.570.43 14528417211366888143.98350.57 3690516153901.551.00 NIVELhi (m)Wi (Kg)WihiFY%Fy 27225264157684861117.850.46 14528417211366881924.72350.57 3690516143042.571.0 31 Clculo de centro de masa El centro de masa se calcula con la siguiente expresin. W Aplicando la ecuacin anterior tenemos los siguientes resultados. Tabla IX. Clculo de centro de masa sentido Y, segundo nivel CALCULO DE CENTRO DE MASA SEGUNDO NIVEL NoAREA W(KG/M2)W(KG)YW*Y 113.2748211089814.8161289.7 213.2748211089814.8161289.7 39.098217462.8914.8110450.8 413.2748211089814.8161289.7 513.2748211089814.8161289.7 629.482124137.49.975240770.6 729.482124137.49.975240770.6 820.1482116534.99.975164936 929.482124137.49.975240770.6 1029.482124137.49.975240770.6 1129.482124137.43.3280136.17 1229.43821241623.3280217.94 1320.1482116534.93.3254896 1429.482124137.43.3280136.17 1529.482124137.43.3280136.17 277248 2259150 CMy8.15m 32 Tabla X. Clculo de centro de masa sentido Y, primer nivel PRIMER NIVEL NoAREA W(KG/M2)W(KG)YW*Y 113.274131117402.2114.8257552.7672 213.274131117402.2114.8257552.7672 39.09131111916.9914.8176371.452 413.274131117402.2114.8257552.7672 513.274131117402.2114.8257552.7672 629.4121135603.49.975355143.915 729.4121135603.49.975355143.915 820.14131126403.549.975263375.3115 929.4121135603.49.975355143.915 1029.4121135603.49.975355143.915 1129.4121135603.43.32118203.288 1229.43121135639.733.32118323.9036 1320.14131126403.543.3287659.7528 1420.56131126954.162.32562668.422 1520.56131126954.162.32562668.422 401898 3340057.281 CMy8.31m Tabla XI. Clculo de centro de masa sentido X, segundo nivel SEGUNDO NIVEL NoAREA W(KG/M2)W(KG)XW*Y 113.274821108982.2124084.48 213.274821108986.6372253.44 39.098217462.8910.35577278.23 413.2748211089814.08153443.2 513.2748211089818.5201612.1 629.482124137.42.2153343.65 729.482124137.46.63160031 820.1482116534.910.355171219.3 929.482124137.414.08339854.6 1029.482124137.418.5446541.9 1129.482124137.42.2153343.65 1229.43821241626.63160194.3 1320.1482116534.910.355171219.3 1429.482124137.414.08339854.6 1529.482124137.418.5446541.9 277248 2870816 CMx10.35m 33 Tabla XII. Clculo de centro de masa sentido X, primer nivel CLCULO DE CENTRO DE MASA PRIMER NIVEL NoAREA W(KG/M2)W(KG)XW*X 113.274131117402.212.2138458.893 213.274131117402.216.63115376.679 39.09131111916.9910.355123400.431 413.274131117402.2114.08245023.173 513.274131117402.2118.5321940.959 629.4121135603.42.2178683.514 729.4121135603.46.63236050.542 820.14131126403.5410.355273408.657 929.4121135603.414.08501295.872 1029.4121135603.418.5658662.900 1129.4121135603.42.2178683.514 1229.43121135639.736.63236291.410 1320.14131126403.5410.355273408.657 1420.56131126954.1614.08379514.573 1520.56131126954.1618.5498651.960 401898 4058851.733 CMx10.10m Clculo centro de rigidez El centro de rigidez nos servir para el calcular la excentricidad de diseo y las fuerzas por marco, ya que estas fuerzas se distribuyen proporcionalmente a la rigidez de cada marco. Rigidezdecolumnassegundonivel,estasseasumenqueestnen voladizo y se calcula de la siguiente manera. 34 Paracolumnasdelprimernivelseasumequeestandoblemente empotradas y se calcula de la siguiente manera. Donde: h= altura de la columna en cm. E=mdulo de elasticidad del concreto calculado como. I= inercia de la seccin transversal. P= carga asumida 1000kg =mdulo de rigidez=0.4E=0.4 (218819.78)=87527.91 El centro de rigidez se calcula con las siguientes expresiones. De lo anterior tenemos los siguientes resultados. 35 Tabla XIII. Clculo centro de rigidez sentido X, segundo nivel CLCULO DE CENTRO DE RIGIDEZ SEGUNDO NIVEL EJEKX(m)K*X# COL/MARCOK/MARCO#*K*X A1.6280046.5120 B1.6284.427.1957646.51228.78304 C 1.6288.8414.391546.51257.56608 D1.62811.8719.324458.1496.6218 E 1.62816.2926.520158.14132.6006 F1.62820.7133.715958.14168.5794 43.956484.1509 SEGUNDONIVEL CRx11.01m Tabla XIV. Clculo centro de rigidez sentido X, primer nivel CLCULO DE CENTRO DE RIGIDEZ PRIMER NIVEL EJEKX(m)K*X# COL/MARCOK/MARCO#*K*X A2.7200410.880 B2.724.4212.0224410.8848.0896 C 2.728.8424.0448410.8896.1792 D2.7211.8732.2864513.6161.432 E 2.7216.2944.3088513.6221.544 F2.7220.7156.3312513.6281.656 73.44808.9008 PRIMER NIVELCRx11.01m Tabla XV. Clculo centro de rigidez sentido Y, segundo nivel CLCULO DE CENTRO DE RIGIDEZ SEGUNDO NIVEL EJEKY(m)K*Y # COL/MARCOK/MARCO#*K*X 11.6280069.7680 2*1.6284.497.3097234.88421.92916 21.6286.6510.826269.76864.9572 31.62813.321.652469.768129.9144 41.62816.326.536469.768159.2184 43.956376.0192 SEGUNDO NIVELCRy8.55m 36 Tabla XVI. Clculo centro de rigidez sentido Y, primer nivel CLCULO DE CENTRO DE RIGIDEZ PRIMER NIVEL EJEKY(m)K*Y# COL/MARCOK/MARCO#*K*X 1 2.7200616.320 2*2.724.4912.212838.1636.6384 2 2.726.6518.088616.32108.528 32.7213.336.176616.32217.056 4 2.7216.344.336616.32266.016 73.44628.238 PRIMER NIVEL CRy8.55m Clculo de excentricidad Tabla XVII. Excentricidades reales CLCULO DE EXCENTRICIDAD REAL PRIMER NVELey0.24m PRIMER NIVEL ex 0.92m SEGUNDO NIVELey 0.41m SEGUNDO NIVEL ex 0.66m Ademsdelasexcentricidadesrealesexistenlasexcentricidades accidentales.Lascausasprincipalesquegeneranlasexcentricidades accidentales incluyen la componente rotacional del terreno alrededor de un eje vertical,lasdiferenciasentrelosvaloresasumidosderigidecesymasas,otro factores de menor importancia es la asimetra de las estructuras. Adems se debe considerar la excentricidad accidental debido a posibles erroresenladeterminacindeexcentricidadapartirdelosvalorestericos considerados. Dando como resultado una excentricidad de diseo igual a: 37 Dondebesladimensindeledificiomedidaperpendicularmenteala direccin considerada. Y es porcentaje va de0.05 a 0.10 segn el cdigo UBC. Tabla XVIII. Excentricidades de diseo CLCULO DE EXCENTRICIDAD DE DISEO PRIMER NVELey1.40m PRIMER NIVEL ex 2.41m SEGUNDO NIVELey 1.42m SEGUNDO NIVEL ex 1.80m Distribucin de fuerzas por marco Para su clculo se utilizan las siguientes expresiones. Donde: =fuerza en el marco i =fuerza de origen traslacional proporcional a la rigidez del marco. =fuerza de origen torsional. = rigidez