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Capítulo VI. Diseño y Montaje de la Estructura

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CAPITULO VI

DISEÑO Y MONTAJE DE LA ESTRUCTURA 6.1. MEMORIA DESCRIPTIVA 6.1.1. Descripción de la estructura

La edificación está estructurada en base a muros portantes drywall y muros de corte también del mismo material. El sistema de entrepiso es en base a viguetas de fierro galvanizado y una losa de concreto de 5 cm. apoyada sobre placas de fibrocemento que actúan como encofrado perdido. El sistema de techo está hecho en base a tijerales de perfiles livianos que soportan una cobertura de teja rústica apoyada sobre viguetas de fierro galvanizado. La edificación será empleada como vivienda unifamiliar. A continuación se muestra el plano en planta de edificación a analizar. Ver figuras 6.1. y 6.2.

Figura 6.1. Plano en planta de vivienda a analizar.

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Figura 6.2. Vista frontal de vivienda a analizar.

6.1.2. Cargas

Las cargas empleadas está conformadas por: Cargas muertas: Comprenden el peso de coberturas, muros, y otras cargas de carácter permanente, actuando en la ubicación y con las dimensiones indicadas en planos. En la mayoría de los casos los pesos propios han sido proporcionados por el fabricante u obtenidos por tablas de diseño. Cargas vivas: La sobrecarga considerada, corresponde al uso de viviendas que la NTE-020 menciona, equivale a 200 Kg./m2. En la cobertura se ha considerado una sobrecarga de 100 Kg./m2. Carga de viento: La cobertura de edificación la hace susceptible a los efectos del viento por lo que se ha empleado la norma de diseño de la Comisión Federal de Electricidad de México. Carga de sismo: Ha sido evaluada según la NTE-030 de Diseño Sismorresistente. Se ha considerado una acción de diafragma rígido en el entrepiso y que las fuerzas horizontales son soportadas íntegramente por muros de corte construidos con Steel Framing. Estos muros de corte están distribuidos en las dos direcciones de la edificación y tienen un diseño diferente que los muros que solo soportan carga verticales. De acuerdo a la norma, la estructura se clasifica como regular permitiendo el análisis estático del reglamento.

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6.1.3. Combinaciones de Carga

Las combinaciones de carga han sido tomadas de los reglamentos respectivos para su empleo en el diseño por esfuerzos admisibles. En ninguno de los casos se ha considerado la acción simultánea de sismo y viento. Estas combinaciones son las siguientes:

C.M. ASD A4.1 C.M.±C.W. ASD A4.1 C.M.+C.V. ASD A4.1 C.M.+C.V.+C.W. ASD A4.1

6.1.4. Análisis y diseño estructural

Dependiendo del elemento estructural, se ha hecho el análisis empleando programas como el SAP2000 para la obtención de los esfuerzos de diseño.

Con el empleo de normas adecuadas se han diseñado los diferentes componentes de la edificación. Para el caso de muros de drywall y diseño de perfiles de fierro galvanizado se ha empleado el software AISIWIN que sigue la metodología ASD para el diseño de perfiles de acero formados en frío.

La norma que emplea el AISIWIN es la AISI-ASD-96.

6.2. MEMORIA DE CALCULO 6.2.1. Análisis por viento

Se han analizado los efectos del viento en las dos direcciones principales de la cobertura. De acuerdo a la norma empleada (Ver apéndice G), se tienen los siguientes valores para la presión por fuerza de viento. 6.2.1.1 Determinación de presión lateral por fuerza de viento en muros 1. Categoría del terreno por su rugosidad: 3

Consideramos una zona residencial en Piura, es decir un terreno cubierto por numerosas obstrucciones estrechamente espaciadas. Por lo tanto clasificamos el terreno en la categoría 3. Ver tabla 6.1.

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Tabla 6.1. Categoría del terreno según su rugosidad. CATEGORIA DESCRIPCION EJEMPLOS LIMITACIONES

1

Terreno abierto, prácticamente

plano y sin obstrucciones.

Franjas costeras planas, zonas de pantano,

campos aéreos, pastizales y tierras de cultivo sin

setos o bardas alrededor. Superficies nevadas planas.

La longitud mínima de este tipo de terreno

en la dirección del viento debe ser de

2000 m o 10 veces la altura de la construcción

por diseñar, la que sea mayor.

2

Terreno plano u ondulado con

pocas obstrucciones.

Campos de cultivo o granjas con pocas

obstrucciones tales como setos o bardas

alrededor, árboles y construcciones dispersas.

Las obstrucciones tienen alturas de 1.5 a

10 m., en una longitud mínima de 1500m.

3

Terreno cubierto por numerosas

obstrucciones estrechamente

espaciadas.

Áreas urbanas, suburbanas y de bosques, o

cualquier terreno con numerosas obstrucciones estrechamente espaciadas.

El tamaño de las construcciones corresponde

al de las casas y viviendas

Las obstrucciones presentan alturas de 3 a 5

mts. La longitud mínima de este

tipo de terreno en la dirección del viento debe ser de 500m. o 10 veces

la altura de la construcción, la que sea mayor.

4

Terreno con numerosas obstrucciones largas, altas

y estrechamente espaciadas.

Centro de grandes ciudades y complejos

industriales bien desarrollados.

Por lo menos el 50% de los edificios tienen una

altura mayor a los 20 m. Las obstrucciones miden

de 10 a 30 mts de altura La longitud mínima de

este tipo de terreno en la dirección del viento

debe ser la mayor entre 400 mts y 10 veces la

altura de la construcción. 2. Clase de estructura según su tamaño: A

Como el muro lateral tiene una longitud menor a 20 metros (15 m.), consideramos una estructura de categoría A.

Tabla 6.2. Clase de estructura según su tamaño. CATEGORIA DESCRIPCION

A

Todo elemento de recubrimiento de fachadas, de ventanerías y de techumbres y sus respectivos sujetadores.

Todo elemento estructural aislado, expuesto directamente a la acción del viento.

Asimismo, todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya sea horizontal

o vertical, sea menor que 20 mts.

B Todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya sea

horizontal o vertical, varíe entre 20 y 50 mts.

C Todas las construcciones cuya mayor dimensión, ya sea horizontal o vertical, sea mayor que 50 mts.

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3. Consideramos una velocidad regional para el periodo de retorno de 50 años = 80 km/h. Ver figura 6.3.

Figura 6.3. Mapa de isotacas para obtener la velocidad regional de viento.

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4. Determinamos el factor de exposición: Fα = Fc Frz = 1 x 0.88 = 0.88 Fc = 1 por ser una estructura de clase A Frz = 1.56 (10/δ)α para z ≤ 10 m. Frz = 1.56 (10/390)0.156 (Ver tabla 6.4. de valores de α y δ) Frz = 0.88

Tabla 6.3. Factor de tamaño Fc CLASE DE ESTRUCTURA Fc

A 1.0 B 0.95 C 0.90

Tabla 6.4. Valores de δ y α

α CLASE DE ESTRUCTURA

CATEGORIA DE TERRENO

A B C

δ (m)

1 0.099 0.101 0.105 245 2 0.128 0.131 0.138 315 3 0.156 0.160 0.171 390 4 0.170 0.177 0.193 455

5. Determinamos la velocidad de diseño VD VD = FT Fα VR = 1 x 0.88 x 80 = 70.4 km/h FT = Consideramos un factor de topografía normal, es decir un terreno prácticamente plano y ausencia de cambios topográficos importantes propios de una zona residencial. Por lo tanto FT = 1 Fα = 0.88

Tabla 6.5. Factor de topografía local, FT SITIOS TOPOGRAFÍA FT

Protegidos Base de promontorios y faldas de serranías del lado de sotavento. 0.8

Normales

Valles cerrados Terreno prácticamente plano, campo abierto, ausencia de cambios topográficos importantes, menores que 5%. Terrenos inclinados con pendientes entre 5 y 10%, valles abiertos y litorales planos.

0.9 1.0 1.1

Expuestos

Cimas de promontorios, colinas o montañas, terrenos con pendientes mayores que 10%, cañadas cerradas y valles que formen un embudo o cañón, islas.

1.2

6. Cálculo de la corrección de densidad G, y obtención de la presión dinámica base qz qz = 0.0048 G VD

2 = 0.0048 x 1 x 70.42 = 23.78 km / m2

1028

0828

8=

++

=++

=xh

hG

h = 0 considerando a Piura ubicada en la cota cero al nivel del mar. 7. Cálculo de la presión exterior Pe en kg/m2

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Usamos la fórmula siguiente: zLApe qKKCPe = = 0.8x0.8x1.25x23.78 = 19.02 kg/m2

Donde: Cpe = Utilizamos una superficie a barlovento con una inclinación de techo cualquiera. Por lo tanto Cpe = 0.8 KA = Como el área tributaria lateral es mayor a 100 m2 usamos un factor de reducción KA = 0.8 KL = Presión externa de empuje para un muro en barlovento, entonces KL = 1.25

Tabla 6.6. Coeficiente de presión exterior, Cpe, para muros en barlovento y sotavento de construcciones con planta rectangular cerrada.

Tabla 6.7. Factor de reducción, KA, para techos y muros laterales.

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Tabla 6.8. Factor de presión local, KL, para recubrimientos y sus soportes.

Para comprender esta tabla se hace uso de las figuras 6.4a y 6.4b. Para mayor detalle consultar la norma de viento en el apéndice G.

Figura 6.4a. Factores de presión local KL, para recubrimientos y sus soportes.

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Figura 6.4b. Factores de presión local KL, para recubrimientos y sus soportes.

6.2.1.2. Determinación de presión por fuerza de viento en el tijeral de la cobertura. 1. Categoría del terreno por su rugosidad: 3

Consideramos una zona residencial en Piura, es decir un terreno cubierto por numerosas obstrucciones estrechamente espaciadas. Por lo tanto clasificamos el terreno en la categoría 3. 2. Clase de estructura según su tamaño: A

Las dimensiones de la edificación son menores a 20 metros. 3. Consideramos una velocidad regional para el periodo de retorno de 50 años = 80 km/h 4. Determinamos el factor de exposición: Fα = Fc Frz = 1 x 0.88 = 0.88 Fc = 1 por ser una estructura de clase A Frz = 1.56 (10/δ)α para z ≤ 10 m. Frz = 1.56 (10/390)0.156 (Ver tabla de valores de α y δ en apéndice G) Frz = 0.88 5. Determinamos la velocidad de diseño VD VD = FT Fα VR = 1 x 0.88 x 80 = 70.4 km/h

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FT = Consideramos un factor de topografía normal, es decir un terreno prácticamente plano y ausencia de cambios topográficos importantes propios de una zona residencial. Por lo tanto FT = 1 (Ver Apéndice G) Fα = 0.88 6. Cálculo de la corrección de densidad G, y obtención de la presión dinámica base qz qz = 0.0048 G VD

2 = 0.0048 x 1 x 70.42 = 23.78 kg / m2

1028

0828

8=

++

=++

=xh

hG

h = 0 considerando a Piura ubicada en la cota cero al nivel del mar. 7. Cálculo de la presión exterior Pe en Kg./m2 Usamos la fórmula siguiente:

zLApe qKKCPe =

Tabla 6.9. Cálculo del Cpe para diferentes direcciones de análisis. Cpe Dirección del viento

Barlovento Sotavento Dirección perpendicular a la cumbrera

-0.7 -0.5

Dirección paralela a la cumbrera

-1.3 -1.3

Donde: Cpe = Coeficiente de presión exterior. KA = Como el área tributaria lateral es mayor a 100 m2 usamos un factor de reducción KA = 0.8 KL = Presión externa de empuje, KL = 1.50

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Tabla 6.10. Coeficiente de presión exterior, Cpe, para zonas de techos de construcciones con planta rectangular cerrada.

Por lo tanto la presión Pe, se analizará a través de dos estados de carga según el

cuadro siguiente: Tabla 6.11. Cálculo del Pe para las diferentes direcciones de análisis.

Pe Dirección del viento Barlovento (kg/m2) Sotavento (kg/m2)

Dirección perpendicular a la cumbrera

-19.97 -14.26

Dirección paralela a la cumbrera

-37.09 -37.09

6.2.2. Análisis por carga vertical

El análisis de carga vertical ha sido efectuado para el diseño de muros, viguetas de entrepiso y cobertura. El cuadro siguiente muestra un resumen de los pesos considerados como carga muerta y carga viva:

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Tabla 6.12. Metrado de cargas para vivienda analizada de dos niveles. TIPO DE CARGA PESO EN KG/M2

COBERTURA Carga viva 100 Carga muerta 38.8 Carga total (CM+CV) 138.8 Teja andina 10 Superboard 6mm 8.3 Tijerales y canales omega 13 Plancha de yeso de 3/8” 7.5 ENTREPISO Carga viva 200 Carga muerta 257.5 Carga total (CM+CV) 457.5 Superboard 12mm 17 Estructura 13 Plancha de yeso 3/8” 7.5 Concreto 5 cm. 105 Piso terminado 100 Muros divisorios 15

A través de este cuadro y las áreas tributarias correspondientes a cada elemento

estructural, se pueden determinar sus respectivas cargas muertas y vivas. 6.2.3. Análisis por carga sísmica

Comúnmente los edificios y las estructuras civiles se ven sometidos a fuerzas laterales provocadas por acciones de viento y/o fenómenos sísmicos, aunque estos últimos de manera más eventual. Por su parte la acción sísmica ha sido un factor hasta cierto punto impredecible dentro de la proyección estructural. Mucho se ha trabajado en materia de prevención sísmica de tal manera que el conocimiento de la actividad de una región específica, desde el punto de vista geológico, es actualmente una herramienta valiosa en la evaluación del riesgo sísmico. Tal conocimiento es útil al estimar magnitudes, localización y frecuencia de posibles eventos. De la misma forma, conocer los movimientos característicos de una falla tectónica puede contribuir a anticipar las características de respuesta del suelo en las cercanías de la falla. Sin embargo, no logra eliminarse la incertidumbre de la ocurrencia sísmica para fines de diseño, bajo esta situación los esfuerzos de los investigadores en los últimos años se han encaminado al desarrollo de modelos lo suficientemente reales para la predicción de la respuesta de las estructuras bajo excitación dinámica.

Es conocido que la energía de un sismo es disipada por medio de diferentes mecanismos dentro de las estructuras, de esta manera los efectos de las cargas laterales son distribuidos a los diferentes componentes estructurales. Uno de los factores más importantes que afecta la respuesta de las estructuras en condiciones sísmicas de carga es la ductilidad de sus miembros componentes. Ciertamente las estructuras sometidas a fenómenos sísmicos difícilmente conservan su comportamiento en el rango elástico, por lo que es importante contabilizar la capacidad que puedan desarrollar para disipar energía con niveles altos de deformación. Si se define la ductilidad como la relación entre la respuesta elástica máxima y la inelástica máxima independientemente de la intensidad de la carga entonces las estructuras que tienen valores altos de ductilidad pueden sostener grandes

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deformaciones plásticas y por lo tanto ofrecen mayor resistencia sísmica. En estas condiciones las componentes estructurales se pueden diseñar con niveles más bajos de capacidad resistente a las fuerzas laterales. 6.2.4. Análisis estructural

El análisis sísmico de cualquier estructura se basa en el equilibrio dinámico de los cuerpos estructurales como se ilustra en la figura 6.5. de acuerdo con el principio de D'Alemberg:

FI+FD+FS=F(t) en la que: FI = fuerza de inercia FD = fuerza de amortiguamiento. FS = fuerza que resiste el resorte. Entonces:

ma+kv+cd=F(t) donde a = aceleración inercial de la masa. m = masa de la estructura. v = velocidad de desplazamiento. k = rigidez de la estructura. d = magnitud del desplazamiento. c = constante de amortiguamiento de la estructura.