de marco analizado = rigidez total del nivel. =fuerza por nivel Utilizando las ecuaciones anteriores llegamos a los resultados siguientes: 38 TablaIXX.Distribucindefuerzaspormarcosegundonivel,sentido Y FUERZA POR MARCO EN NIVEL 2 EN SENTIDO Y MarcoKmdi(km*di)(km*di)EiFi'Fi''Fm 1 9.77-8.55-83.5166974.99-186.7413581.74-466.113581.74 2* 4.88-4.06-19.829393.19-786.506790.87-110.76790.87 2 9.77-1.898-18.540343.72-841.1913581.74-103.513581.74 3 9.774.7546.3982152.77336.1213581.74258.9213840.66 4 9.777.7575.7025730.79206.0113581.74422.4514004.19 43.96 15595.47 61117.85 Tabla XX. Distribucin de fuerzas por marco primer nivel, sentido Y FUERZA POR MARCO EN NIVEL 1 EN SENTIDO Y MarcoKmdi(km*di)(km*di)EiFi'Fi''Fm 1 16.32-8.55-139.5419470.3-311.9918205.49-368.218205.49 2* 8.16-4.06-33.131097.6-1314.059102.75-87.419102.75 2 16.32-1.898-30.975959.5-1405.4418205.49-81.7318205.49 3 16.324.7577.526009.4561.582618205.49204.5418410.04 4 16.327.75126.4815997.2344.195818205.49333.7318539.22 73.44 43533.9 81924.72 TablaXXI.Distribucindefuerzaspormarcosegundonivel,sentido X FUERZA POR MARCO EN NIVEL 2 EN SENTIDO X MarcoKmdi(km*di)(km*di)EiFi'Fi''Fm A 6.512-11-71.6325131.14-214.19741.86-554.259741.86 B 6.512-6.584-42.8751838.27-357.79741.86-331.749741.86 C 6.512-2.159-14.059197.67-1090.99741.86-108.789741.86 D 8.140.8717.0899450.272163.212177.3354.8612232.19 E 8.145.29643.10941858.42355.812177.33333.5612510.88 F 8.149.72179.12896261.39193.812177.33612.2612789.58 43.956 15337.16 65757.57 39 Tabla XXII. Distribucin de fuerzas por marco primer nivel, sentido X FUERZA POR MARCO EN NIVEL 1 EN SENTIDO X MarcoKmdi(km*di)(km*di)EiFi'Fi''Fm A 10.88-11-119.6814323.30-357.713058.37-593.6613058.37 B 10.88-6.584-71.635131.42-597.713058.37-355.3313058.37 C 10.88-2.159-23.49551.78-1822.613058.37-116.5213058.37 D13.60.87111.85140.323614.216322.9658.7616381.72 E 13.65.29672.035187.69594.416322.96357.2816680.24 F 13.69.721132.2117478.32323.816322.96655.8016978.76 73.44 42812.82 88143.98 Conlaintegracindecargaverticalyladistribucindefuerzaspor marco, tenemos las fuerzas actuantes sobre los marcos crticos que se muestra a continuacin. Figura 4. Cargas verticales y horizontales en marco C, sentido Y 40 Figura 5. Cargas verticales y horizontales en marco 3, sentido X 2.1.4.4Anlisis de marcos rgidos utilizando un software Habiendoyapropuestounpredimensionamientoenlasseccionesde columnasyvigasqueseusarnenelanlisisydiseo,seprocedeala determinacindelascargasqueactuarnsobrelaestructura,puesstas producen esfuerzos de corte, flexin, torsin, etc. El software que se escogi para el anlisis de marcos espaciales dctiles resistentes a momentos, es Sap2000 como mtodo de anlisis, ste programa creaunmodeloconsistentedelossistemasdepiso,prticoverticalyprtico lateralparaanalizarydiseartodalaedificacin.Mientrasqueamanerade comprobacinporunmtodonumricoseanalizconelmtododeKani, llegando a la conclusin de que los resultados entre ellos variaron en un rango 41 des 8%,enpromedioporloqueseconsideraqueestamosenunrango aceptable. 2.1.4.5Momentos ltimos por envolvente de momentos La envolvente de momentos nos sirve para aplicar las cargas en el lugar dondeseproducenlosefectosmximosomnimos,porlotantoposibilitael estudiodelascondicionesmsdesfavorablesparalascualesdebemos dimensionar o verificar las secciones. Conlassolicitacionesdeesfuerzosmximosymnimosendistintas secciones crticasobtenemos los diagramas envolventes que son producto de las combinaciones de carga. 2.1.4.6Diagramas de momentos y cortes ltimos El resumen de resultados del anlisis que se generaron en el programa Sap200 se describe a continuacin: 42 Figura 6. Diagrama de envolvente de momentos marco C, sentido Y Figura 7. Diagrama de envolvente de momentos marco 3, sentido X 43 Figura 8. Diagrama decorte producto de la envolvente de momentos marco C, sentido Y Figura 9. Diagrama de corte producto de la envolvente de momentos maro 3, sentido X. 44 2.1.5Diseo estructural Eselprocesomedianteelcualsedefinenlascaractersticasy configuracindelosdistintoselementosestructuralesquecomponenuna estructura enfuncin de las cargas aplicadas. 2.1.5.1Losas Laslosassonelementosestructuralesbidimensionales,enlosquela terceradimensinespequeacomparadaconlasotrasdosdimensiones bsicas.Lascargasqueactansobrelaslosassonesencialmente perpendiculares al plano principal de las mismas, por lo que su comportamiento est dominado por la flexin. Por su espesor, pueden dividirse en: cascarones (t < 0.09), planas (0.09 M1 entonces se balancea p proporcional a su rigidez, de la siguiente manera. Rigideces 48 Factores de distribucin Comolaslosas1y7nocumplenconlaprimeracondicintenemoslo siguiente. Tabla XXIII. Momentos balanceados de losa Laslosas1y6cumplenconlaprimeracondicindemaneraquesu balanceo se hace con un promedio simple. Kg m 0.3130.687 648.58836.86(M2-M1)*FD 58.93129.34 707.51707.51Momento balanceado 49 Siguiendoelprocedimientoanteriorsebalancearonlasdemslosas quedando de la siguiente manera. Figura 11. Planta de momento balanceados primer nivel 50 Figura 12. Planta de momentos balanceados segundo nivel Clculo de rea de acero rea de acero requerido se calcula con los siguientes datos. Peralte efectivo=10cm fc=210 fy= 2810 Se toma como base una franja unitaria de 100cm. Mu=Kg m 51 EspaciamientousandovarillaNo.3conreadeseccintransversal 0.71. 6.46.1m 0.71..Xusar No.3 @ 11cm De la misma forma se calcul el refuerzo para las dems losas. Chequeo por corte Todas las losas estn sometidas a esfuerzos de corte, los cuales deben ser resistidos por los materiales de las mismas. En este caso, por el tipo de losa que se utiliza, dichos esfuerzos deben resistirse nicamente por el concreto; por esarazn,sedeberevisarsielespesordelalosaeseladecuado.El procedimiento es el siguiente: Clculo de corte actuante mximo Donde: Vmax= corte actuante mximo en la losa. 52 L= lado corto, siempre que sea el de la losa ms crtica. CUT=carga ltima actuante en la losa analizada. Clculo de corte resistente Donde: Vrc= corte que resiste el concreto Fc= esfuerzo a compresin del concreto bw=ancho unitario de la losa. d= peralte efectivo de losa. Los resultados nos indican que los esfuerzos cortantes actuantes en las losasnosuperanalesfuerzocortanteproporcionadoporelconcreto,porlo tanto el espeso es correcto. 2.1.5.2Vigas Eningenierasedenominavigaaunelementoconstructivolinealque trabajaprincipalmenteaflexin.Enlasvigaslalongitudpredominasobrelas otras dos dimensiones y suele ser horizontal. 53 Elesfuerzodeflexinprovocatensionesdetraccinycompresin, producindoselasmximasenelcordninferioryenelcordnsuperior respectivamente,lascualessecalculanrelacionandoelmomentoflectoryel segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzoscortantesopunzonamiento.Tambinpuedenproducirsetensiones portorsin,sobretodoenlasvigasqueformanelpermetroexteriordeun forjado. Los datos necesarios para su diseo son los momentos ltimos y cortes ltimos actuantes que se calcularon en el anlisis estructural. El procedimiento a seguir se muestra a continuacin. Datos de diseo Dimensiones de la seccin=0.5x0.25m Recubrimiento=4.5cm fc=210Kg/cm2 fy=2810Kg/cm2 Peralte efectivo=44.5cm Cuanta mxima Cuanta mnima 54 Cuanta requerida La ecuacin anterior es para el sistema ingls, por lo que los datos antes presentadoshayqueconvertirlosalsistemaingls, loscualesquedaradela siguiente manera. Despejandodelaecuacinanteriortenemosquelacuantarequerida es: Segn ACIla cuanta debe cumplir con la condicin que. rea de acero requerido DespusdecalcularelAsrequeridoparacadamomentoactuante,se procedeadistribuirlasvarillasdeacerodetalformaque,elreadeestas, supla lo solicitado en los clculos de As; para ello se hace tomando en cuenta los siguientes requisitos ssmicos: Enelrefuerzodelacamasuperioralcentrosedebecolocarcomo mnimo dos varillas o ms corridas, tomando el mayor de los siguientes valores: As mnimo o 25% del As calculado para el momento negativo. 55 Elrefuerzoenlacamainferiorenlosapoyossedebecolocar,como mnimo,dosvarillasomasdeacerocorridas,tomandoelmayordelos siguientesvalores:Asmin;50%delAscalculadoparaelmomentopositivo; 50% del As calculado para el momento negativo. LadiferenciaentreelAsrequeridomenoselAscorrido,enambas camas, es que se coloca como bastones adicionales al armado existente. Acero transversal (estribos) Tambinsele llamarefuerzoenelalma,engeneralestesesuministra enformadeestribosespaciadosaintervalosvariablesa lo largodelejedela viga segn lo requerido. El diseo por cortante es importante en las estructuras deconcreto,debidoaquelaresistenciadelconcretoacortees considerablemente menor que la de compresin. Los objetivos de colocar acero transversal son: por armado, manteniendo elrefuerzolongitudinalenlaposicindeseadayparacontrarrestarlos esfuerzos de corte, esto ltimo en caso de que la seccin de concreto no fuera suficiente para cumplir esta funcin. Para proporcionar ductilidad y un confinamiento adecuado al concreto el refuerzotransversaldentrodeunalongitudigualadosveceselespesordel elemento medida desde la cara del apoyo en los dos extremos del elemento a flexin,sediseaconbasealacapacidadacortantedelconcretoVc=0 cuando la fuerza inducida por el sismo en la ecuacin: Donde: 56 =efecto de cargas gravitacionales. Es la mitad o ms de la resistencia a cortante requerida mxima dentro de esta longitud. Clculo de momentos probables Como el cortante inducido por el sismo es menos de la mitad del cortante totalenelelemento,sisetomalacontribucindelconcretopararesistirlos efectos cortantes por lo que tenemos. 57 UsandovarillaNo.3conreatransversalde0.71cm2,calculamosel espaciamiento como. SegnACIelespaciamientodebeserdelasiguientemanera,en longitudesigualesadosveceslaalturadelelementoaambosladosdeuna seccindondepuedeocurrirfluenciaporflexindebidoadesplazamientos inelsticosdelprtico,paraevitarquesucedaestoelespaciamientonodebe ser menor que d/4y donde no se necesiteestribos de confinamiento pueden colocarse estribos a una separacin mxima de d/2. Entonceslosespaciamientosquedandelasiguientemaneraprimer estribo a 5 cm. despus una longitud de 1 metro a cada 15 cm. y el resto a cada 25 cm. Tabla XXIV. Distribucin de acero en vigas RESUMEN DE As EN VIGAS Asvarillas VIGA 1 M(-)4.92 ton-m5.57 cm23 No.5 M(+)2.38ton-m3.98 cm22 No.5 VIGA 2 M(-)14.85 ton-m14.2 cm25 No.6 M(+)7.72 ton-m7.67 cm22 No.6 + 1 No.5 VIGA 3 M(-)10.91 ton-m10.43 cm24 No.6 M(+)5.72 ton-m5.68 cm22 No.6 VGA 4 M(-)17.34 ton-m17.53 cm24 No.7+1 No.6 M(+)16.20 ton-m11.88 cm23 No.7 VIGA 5 M(-)13.08 ton-m13.5 cm24 No.7 M(+)4.25 ton-m7.74cm22 No.7 Con los mismos criterios con que se diseo esta viga se disearon todas las vigas que componen la estructura en cuestin. 58 2.1.5.3Diseo del muro SedisearsegnlasnormasdelInstitutodeFomentodeHipotecas Aseguradas(FHA),lascualesrecomiendanlasiguientetablapararefuerzos mnimosencolumnasysoleras,paraeldiseodemurosdemampostera confinada. Tabla XXV. Refuerzo mnimo para muros de mampostera Tipo de columnaRefuerzo para un nivel Refuerzo para dos niveles A principal (1)4 No.34 No.3 B intermedia(2)2No.32No.3 C interbloque1No.31No.3 (1) Con estribo No.2espaciado a cada 20 cm con extremos doblados mnimos a 135 grados para que queden dentro de las zona confinada de la columna. (2) con eslabones No.2 espaciado a cada 20 cm. Laseparacinmximadecolumnasquerefuercenparedesdemampostera deben ser las siguientes. TablaXXVI.Separacinmximadecolumnasenmurosde mampostera. Espesor de muro(m) A/AA/BA/CB/CC/C 0.235.00m2.50m1.25m1.25m1.00m 0.205.00m2.50m1.25m1.25m1.00m 0.144.00m2.00m1.00m1.00m0.80m 0.113.00m1.50m1.00m1.00m0.80m 59 Tambinsedebecolocarelreamnimadeaceroalrededordelas aberturas en puertas y ventanas de 0.2 pulgadas cuadradas. Ademsdelastablasanteriormentemencionadas,elrefuerzohorizontalno debe estar separado a mas de 1.20m, con lo anteriorse procede a disear los muros con refuerzo mnimo, ya que estos no son muros de carga sino muros de cerramiento y no acta ninguna carga sobre ellos ms que su peso propio. Asv = As mnimo vertical = 0.0007d x tAsh = As mnimo horizontal = 0.0013 d x tAst = As mnimo total = 0.002 d x t.