Figura 6.5. Equilibrio dinámico. Sistema de un grado de libertad sujeto a una fuerza

horizontal.

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Cuando las estructuras se someten a una aceleración del terreno

F(t)=m(a+g) g = aceleración del terreno Entonces: ma+kv+cd = -mg

Las estructuras se caracterizan por ciertas propiedades que definen su comportamiento bajo cargas laterales Estas propiedades involucran su masa y su rigidez. Como se mencionó anteriormente en las estructuras actúan mecanismos de disipación de energía cuando se presenta un evento sísmico.

Estos mecanismos afectan el equilibrio dinámico de las estructuras por medio de amortiguamiento, que puede considerarse de varias formas. De este modo las fuerzas que se involucran en el equilibrio dinámico de una estructura son las fuerzas inerciales, derivadas directamente de la masa; la rigidez del sistema, las fuerzas de amortiguamiento y las fuerzas externas. Cada uno de estos parámetros pueden ser considerados de diferentes maneras y será decisión del diseñador tomar el criterio que más le favorezca. Por su parte la masa de las estructuras puede ser considerada puntual en cada entrepiso (modelo de masas concentradas). Por su parte la rigidez se evalúa en función de la geometría de las estructuras, de las propiedades de los materiales y de las secciones de diseño. Con respecto al amortiguamiento, este puede ser considerado como un factor empírico-experimental que afecta directamente los desplazamientos.

Se ha seguido los lineamientos del análisis estático indicado en el reglamento (NTE-030). La fuerza de sismo se evalúa según la fórmula:

PR

ZUCSV =

Donde Z = 0.4 (Factor de zona) S = 1.2 (Parámetro de suelo) Tp = 0.6 suelos intermedios (Periodo de vibración del suelo) U = 1 (Factor de uso) T = Periodo de la estructura. En cada dirección se ha considerado un periodo igual a: Txx = Tyy = h/60 = 6.2/60 = 0.103 R = 7 Coeficiente de reducción por ductilidad C = Factor de amplificación sísmica, se evalúa para cada dirección según:

5.25.2

05.9)103.06.0(5.2)(5.2 25.125.1

=⇒≥

===

CCTT

C p

P = Peso total de la edificación (corresponde al peso del segundo nivel W2 y el primer nivel W1) W2 = (Sup. cobertura final) (Carga de cobertura diseño por sismo) W1 = (Sup. entrepiso) (Carga entrepiso diseño por sismo) W2 = (88.4m2) (88.8 kg/m2) = 7849.92 kg. W1 = (83m2) (357.5 kg/m2) = 29672.5 kg. P = 37522.42 kg.

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Aplicando los factores a la fórmula se tiene: (ver tabla 6.4.)

.41.6432

42.375227

2.15.214.0

kgV

xxxxV

=

=

Figura 6.6. Distribución de fuerzas de sismo en entrepiso y techo final. La tabla 6.4. muestra los cálculos para la distribución de la fuerza de sismo en la altura de la edificación

Tabla 6.13. Tabla resumen para fuerza lateral por sismo. Nivel Wi (kg) hi (m) Wi.hi (kg.m) Fi (kg) Vi (kg)

Cobertura 7849.92 6.2 48669.504 2273.72 2273.72 Entrepiso 29672.5 3 89017.5 4158.68 6432.41 Σ Wi 37522.42 Σ Wi.hi 137687.004

Figura 6.7. Diagrama de cortante.

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Así mismo la norma E-030 considera el efecto de excentricidades accidentales a través de una distancia equivalente a ±0.1 veces la dimensión perpendicular a la dirección del sismo.

La siguiente tabla 6.14. muestra los estados de carga de sismo que son aplicados al modelo estructural para la determinación de los cortantes en los muros.

Tabla 6.14. Cortante y momento de los muros de corte.

Estado de carga Fuerza Horizontal (Ton) Momento Torsor (Tonxm) 1er Nivel 2do Nivel 1er Nivel 2do Nivel Sismo X1 4158.68 2273.2 4366.61 2386.86 Sismo X2 4158.68 2273.2 -4366.61 -2386.86 Sismo Y1 4158.68 2273.2 2911.076 1591.24 Sismo Y2 4158.68 2273.2 -2911.076 -1591.24

Estos estados de carga fueron incluidos en un modelo estructural que toma en cuenta la acción de los muros de corte como elementos resistentes (ver figura 6.4). También se muestran los cortantes máximos en los muros de cada dirección. Ver figura 6.5. y 6.6.

Figura 6.8. Modelo estructural de los muros de corte simulado en el SAP2000.

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Figura 6.9. Cortantes por sismo de muros de corte en eje XX (ton).

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Figura 6.10. Cortantes por sismo en muros de corte en eje YY (ton).

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6.3. DISEÑO DE ESTRUCTURA

Figura 6.11. Componentes de la estructura a diseñar.

6.3.1. Diseño de cobertura

Para el diseño de la cobertura debemos diseñar las correas que soportan las placas de fibrocemento y la teja rústica. Con esta carga podemos finalmente diseñar el tijeral.

6.3.1.1. Diseño de correas

Como correas usamos los perfiles omega descritos en el capitulo I. Asumimos un perfil omega de [email protected] y comprobaremos los esfuerzos admisibles: Pp = 3.3 kg/ml Cobertura = 19 x 0.65 = 12.4 kg/m C.M. = 15.7 kg/m C.V. = 30 x 0.65 = 19.5 kg/m C.T. = 19.5 + 15.7 = 35.2 kg/m M = 1/8 x 35.2 x 1.22 = 6.33 kg x m fs = M/S = 6.33 x 100 / 0.57 = 1110.52 < 1680 Ok

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6.3.1.2. Diseño del tijeral

Para este diseño usamos el SAP2000 para modelar y calcular la estructura:

Aplicamos las cargas espaciadas según las correas superiores cada .7 m.:

Carga muerta en kg. (CM)

Carga viva en kg. (CV)

Carga de de viento en dirección perpendicular a la cumbrera en kg

Carga de viento en dirección paralela a la cumbrera en kg.

Envolvente de fuerzas axiales en kg

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Deflexión máxima para combinación CM+CV: 15 mm. < L/240 = 29mm OK.