Seanalizarcomomurotpicoelmscrticoenalturaylongitud, afectados por la flexin y corte. Diseo a corte rea de acero horizontal = As = 0.0013 t x h h = altura unitaria de muro t = ancho de la pared del muro = 0.15 m. As = 0.0013x15x100=1.95 Conestacantidaddeaceropormetrodealturadelmuroquedauna distribucin de 3 soleras con 4 varillas No.3 y estribos No.2 @ 0.20 . Diseo a flexin rea de acero vertical = As = 0.0007 t x LL = longitudunitaria del muro= 6.65 m60 t = ancho de la pared del muro = 15 cm.As = 0.0007 x 100x 15= 1.05

Conestacantidaddeaceropormetrodelongituddelmurosehacela distribucindemaneraquesecumplaconloespecificadopararefuerzoa flexin mnimo en las normas FHA para Guatemala. 2.1.5.4Columnas y zapatas

Lascolumnassedefinencomoelementosestructuralesquesostienen principalmentecargasacompresin.Engeneral,lascolumnastambin soportan momentos flectores con respecto a uno o a los dos ejes de la seccin transversalyestaaccindeflexinpuedeproducirfuerzasdetensinsobre una parte de la seccin transversal. Aun en estos casos, se hace una referencia alascolumnascomoelementosacompresinpuestoquelasfuerzasde compresin dominan su comportamiento.

Elrefuerzoprincipalenlascolumnas,eslongitudinal,paraleloala direccin de la carga. La relacin del rea de acero longitudinal (As) al rea de acerotransversalbrutadeconcretoAgestaenelintervalodel1%al8% conforme el cdigo ACI 318s-2005, capitulo 21.El nmero de mnimo de barras longitudinales debe ser de 4 varillas en columnas rectangulares y 6 varillas en columnas circulares. Datos para diseo Seccin de columna= 30x30 cm Lu=3.68 m Puy=41.6 ton 61 fc=210 kg/cm2 Fy=4200Kg/cm2 My110.2TON-M My211.5TON-M PU41.6TON Mx19.15TON-M Mx29.53TON-M Pux28.3TON Clculo de esbeltez de la columna (E) Una columna es esbelta cuando suseccin transversal es pequea en relacin con su longitud. Por el valor de su esbeltez, las columnas se clasifican encortas(E Pu, significa que el armado propuesto si resiste las cargas a las que estar expuesta la columna, si no fuera as, se debe aumentar el rea de acero hasta que cumpla con la condicin. Clculo del acero transversal

Es necesario proveer de refuerzo transversal a las columnas,por medio de estribos para resistir los esfuerzos de corte. Por otro lado, en zonas ssmicas como en Guatemala, se debe proveer suficiente ductilidad a las columnas, esto se logra por medio del confinamiento de estribos en los extremos de la misma.