De la combinación de la carga muerta y viva obtuvimos las cargas aplicadas más críticas, y estas se detallan a continuación:

Cordón inferior: T = 1650 kg. Perfil PGC 89mmx38mmx0.9mm σt = 0.6Fy = 0.6x2812 = 1687.2 kg/cm2 σa = T/A = 1650/1.56 = 1057.69 kg/cm2 σt > σa OK. Cordón superior: C = 1790 kg. L = 0.65m Perfil PGC 89mmx50mmx0.9mm Usando el AISIWIN, obtenemos la fuerza resistente 1800 kg. como sigue: σc = 1800/1.88 = 957.44 kg/cm2 σa = C/A = 1790/1.88 = 953 kg/cm2 σc > σa OK Diagonal sobre apoyo C = 1240 kg. L = 1.80 m Perfil PGC 89mmx38mmx0.9mm P = 1403 kg. por AISIWIN σc = 1403/1.56 = 900 kg/cm2 σa = C/A = 1240/1.56 = 794.87 kg/cm2 σc > σa OK. Diagonal al centro T = 130 kg. Perfil PGC 64mmx38mmx0.45mm σt = 0.6Fy = 0.6x2812 = 1687.2 kg/cm2 σa = T/A = 130/0.68 = 191 kg/cm2 σt > σa OK. Montantes sobre apoyo C = 280 kg. L = 0.43 m Perfil PGC 89mmx38mmx0.45mm P = 929 kg. por AISIWIN σc = 929/0.79 = 1176 kg/cm2 σa = C/A = 280/0.79 = 354 kg/cm2 σc > σa OK Montantes al centro C = 60 kg. L = 0.70 m Perfil PGC 89mmx38mmx0.45mm P = 916 kg. por AISIWIN σc = 916/0.79 = 1160 kg/cm2 σa = C/A = 60/0.79 = 76 kg/cm2 σc > σa OK

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6.3.2. Diseño de muros 6.3.2.1. Diseño de muros solicitados solo con carga axial en el segundo nivel Calculamos las cargas muertas de cada tijeral: S = 1.22 mts separación entre tijerales asumido. L = 7 metros entre apoyos de tijeral. Carga muerta: 38.8 kg/m2 Carga viva: 100 kg/m2 Carga total de diseño: 38.8+100=138.8 kg/m2 Carga distribuida para cada poste: 138.8x1.22=168.36 kg/m Carga axial para cada columna: = 168.36x7/2=589.26 kg

A esto debemos adicionar la carga de compresión producida en los apoyos del tijeral. La figura 6.2. muestra la condición crítica por viento en el apoyo del tijeral. Se observa un efecto de tracción en el poste. Como el evento más crítico en el poste es la compresión, no consideramos la carga de viento, por lo tanto: Carga axial = 589.26 kg. Considerando al poste con fuerza axial de 5780 N y carga de viento lateral aplicada = 19.02 kg/m2.

Figura 6.12. Condición crítica en al apoyo del tijeral. Viento en dirección paralela a la cumbrera.

Usando el programa AISIWIN tenemos los siguientes datos de fuerzas resistentes:

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Considerando la columna con refuerzo a la mitad de su altura con separación entre

postes estructurales de 1.22 m, se tiene una carga axial resistente de 7154 N > 5780.64 N. El perfil a usar será entonces PGC 89mmx50mmx0.9mm cada 1.22 mts. Por procesos constructivos requerimos poner un perfil entre los postes que soportan los tijerales, con el fin de poder realizar el emplacado interior y exterior de los muros portantes con placas de yeso de ½ “ y de fibrocemento de 8mm respectivamente. Estos perfiles no estructurales serán PGC 89mmx38mmx0.45mm 6.3.2.2. Diseño de muros solicitados solo con carga axial en el primer nivel

Para uniformizar y agilizar el proceso constructivo, usaremos el mismo poste del

segundo nivel pero aumentaremos el espesor de la lámina a 1.2mm (PGC 89mmx50mmx1.2mm) espaciado a 0.406 mts entre eje y eje. En este caso solo nos queda verificar las cargas resistentes con las actuantes. Cargas de entrepiso C.M: 257.5 kg/m2 C.V: 200 kg/m2 C.T: 457.5 kg/m2 S= 0.406 mts

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Lmax = 4.00 mts entre apoyos Carga distribuida: 186 kg/m Reacciones debidas al entrepiso: R1= 364.56 kg. R2 = 664.02 kg. R3 = 273.42 kg.

A las cargas R1 y R2 se les debe adicionar la carga de viento y la carga axial del nivel superior. Se tiene entonces lo siguiente: R1 total = 364+589.26 = 953.26 kg.= 9351.48 N R3 total = 273+589.26 = 862.26 kg = 8458.77 N Introduciendo los datos al AISIWIN tenemos:

R1 R2 R3

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Considerando un refuerzo a la mitad de la altura del poste, es decir a 1.5 mts, se obtienen cargas resistentes de 11573 N > 9351.48 N. Luego usaremos perfiles PGC 89mmx50mmx1.2 cada 0.406 mts. para ambos postes laterales y simplificar el proceso constructivo.

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6.3.2.3. Diseño de muro central solicitado solo con carga axial en el primer nivel

Diseñando los postes en el apoyo central se tiene solo carga axial de 664.02 kg =

6514 N. cada 40.6 cm. al encuentro con la viga de entrepiso.

Se observa una carga máxima permisible de 11020 N considerando a la mitad de su altura. Esta carga resistente satisface la calculada (11020 N >> 6514.03 N). Por lo tanto se usarán perfiles PGC 89mmx50mmx0.9mm espaciados cada 0.406 mts. 6.3.2.4. Diseño de muros solicitados con carga de corte y carga axial Revisión de fuerzas sísmicas en direcciones ortogonales

Se anota que solo se diseñara el muro de corte para el primer nivel, siendo esta la condición más crítica. En la figura 6.13. se observa la propuesta de muros por contraventear. Sentido Y b ( ancho de contraviento) Muro 1 2.0 mts.

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Muro 2 2.0 mts. Muro 3 2.0 mts. Muro 4 2.0 mts. Muro 5 2.0 mts. Sentido X b (ancho de contraviento) Muro 6 2.0 mts. Muro 7 2.0 mts.

Recordemos que estos muros de preferencia deben tener continuidad en toda la altura de la construcción. Para mayor detalle del plano de arquitectura ver apéndice H plano A-1. Se ha considerado una vivienda típica de dos niveles usando tijerales en la cobertura final recubierta por teja. El entrepiso se diseñará con viguetas de fierro galvanizado, y tanto las paredes del primero y segundo nivel están recubiertas por planchas de yeso y fibrocemento para interiores y exteriores respectivamente.

Figura 6.13. Muros de corte propuestos.

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Del análisis estructural, obtenemos los cortantes máximos para el diseño de cada

muro en su respectiva dirección.

Primer piso: Segundo piso: Vy = 1780 kg. Vy = 630 kg. Vx = 3500 kg. Vx = 1240 kg.

Distribución de fuerzas Fi

Figura 6.14. Distribución de cortante para muros en “x” e “y”

Para determinar los momentos sísmicos en la base, se ha calculado la fuerza lateral

externa, aplicada en cada muro. Estas son las siguientes: Muros en dirección XX Fuerza en 2do nivel F2x =1240 kg. Fuerza en 1er nivel F1x =2260 kg. Cortante en la base Vx = 3500 kg. Muros en dirección YY Fuerza en 2do nivel F2y = 630 kg. Fuerza en 1er nivel F1y = 1150 kg. Cortante en la base Vy = 1780 kg.

Para el diseño de la vivienda, la distribución de la fuerza es directa ya que el ancho de los muros de contraventeo es el mismo para cada dirección, en caso que los muros de un mismo sentido tengan distintos anchos, la fuerza se distribuirá de forma proporcional al ancho del muro.

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Diseño de diagonales de muros contraventeados

La fuerza sísmica de cada nivel (Fi) que toma el muro produce un momento y un cortante en la base. El momento en la base es producto de las fuerzas en cada nivel por su distancia a la base del terreno. Ver figura 6.15.

Figura 6.15. Modelo estructural de un muro contraventeado en x.

Así el momento en la base de cada muro en el sentido Y es de: MY = F2 (azotea)(h2) + F1(entrepiso)(h1) = 630 x 6 + 1150 x 3 = 7230 kg.m y en el sentido X es de: MX = 1240 x 6 + 2260 x 3 = 14220 kg.m El cortante de la base es la suma de todas las fuerzas de los diferentes niveles del muro. Vb(Y) = F2 + F1 = 630 + 1150 = 1780 kg. en el sentido Y Vb(X) = F2 + F1 = 1240 + 2260 = 3500 kg. en el sentido X

La acción del momento en el muro es tomada o contrarrestada por las dos columnas o postes extremos que limitan el muro, los cuales reaccionan formando un par en sentido contrario al momento. Este par lo forman una carga de compresión en uno de los postes y otra de tensión en el otro y se obtienen estas fuerzas del par dividiendo el momento en el muro entre la distancia entre los postes extremos que lo limitan de esta manera: Tensión (T) = Compresión (P) = Momento (M) / Longitud de Muro (L). T = P = M / L = 14220 / 2.00 = 7110 kg.= 69749.1N en cada muro en sentido X.

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T = P = M / L = 7230 / 2.00 = 3615 kg.= 35463.15N en cada muro en sentido Y. La conversión de unidades se realiza para introducir los datos en el programa

AISIWIN. A estas últimas fuerzas debemos incrementar las cargas por gravedad o peso propio de la estructura y un 50% de la carga viva obteniendo los siguientes valores:

Muro de corte en la dirección Y (dirección de los muros portantes) PM = 364 kg. PV = 0.5x(200x0.1x2)/2 = 10 kg. aplicado a los dos postes extremos PS = 3615 kg. PTOTAL = 3989 kg = 39132.09 N Muro de corte en la dirección X (dirección de muros no portantes) PM = 0 kg. PV = 10 kg. PS = 7110 kg. PTOTAL = 7120 Kg. = 69847.2 N Con estas fuerzas se deben diseñar las dos columnas extremas del muro

contraventeado. El mecanismo de respuesta de un contraventeo en diagonal bajo excitación dinámica en un sentido es por medio de acciones de tensión en una de sus cuerdas mientras que en la otra ocurren comprensiones. Al ocurrir ésta en el sentido opuesto se invierte la naturaleza de las fuerzas en las cuerdas. De igual modo responden los postes extremos del muro contraventeado. Debido a que la excitación sísmica no ocurre en una dirección determinada, la fuerza a considerar será siempre de compresión debido a que es la acción más desfavorable para un poste. Para el diseño de los postes de contraviento se usó el programa AISIWIN considerando la carga a compresión de 69847.2 N para el eje X y 39132.09 N para el eje Y, obteniendo las siguientes secciones:

Para muros de contraventeo en el eje Y:

Figura 6.16a. Diseño de poste para muros de contraventeo en “y”.

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Figura 6.16b. Diseño de poste para muros de contraventeo en “y”.

“Punchout Dimensions”, son las aberturas que poseen los parantes por cada metro de longitud, con el fin de facilitar la colocación de instalaciones eléctricas y sanitarias en los paneles. Estas aberturas tienen 38.1x50.8mm2 y ya vienen de fábrica Esta tabla calcula la capacidad a compresión del perfil elegido. Hemos escogido un perfil PGC 89x50x1.2mm

Para muros de contraventeo en el eje X:

Figura 6.17a. Diseño de poste para muros de contraventeo en “x”.

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Figura 6.17b. Diseño de poste para muros de contraventeo en “x”.

En ambos casos, la capacidad del perfil escogido es mayor que las cargas actuantes.

Ambas cargas aplicadas (69847.2 N en “x” y 39132.09 en “y”) satisfacen las cargas en compresión resistentes de 88822 N y 49908 N respectivamente. Por lo tanto se usará un poste tipo I conformado de dos perfiles PGC 89mmx50mmx1.2mm para muros en “y” y un poste tipo I conformado PGC 89mmx50mmx2mm en “x”.

Con respecto a la respuesta de los contravientos, sólo una cuerda de la diagonal trabaja para tomar la carga lateral y es la que actúa a tensión, ya que la lámina que generalmente se usa para contraventear es muy esbelta y no tiene capacidad de tomar compresiones.

La tensión que toma la diagonal se obtiene geométricamente según su inclinación, por trigonometría simple. Para la diagonal cuyo muro tiene una altura de 3.00 m. y una longitud de 2.00 m. el ángulo que está formado con la base es de 56.3°, cuya tangente mide 3.00 / 2.00 = 1.5 y su coseno es la longitud del muro entre la longitud de la diagonal, o sea 2.00 / 3.60 = 0.55. Ver figura 6.18.

Figura 6.18. Acciones de componentes de contraventeo.

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Para los muros en sentido Y el coseno vale 2.00 / 3.60 = 0.55. Por lo que la tensión (D) que toma la diagonal es igual al cortante del muro en la base (Vb) dividiendo entre el coseno del ángulo. DX = Vb (X) / COS A = 3500 / 0.55 = 6363.63 kg. DY = Vb (Y) / COS B = 1780 / 0.55 = 3236.36 kg. Diseño de la diagonal DX = 6363.63 kg. TENSIÓN DY = 3236.36 kg. TENSIÓN El esfuerzo de fluencia del material es: FY = 2,812.0 kg / cm2.

De acuerdo con el código de diseño de esfuerzos permisibles (ASD´86) el esfuerzo permisible es 0.6 veces Fy para cargas normales y este valor se puede incrementar en 1/3 para cargas accidentales de viento y/o sismo. Fs = 0.6 (2,812 kg / cm2)1.333= 2,249.6 kg / cm2 El área transversal de la diagonal requerida es igual a la tensión entre el esfuerzo permisible: As = D / Fs As (X) = 6363.63 kg. / 2249.6 kg/cm2 = 2.82 cm2 As (Y) = 3236.36 kg. / 2249.6 kg/cm2 = 1.43 cm2 Proponemos: Para eje Y 3236.36/2130 = 2 Dos secciones 1250 SL22 (según la tabla SL-01 del apéndice D).Ver figura 6.19.

Figura 6.19. Muro de corte con diagonal (eje y).

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Para eje X 6363.63/2130 = 3 Tres secciones 1250 SL22 (según la tabla SL-01 del apéndice D). Ver figura 6.20.

Figura 6.20. Muro de corte con diagonal (eje x).

Sistema de anclaje y fijación

Se debe considerar la inversión de la dirección de las fuerzas sísmicas por lo tanto existirán tensiones o compresiones en ambos apoyos.

Si utilizamos espárragos de acero al carbón, colocados con el sistema Epcon de Ramset o similar (epóxico) y concreto en la cimentación con resistencia f´c = 200 kg/cm2. Ver tabla 6.15.

Tabla 6.15. Cargas resistentes según el diámetro de anclaje usando espárragos. Diámetro del

anclaje Diámetro del

agujero Empotramiento Tracción (kg.) Corte (kg.)

½” 9/16” 6” 2164 1332 5/8” ¾” 7 ½” 3615 2236 ¾” 7/8” 8” 4805 2742

7/8” 1” 8” 5507 3913 Las cargas admisibles se aumentaron en un 33% para cargas de viento y sismo. Si diseñamos para el sentido en X que es el más crítico tenemos: La tensión de la cimentación es igual a RAX. Si empleamos el espárrago de 3/4” de diámetro: Número de espárragos por tensión = 7110 kg. / (4805 kg/espárrago) = 1.47 = 2 espárragos

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Número de espárragos por corte = 3500 kg. / (2742 kg/espárrago) = 1.27 = 2 espárragos.