El resultado del confinamiento es un aumento en el esfuerzo de ruptura del concreto y adems permite una deformacin unitaria mayor del elemento. Refuerzo por confinamiento Lalongituddeconfinamientoseescogeentrelamayordelassiguientes opciones. Lu/6 = 4.20/6 = 0.70Lo lado > de la columna = 0.30 0.70

Lo = 70 cm Clculo de la relacin volumtrica ACI 10.9.3 Espaciamiento de estribos en zona confinada, usando varilla No.3 69 Espaciamiento donde no necesita confinamiento. ACI 21.4.4.2 Zapatas

Cimientoesaquellapartedelaestructuraquesecolocageneralmente pordebajodelasuperficiedelterrenoyquetransmitelascargasalsueloo rocassubyacentes.Losdosrequisitosesencialeseneldiseodecimientos son:queelasentamientototaldelaestructuraestelimitadoaunacantidad tolerablemente pequea y que en lo posible, el asentamiento diferencial de las distintas partes de la estructura se elimine.Paralimitarlosasentamientosdelamaneraindicadaesnecesario transmitirlacargadelaestructurahastaunestratodesueloquetengala resistencia suficiente y distribuir la carga sobre un rea suficientemente grande de este estrato para minimizar las presiones de contacto.

Si no se encuentran suelos adecuados justo debajo de la estructura, es necesariorecurriracimentacionesprofundascomopilotesopilaspara transmitirlascargashastaestratosmsprofundosydemayorfirmeza.Para elegireltipodecimentacinautilizarsedebenconsiderar,principalmente,el tipodesuperestructura,lanaturalezadelascargasqueseaplicaran,las condiciones del suelo y el costo de la misma.

70 Laszapatasparacolumnasindividualessonporlogeneralcuadradas, algunas veces rectangulares y representan el tipo de cimentacin ms sencillo y econmico. Losdatosnecesariosparaeldiseodezapatassetomandelanlisis estructural y del estudio de suelos realizado en el lugar. Datos de diseo para zapata interior Vs= 40ton/m2 Mx=7.23 ton-m My= 10.25 ton-m Integracin de carga Pu=41.6 ton Peso total =62 ton Desplante 1.35 m Entonces39.81tonseconstituyecomoelpuntomayordelapendiente del diagrama de presiones debajo de la zapata y 0.68 como el punto menor. 71 Figura 15. Diagrama de presiones para zapatas Lapresinmximanoexcedeelvalorsoportedelsueloynoexisten presionesnegativas,porloqueelreapropuestaparalazapataesla adecuada. Encontrar peralte por corte flexionante. Sustituyendo (I) en (II) tenemos que nos queda una ecuacin cuadrticaque est en funcin del peralte. 72 Seproponeunperaltede28cmyVuf=15.41tonysecomparaconlo que resiste el concreto. Con los resultados podemos decir que Vuf< Vcf ok Corte punzonante Figura 16. Esquema para clculo de corte punzonante zapata interior Corte punzonante que resiste el concreto. 73 Segn ACI 11.12.2.1 =40 para zapatasde columnas interiores. Clculo de momento a rostro de zapata rea de acero

Distribucin de acero, usar No. 6 @ 16 cm en ambos sentidos. Debidoquelaestructuraensuscolindanciastieneconstrucciones,es necesario disear zapatas de borde y de esquina, a continuacin se muestra el proceso de diseo. Datos de diseo para zapata de Borde Peso total=54.1 ton Mx=7.25 ton-m 74 My=8.5 ton-m Dimensiones=1.75x1.75 Sustituyendo (I) en (II) tenemos que nos queda una ecuacin cuadrticaque est en funcin del peralte. Seproponeunperaltede28cmyVuf=27.48tonysecomparaconlo que resiste el concreto. Con los resultados podemos decir que Vuf< Vcf ok 75 Corte punzonante Figura17.Esquemaparaclculodecortepunzonantezapatade borde Corte punzonante que resiste el concreto. Donde =30 para zapata de columna de borde segn ACI 11.12.2.1 76 Clculo de momento a rostro de zapata rea de acero

Usar varilla No.8 @ 8 centmetros en ambos sentidos. Datos de diseo zapata de esquina Carga total=39.5 ton Mx=6.2 ton-m My=5.25 ton-m Dimensiones 1.75x1.75 77 Sustituyendo (I) en (II) tenemos que nos queda una ecuacin cuadrtica que est en funcin del peralte. Seproponeunperaltede28cmyVuf=19.80tonysecomparaconlo que resiste el concreto. Con los resultados podemos decir que Vuf< Vcf ok Corte punzonante 78 Figura18.Esquemaparaclculodecortepunzonantezapatade esquina Corte punzonante que resiste el concreto. Donde =20 para zapatas de columna de esquina segn ACI 11.12.2.1 Clculo de momento a rostro de zapata rea de acero 79