Por lo tanto colocaremos dos espárragos de ¾” de diámetro y 8” de empotramiento en la cimentación en cada extremo del contraventeo. Ver figura 6.21.

Figura 6.21. Detalle de anclaje para muro crítico.

Acciones de diseño para conexiones en nodo

Si empleamos tornillos con cabeza extra plana TXP-12 para unir lámina calibre 20, la carga permisible al cortante = 124 kg. (para los tornillos THX-34 hexagonales, la carga permisible al corte es de 105 kg.) de acuerdo con la tabla TOR-01 del apéndice D. Ver figura 6.22.

caratornillosx

kgpostestornillokg

Fpostetornillos /341052

7110)2(/.105

# ===

Proponemos: 34 tornillos THX-34 en el holdown y los postes.

caratornillosx

kgladoskg

Fdiagonaltornillos /262124

,63.6363)2.(124

# ===

Proponemos: 26 tornillos TXP-12 en cada cara.

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Para resistir las fuerzas en la dirección de Y se propone aplicar el mismo número de tornillos en cada conexión, así como los elementos estructurales resultantes para las fuerzas en la dirección de X.

Figura 6.22. Conexiones en nodo de contraventeo.

Tabla 6.16. Tensión Tie y Holdowns.

Dimensiones (cm.) Nombre Modelo Calibre

W H CL

diámetro de

espárragos

Carga permisible

Tension Tie S/HTT14 12 6.35 38.10 2.70 5/8” 2265 kg. Holdown S/HD8 10 6.35 35.20 3.80 7/8” 3587 kg. Holdown S/HD10 10 6.35 40.90 3.80 7/8” 4484 kg.

1. El diseñador podrá especificar el tipo de espárrago, longitud y embebido. 2. Las cargas permisibles han sido incrementadas en un 33% para cargas de viento y sismo.

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Figura 6.23. Holdowns para fuerzas verticales.

6.3.2.5. Diseño de muros de cerco

Estos paneles se usan como cerco perimétrico en la zona posterior de la vivienda. Para ello realizamos el diseño considerando una velocidad de diseño de 80 km/h. Asumimos un perfil PGC 89mmx38mmx0.759mm (920PV22) con altura de 3mts.con espaciamiento de 61 cm. y lo comparamos con la tabla PF-17 del apéndice D. Se obtiene una altura máxima de 4.03 mts, por lo tanto el poste elegido es el adecuado para las cargas laterales aplicadas. 6.3.3. Diseño de entrepiso

Para el diseño de entrepiso hemos realizado el diseño de viguetas, uniones, encofrado perdido y dintel como sigue: 6.3.3.1. Diseño de viguetas de entrepiso

Para determinar el tipo de viga usar en el entrepiso usamos los metrados de carga anteriormente calculados en la tabla 6.12.

C.M: 257.5 kg/m2 C.V. 200 kg/m2 S: 0.406 asumido como espaciamiento entre viguetas eje a eje. C.T. 457.5 kg/m2 w= 457.5x0.4 = 183 kg/m = 1795 N/m. Para mayor detalle se sugiere revisar el Apéndice H plano E-2 Con estos datos de carga viva y muerta totales, usamos el programa AISIWIN

donde obtenemos los siguientes resultados:

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Con el perfil PGC 200mmx50mmx1.5mm y con separación de vigas de 40.6 cm. resiste una carga distribuida de 1781 N/m2 considerando las vigas reforzadas en los encuentros con columnas (web stiffeners). Se asume la condición del claro sencillo es decir se calcula como viga simplemente apoyada en ambos extremos.

Como la luz máxima por plano de arquitectura es de 4.00 m. luego la viga

seleccionada es satisfactoria para las condiciones dadas. Se recalca que se está usando el tabique central como elemento portante.

Ahora debemos calcular la capacidad de las vigas de entrepiso para soportar eficientemente cargas concentradas y reacciones. Los datos que se necesitan para la revisión son: Condición de la carga concentrada. En la tabla VA-3 del apéndice D se encuentran cuatro posibles condiciones. La condición requerida en nuestro caso será la condición 1 ya que la viga no posee volados; es un solo claro sin continuidad en la viga y no existen cargas concentradas ya que el apoyo del techo estará soportado solo por los paneles exteriores ( se asume despreciable el peso del tabique no portante por encima de la vigueta de entrepiso) . Sin embargo si existe una reacción del muro portante del primer nivel R2 = 664 kg. Ver figura 6.24.:

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Figura 6.24. Condiciones de apoyos para cargas concentradas. Por lo tanto vamos a calcular si la vigueta de entrepiso es capaz de soportar la carga

de 664 kg. Con la ayuda de la tabla VA-3 con el código 2032PV16 (PGC 200mmx38mmx1.5mm) con longitud de apoyo de la viga 9.20 cm. en la condición 1, obtenemos 562 Kg., luego la viga requiere de rigidizadores para evitar la abolladura del alma por efectos de carga axial. Usaremos una sección tentativa PGC 89mmx50mmx1.2mm con área axial de 2.19 cm2 para comprobar su resistencia.

фPn = 0.85 x 2.19 x 2810 = 5.23 ton. Pu = 664x1.65 = 1.1 ton, luego la sección resiste la carga aplicada

Luego se tiene rigidizadores PGC 89mmx50mmx1.2mm cada 0.406 mts atornillado alma con alma a la vigueta de entrepiso 6.3.3.2. Diseño de uniones

Las uniones de la estructura representan el punto de mayor atención del sistema estructural. Estos componentes representan con toda fidelidad el concepto de repartición de cargas, básico del sistema Steel Framing.

Las especificaciones son sumamente sencillas. Las uniones han sido diseñadas para trabajar con tornillos autoinsertantes y autorroscantes descritos en el capitulo I. Diseñaremos la unión más critica la cual se da en el empalme de columnas y vigueta de entrepiso en los muros de corte. Corte por vigueta = Vi x e / l Donde: Vi: Corte en la dirección x o y e: Espaciamiento de viguetas de entrepiso = 0.406 mts. l: largo del muro de corte = 2 mts Corte por vigueta = 3500 x 0.406/2.00 = 710 kg. para muros de corte en eje x Por tabla D-24 del Apéndice D obtenemos la resistencia al corte del tornillo TXP-12 para una lámina de 1.5mm de espesor que tiene la vigueta (calibre 16). Luego tenemos: # tornillos/vigueta = 710 kg/203kg = 4 tornillos El mismo procedimiento aplica para el cortante en el eje y Corte por vigueta = 1780 x 0.406/2.00 = 362 kg para muros de corte en eje y # tornillos/vigueta = 362/203 = 2 tornillos que unen vigueta con montante del muro de corte.

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6.3.3.3. Diseño de encofrado perdido

Para diseñar el espesor de la placa de fibrocemento que funcionará como encofrado perdido se usarán las fórmulas siguientes:

2

101 lwM t=

M = Momento actuante en Kg.cm. wt = Carga total aplicada a la placa en kg/cm. l = Espaciamiento entre viguetas eje a eje en cms.

2/13013 cmkgMPaI

Mc=≤=σ

Donde: I = Inercia de la sección en cm4. c = Centroide la placa en cm. σ = Esfuerzo actuante a la flexión en kg/cm2 Asumimos placa de Superboard e= 12mm wt = 457.5 kg/m2 x 0.406m = 185.74 kg/m = 1.8574 kg/cm M = 1/10 x 1.8574 x 40.62 = 306.16 kg.cm σ= 306.16x0.6/(1/12x100x0.63) = 102.05 kg/cm2 = 10.20 MPa < 13 MPa, luego el diseño es satisfactorio. 6.3.3.4. Diseño de dintel

El vano V1 es el único que soporta el peso de una viga de entrepiso (ver plano de arquitectura en apéndice H). Además esta viga no soporta el peso de los postes y tijerales de la segunda planta. Por lo tanto solo consideramos la reacción R1 anteriormente calculada. R1 = 364.56 Kg.

Para esta fuerza obtenemos una carga distribuida w = 182.2 kg/m = 1787.3 N/m2.

Con este dato comparamos la carga resistente para una viga tipo cajón con perfiles PGC 89mmx50mmx0.9mm. para una luz de 2 metros, tal como se muestra:

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Como 1787.3 N/m2<< 2530.7 sin refuerzos en los apoyos, entonces el diseño es

satisfactorio para la viga cajón. Nos queda determinar si las cargas adicionales que recaen sobre los postes

extremos al vano1 pueden soportar el incremento de carga axial. Tal como se detalló en el diseño de los postes laterales en el primer nivel se tiene una fuerza axial de 9351.48 N aplicada. Adicionando la carga se tiene: Paplicado = 9351.48+1787.38 = 11138.86 N Presistente= 11573 N Como Presistente es muy similar al Paplicado, debemos reforzar los dos postes. Para ello construiremos un poste tipo I (back to back) de perfiles PGC 89mmx50mm0.9mm. es decir reemplazaremos los dos postes de 1.2mm y comprobaremos su resistencia del nuevo poste compuesto a través del AISIWIN.

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Como 11138.86 N<<25490 N el diseño es satisfactorio para los postes tipo I PGC 89mmx50mmx0.9mm

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6.3.4. Diseño de cimentación

Los componentes estructurales fundamentales en una platea son la losa y las vigas en el perímetro de la platea, debajo de muros portantes o columnas y donde resulte necesario para lograr la rigidez en el plano de la platea. Ver figuras 6.25, 6.26 y 6.27.

Figura 6.25. Metrado de cargas para cálculo de cimentación.

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Figura 6.26. Diseño de la cuantía de fierro en cimentación.

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Respecto al efecto de excentricidad.- El bloque debajo de los muros es un ensanche de la losa, por lo que la excentricidad y sus efectos son asumidos por el ensanchamiento y por la losa.

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Figura 6.27. Planta de cimentación.

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6.3.5. Recomendaciones de estructuración En base a la recopilación de información y a la experiencia en obras de esta

naturaleza por la empresa Teknospace y Santa Beatriz SRL podemos citar algunas recomendaciones para una mejor estructuración:

Los largueros que forman el sistema de piso y la cubierta deberán coincidir con los postes que forman los muros cargadores para así lograr una transmisión adecuada de la carga.

Los postes deben tener continuidad en toda la altura de la construcción, los vanos se resolverán con dinteles.

Se evitarán las concentraciones de carga en los dinteles principalmente por concepto de vigas, en caso de requerirse las reacciones se tomarán con arreglos de postes en sección cajón, estos postes de requerirse en los niveles superiores deberán tener continuidad hasta la cimentación.

El sentido de los largueros será tal que su apoyo se realice sobre muros que tengan continuidad en todos los niveles.

Tanto los postes, como los largueros, tendrán que estar provistos como mínimo de un arriostramiento al centro de la longitud del elemento. Generalmente se trabaja en función de múltiplos del largo y ancho de la placa de yeso de 1.2x2.4m pudiendo ser colocación de postes a 0.406, 0.61 o a cada 1.22 mts dependiendo de las condiciones de carga, a fin de reducir los desperdicios.

Las acciones producidas por el evento sísmico o alguna otra carga lateral serán resistidas con diagonales de contraventeo colocadas en los muros de carga; estas deberán cumplir las siguientes condiciones:

Las diagonales serán ortogonales y se colocarán en la medida de lo posible en forma simétrica en planta para evitar torsiones por excentricidad de rigidez. Ver figura 6.28.

Se recomienda realizar ensayos de laboratorio con el fin de determinar las rigideces de los diferentes perfiles de chapa de acero galvanizado y poder facilitar el análisis estructural para muros de diferentes espesores.

Figura 6.28. Planta de arreglo geométrico de contravientos.

Es indispensable que las diagonales se instalen en bastidores muros, que tengan

continuidad del nivel de cimentación al nivel de azotea.

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De preferencia los contraventeos se instalarán en muros cuya relación de aspecto sea h / b <1.0 (figura 6.29.). El contraventeo es más eficiente y económico si el muro es muy ancho.

Figura 6.29. Relación de aspecto de muros de contraviento.

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6.4. MONTAJE DE ESTRUCTURA 6.6.1 Preparación del terreno

Al iniciar una obra se realiza un primer replanteo, mediante el cual se determina la posición de la construcción dentro del terreno, para poder ejecutar los movimientos del suelo correspondientes, de acuerdo a los planos de movimiento de suelo y fundaciones. Ver figura 6.30.

Figura 6.30. Trazo y replanteo de terreno.

El movimiento de suelo destinado a una fundación tipo platea, comprende el retiro

del suelo vegetal y su reemplazo por un suelo de tosca compactada y nivelada. Esto se debe a que el suelo vegetal tiene gran capacidad de absorción de agua, por lo cual debe ser reemplazado por un suelo seleccionado para la ejecución de la platea de fundación. La tosca permite ser compactada a niveles aceptables y por ello es óptima para ser utilizada como base y encofrado de la platea de concreto armado.

Por otro lado, la tierra vegetal tiene a posteriori otro uso: el de completar el relleno para nivelado del terreno, evitando así la compra adicional de tierra. 6.6.2 Fundación

Una vez completo el proceso de movimiento de suelo, se realiza un segundo replanteo para determinar la ubicación precisa del encofrado tipo marco que delimitará la platea de fundación. El mismo deberá ser debidamente nivelado durante su colocación.

El armado de la platea de fundación comprende la siguiente secuencia:

Sobre el marco se colocan las marcas de replanteo de las vigas de refuerzo -si las hubiera- mediante hilos que determinan la posición de las mismas.

Se realiza el proceso de excavación de vigas. Se ubican las armaduras de las vigas.

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Se efectúa un replanteo de ubicación de desagües cloacales, y se procede a la colocación de los mismos.

Se ubica la armadura de la platea. Se procede al llenado de la platea. Dependiendo del tipo de proyecto y las terminaciones a utilizar, se puede efectuar

una nivelación de la propia platea mediante frotachado mecánico o ejecutar una carpeta de nivelación hidrófuga. Ver figura 6.31.

Figura 6.31. Sección de cimentación con losa radiante.

6.6.3 Montaje de paneles en planta baja

Antes de comenzar con la tarea de montaje de la estructura se deberán tener en cuenta las siguientes pautas:

Contar con todas las herramientas requeridas y con algunos perfiles “extra” y

recortes de soleras, que harán las veces de puntales para mantener en posición vertical (plomo, escuadra y nivel) a los paneles.

Procurar que la superficie para la colocación de los paneles esté perfectamente nivelada y escuadrada.

Revisar que las superficies de contacto, tanto de la carpeta como de la solera del panel, estén perfectamente limpias.

Aplicación de sellador (cocking) mediante dos “líneas” sinuosas y paralelas en los tercios del ancho de la solera del panel y sobre la carpeta en todo el largo que el panel en cuestión tenga.

El montaje se inicia con la colocación del primer panel exterior (PEX01) en una

esquina. Al colocar el PEX01 en posición se realiza el apuntalamiento provisorio, a fin de ajustar escuadra y nivel. Ver figura 6.32.

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Figura 6.32. Montaje de paneles en planta baja.