Usar varilla No.8 @ 12 centmetros en ambos sentidos. 2.1.6Instalaciones elctricas Debido a que elproyecto se trata de una escuela se opto por dividir los circuitoselctricosdemaneraquetenemosuncircuitoparainstalacionesde fuerzas y otro para instalaciones de iluminacin. Y cada soln de clases cuenta con ambas instalaciones. 2.1.7Instalaciones hidrulicas Todo el sistema de agua potable ser por medio de circuito cerrado para quelapresinsealamismaencadapunto,contuberaPVC,ylos abastos por medio de tubera PVC . Lasinstalacionesdeaguasresidualesyaguaspluvialessetrabajaron en sistemas separativos, ser por medio de tubera PVC de 4, 3 y 2. En la descarga del drenaje a la red municipal se utilizar tubera PVC de 4. 2.1.8Planos constructivos 80 Para este proyecto se elabor un juego de planos divididos en tres fases: Arquitectura, Estructuras e Instalaciones Los siguientes planos son: yPlanta arquitectnica, elevacin frontal y criterios yPlanta acotada y cortes yPlanta de cimentacin y columnas yPlanta de losas y vigas yArmado de vigas y secciones yDetalles de gradas y muros yPlano de acabados, puertas y ventanas yPlanta de instalacin hidrulica yPlanta de drenajes yPlanta de iluminacin yPlanta de fuerza 2.1.9Presupuesto 2.1.9.1Materiales Lospreciosdelosmaterialesparalaelaboracindelpresupuestose obtuvieron, mediante cotizaciones en centros de distribucin de la regin. 2.1.9.2Mano de obra Lossalariosdemanodeobraseasignarondeacuerdoalosquela municipalidad maneja para casos similares. 81 2.1.9.3Costo total del proyecto Elpresupuestoserealizconbasedepreciosunitarios.Aestesele aplic un factor de indirectos del 30%. El costo total del proyecto es de un milln cuatrocientos ochenta y siete mil setenta y nueve con setenta y cuatro centavos (Q1,487,079.74).Acontinuacinsemuestraelresumenderenglonespara dicho proyecto. 82 Tabla XXVII. Resumen de presupuesto de escuela Encarnacin Palma RESUMEN DE RENGLONES No. DESCRIPCIONDE RENGLONCANTIDADUNIDADP.UC. DIRECTOC. INDIRECTOTOTAL 1TRAZO + ESTAQUEADO193.88 MLQ16.54Q 2,202.67Q 1,004.42Q3,207.092ZANJEO C.C.198ML Q41.64Q 5,662.80Q 2,582.24Q8,245.043EXCAVACION ZAPATAS27UNIDAD Q164.67Q 3,053.70Q 1,392.49Q4,446.194ZAPATA Z-114UNIDAD Q 2,551.49Q 24,533.53Q 11,187.29Q35,720.825ZAPATA Z-212UNIDAD Q 3,191.50Q 26,303.56Q 11,994.43Q38,297.996ZAPATA Z-32UNIDAD Q 2,735.71Q 3,757.84Q 1,713.58Q5,471.428CIMIENTO CORRIDO198ML Q178.78Q 24,312.55Q 11,086.52Q35,399.079COLUMNA TIPO C-151.52ML Q586.42Q 20,750.24Q 9,462.11Q30,212.3510COLUMNA TIPO C-247.84ML Q541.30Q 17,785.67Q 8,110.27Q25,895.9411COLUMNA TIPO C-337.52ML Q520.68Q 13,417.51Q 6,118.38Q19,535.8912COLUMNA TIPO C-434.84ML Q520.68Q 12,459.11Q 5,681.36Q18,140.4713COLUMNA TIPO A154ML Q131.52Q 13,910.48Q 6,343.18Q20,253.6614COLUMNA TIPO B156ML Q93.77Q 10,047.21Q 4,581.53Q14,628.7315LEVANTADO BLOCK675.04M2 Q273.79Q 126,937.66Q 57,883.57Q184,821.2316SOLERA HUMEDAD167.21ML Q156.60Q 17,984.37Q 8,200.87Q26,185.2417SOLERA TIPO S-1287.56ML Q135.08Q 26,677.59Q 12,164.98Q38,842.5718SOLERA DE SILLAR18ML Q126.84Q 1,568.11Q715.06Q2,283.1719VIGA TIPO V-183.52ML Q453.03Q 25,987.02Q 11,850.08Q37,837.1120VIGA TIPO V-283.52ML Q527.64Q 30,266.63Q 13,801.59Q44,068.2221VIGA TIPO V-396.72ML Q498.31Q 33,102.32Q 15,094.66Q48,196.9722VIGA TIPO V-496.72ML Q738.65Q 49,067.57Q 22,374.81Q71,442.3823VIGA TIPO V-513.27ML Q543.54Q 4,953.84Q 2,258.95Q7,212.7924LOSA693.21M2 Q589.43Q 280,633.05Q 127,968.67Q408,601.7225REPELLO1174.4M2 Q51.37Q 41,433.24Q 18,893.56Q60,326.8026CERNIDO1174.4M2 Q50.27Q 40,547.22Q 18,489.53Q59,036.7527DRENAJE1GLOBAL Q 16,531.75Q 11,354.23Q 5,177.53Q16,531.7528AGUA POTABLE1GLOBAL Q673.79Q462.77Q211.02Q 673.7929INST. FUERZA1GLOBAL Q 2,798.46Q 1,922.02Q876.44Q2,798.4630INST. ILUMINACION1GLOBAL Q 11,317.88Q 7,773.27Q 3,544.61Q11,317.8831PISO655.8M2 Q137.02Q 61,715.46Q 28,142.25Q89,857.7232PAUELOS346.61M2 Q75.26Q 17,915.40Q 8,169.42Q26,084.8333GRADAS19.33M2 Q688.34Q 9,138.51Q 4,167.16Q13,305.6734FACHADA18M2 Q195.72Q 2,419.55Q 1,103.32Q3,522.8735PINTURA1174.4M2 Q19.63Q 15,833.02Q 7,219.86Q23,052.8836PUERTAS1GLOBAL Q 19,601.40Q 13,462.50Q 6,138.90Q19,601.4037VENTANAS1GLOBAL Q 32,022.90Q 21,993.75Q 10,029.15Q32,022.90 COSTO DIRECTO Q 985,889.73 COSTO INDIRECTO Q 449,565.72 COSTO TOTAL Q 1,487,079.74 COSTO POR METRO CUADRADO Q2,145.18 83 2.1.9.4Costo por metro cuadrado El costo por metro cuadrado del presente proyecto asciende a Q2, 145.21, dos mil ciento cuarenta y cinco con veintin centavos. 2.2DiseodepuentevehicularparaaldeaElRodeo,municipiode Santa Catarina Mita, Departamento de Jutiapa Descripcin del proyecto Esteproyectoconsisteeneldiseodeunpuentevehiculardeunava cuyo fin es salvar una depresin existente donde circula agua principalmente en pocade invierno.Elproyectodepuentevehicularesdeconcretodeseccin envigaylosa,simplementeapoyado,coneldiseodelosa,devigas,de diafragmainterioryexterior,cortina,vigadeapoyo,estribodeconcreto ciclpeo y del barandal de proteccin.

Criterios y especificaciones para el diseo de puentes de concreto

Entrelos criterios y especificaciones que se debentomar en cuenta para desarrollar el diseo del puente vehicular tenemos los siguientes:

a) Recubrimientos: En AASHTO 5.12.3 dice que el recubrimiento para las armaduras no protegidas no deber ser menor que el especificado en latabla 1 donde nos dice que para situaciones exteriores 50 milmetros (mm) setomara para cimientos, muros,losas arriba, columnas y vigas, mientras parafondo de losas 25 mm, todo medido del rostro de la barra a superficie del concreto. 84 b) Longitud de desarrollo: En AASHTO 5.11.1.2.1 no dicela armadura se deber prolongar ms all del punto, en el cual ya no se la requiere para resistir flexin en una distancia no menor que la profundidad efectiva del elemento, 15 veces el dimetro nominal de la barra o 1/20 de la luz libre del tramo.

c)Empalmes:EnAASHTO5.11.5.2.1nosdicelosempalmesdebarras individualesdentrodeunpaquetenosedebernsuperponer. Nosedebernempalmarpaquetesenterosmedianteempalmessolapados.Enlos elementos solicitados a flexin, las barras empalmadas mediante empalmes solapados sin contacto no debern estar separadastransversalmentems de un quinto de la longitud de empalme requerida o 150 mm.

EnAASHTO5.11.5.2.2dice:laresistenciadeunaconexintotalmente mecnica no deber ser menor que 125 por ciento de la resistencia alafluenciaespecificadadelabarraentraccinocompresin,segn corresponda. d) Ganchos: En AASHTOdecomentariosfigura C5.11.2.4-1detallesde las barras terminadas en gancho para el desarrollo de ganchos normales (ACI) nos indica 12db en ganchos a 90 grados y 6db en ganchos a 180 grados, donde db es el dimetro de la barra (mm).

e)Paraelmanejodepaquetedebarrassedebeseguirlasnormasestablecidasrespectoacantidad,longituddedesarrolloyelrecubrimiento segn nos dice AASHTO 5.10.3.1.5.

85 En la superestructura se debe tomar en cuenta lo siguiente:

a) La acera y el barandal de proteccin se deben construir posteriormente a que las vigas se hayan deflectado libremente.

b) Todos los elementos de acero estructural no contenidos en el concreto delpuente,deberncolocarsecondoscapasdepinturaanticorrosivode diferente color. En la subestructura se debe tomar en cuenta lo siguiente: a)Losestribosdeconcretociclpeodebenserdiseadosparala capacidadsoporteestablecidoenelestudiodesueloyalaprofundidad definida por el ingeniero de suelos para cada caso.

b)Deberevitarselaexplotacindetodoslosbancosdemateriales circundantes a las riberas del ro para evitar posibles socavaciones en el futuro.

c)Nosedebepermitirladestruccindelosbancosdemateriales,demaneraquelasexcavacionesseandeltamaoestrictamentenecesario para acomodar los estribos.

d) Deber proporcionarse el adecuado drenaje alos estribos de concreto ciclpeo para evitar presiones nocivas a la estructura. 2.2.1Estudio topogrfico Larealizacindelmismoesdevitalimportanciaparaefectuareldiseo del puente vehicular por constituirse en un elemento bsico y primordial para su 86 elaboracin, ya