De modo de mantener los paneles en posición durante el montaje se los fijará a la

fundación mediante anclajes provisorios de clavos de acero, verificando que la posición de los mismos no coincida con los anclajes definitivos que serán colocados posteriormente.

Luego se coloca el segundo panel exterior que cierra a 90º con el PEX01, materializándose así la primera esquina en la que se verificará escuadra y nivel. Ver figura 6.33.

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Figura 6.33. Fijación de perfiles para aplome y escuadra en encuentros.

Este momento es clave, ya que a partir de este punto de inicio, se continúa con la

colocación de los paneles perimetrales y se irán, a su vez, colocando los paneles interiores que sirvan para mantener escuadra, plomo y nivel y para otorgar mayor rigidez. Ver figura 6.34.

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Figura 6.34. Estructuración de paneles en primer nivel.

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Figura 6.35. Estructuración de paneles interiores en primer nivel.

Es muy importante ir identificando las escuadras de los ambientes mediante la

medición de las diagonales del mismo y una vez verificadas, colocar un perfil “C” en diagonal por sobre la solera superior de los paneles. Asegurada así la escuadra, se procede a la colocación de los anclajes provisorios. Ver figura 6.36.

Figura 6.36. Detalle de perfil de uso para escuadra en encuentros de paneles.

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6.6.4 Emplacado exterior de paneles en planta baja

Figura 6.37. Emplacado exterior de paneles en planta baja.

6.6.5 Montaje del entrepiso

Se preparan las vigas de entrepiso según su medida verificando también que la distancia total, entre paneles exteriores opuestos coincida con la medida de los planos. Se procede al corte de las mismas a la medida requerida. Así mismo se preparan los rigidizadores y los perfiles “L” que se utilizarán para la correspondiente fijación de la viga al panel. Primero se colocarán las soleras de cierre y posteriormente las vigas de entrepiso. Es muy importante recordar la colocación de los stiffeners en los apoyos de las vigas y bajo muros de carga, para evitar el abollamiento del alma.

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Figura 6.38. Colocación de viguetas de entrepiso.

Deberán preverse los espacios destinados a vanos en el entrepiso. Ver figura 6.39.

Figura 6.39. Refuerzo de vigas en apoyos (stiffener).

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6.6.6 Emplacado sobre vigas de entrepiso Como se ha visto anteriormente en el capítulo de entrepisos, el mismo puede resolverse de dos maneras distintas: * Entrepiso húmedo * Entrepiso seco Esta decisión se toma previamente en la ejecución del proyecto por lo cual al momento del panelizado, se habrán tomado las medidas correspondientes. Cuando se trate de un Entrepiso seco, el próximo paso a seguir será la colocación del diafragma de rigidización y substrato sobre las vigas de entrepiso. Ver figura 6.40.

Figura 6.40. Emplacado de entrepiso con placa de fibrocemento.

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Figura 6.41. Vista terminada del emplacado de entrepiso.

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6.6.7 Montaje de paneles en planta alta

El procedimiento es el mismo que para los paneles en planta baja. Ver figura 6.42.

Figura 6.42. Estructuración de paneles en segunda planta.

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6.6.8 Emplacado exterior de paneles en planta alta

Figura 6.43. Emplacado exterior en paneles planta alta.

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Figura 6.44. Colocación de plancha de fibrocemento en encuentro de niveles.

6.6.9 Montaje de la estructura de techos

Al igual que las vigas de entrepiso, las cabriadas se preparan con sus rigidizadores y perfiles “L”. Una vez listas, se las iza manualmente en forma de conjunto para luego redistribuirlas de acuerdo a su ubicación definitiva. Ver figura 6.45

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Figura 6.45. Montaje de tijerales o cabriadas.

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Figura 6.46. Vista terminada de estructura de techo.

En el caso de cubiertas con “cola de pato” se debe efectuar un nuevo replanteo para

verificar las conversas y cabios.

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Figura 6.47. Colocación de tímpanos.

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6.6.10 Emplacado exterior de techos

Figura 6.48. Emplacado exterior en techo.

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Figura 6.49. Vista de vivienda terminada.

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6.6 PROGRAMACIÓN DE OBRA

Para obtener la información total del proyecto, fue conveniente realizar una programación de la obra a fin de determinar la eficiencia en el ahorro de tiempo durante la ejecución de las diferentes partidas respecto de la construcción tradicional y comprobar la hipótesis de ahorro de tiempos muertos y rapidez de ejecución. Para la obra necesitamos el siguiente personal distribuido según la partida de trabajo como sigue:

Descripción Tipo Iniciales Cantidad Capataz Trabajo C 1 Operario obra civil Trabajo O 8 Operario obra drywall Trabajo O 8 Ayudante Trabajo A 10 Operario inst. eléctricas Trabajo O 2 Operario inst. sanitarias Trabajo O 2 Operario carpintería Trabajo O 2 Operario pintura Trabajo O 4 Operario cerámica Trabajo O 4

Esta cuadrilla la obtenemos en función del rendimiento por jornal de cada trabajador, estableciendo un límite de tiempo para la ejecución de la obra en dos meses aproximadamente. Estos rendimientos se obtuvieron en base a la experiencia práctica. Ver tabla 6.17.

Tabla 6.17. Rendimiento promedio de trabajadores. Descripción de obra Cuadrilla m2/día

Cerámica 1 operario 1 ayudante 25-30 Carpintería 1operario 1 ayudante 1 puerta terminada Pintura 1 operario 1 ayudante 60 m2 dos manos Gasfitería 1 operario 25 ml de tubería Eléctricas 1 operario 1 ayudante 30 ml de tubería Drywall 1 operario 1 ayudante 23-30 Obras civiles 1 operario 1 ayudante Dependiendo de la obra

A continuación se presenta las estadísticas del proyecto, obteniendo una duración de 59 días calendario con un total de 3360.23 horas hombre y a un costo de 12683.5 soles + I.G.V. Ver figura 6.50.

Figura 6.50. Estadísticas de proyecto.

En las siguientes hojas se muestra la programación completa y la ruta crítica

detallando los recursos humanos a usar por cada partida, así como el tiempo estimado de ejecución.

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6.6 PRESUPUESTO 6.6.1 Presupuesto de mano de obra

Con ayuda del Project 2000, al tener la programación detallada con el personal de trabajo requerido, obtenemos las horas hombre, así como el presupuesto final del proyecto considerando únicamente la mano de obra Id Nombre Duración Trabajo Costo

1 Planeación para viviendas construidas con acero laminado en frío 59 días

3,360.23 horas

12,683 S.

2 Movimiento de tierras 5 días 205.6 horas 646 S.

3 Limpieza de terreno manual, trazo replanteo 1 día 16 horas 59 S. 4 Excavación para cimientos hasta 0.7mt terreno normal 2 días 65.6 horas 202 S. 5 Nivelación interior apisonado manual 2 días 49.6 horas 154 S.

6 Eliminación con transporte (carguío a mano) rend:25 m3/día 3 días 74.4 horas 231 S.

7 Cimientos y losa 5 días 213.95 horas 856 S.

8 Colocación de fierro en cimentación 1 día 13.77 horas 51 S. 9 Colocación de tuberías de agua, desagüe y eléctricas 1 día 27.38 horas 117 S.

10 Colocación de fierro en losa 2 días 65.6 horas 268 S.

11 Vaciado de concreto mezcla 1:10 cemento:hormigon + 30% de piedra 1 día 32.8 horas 123 S.

12 Vaciado de losa de concreto f´c=210 kg/cm2 1 día 40.8 horas 158 S. 13 Regleado y nivelación de la losa 1 día 16.8 horas 75 S.

14 Colocación de anclajes mecánicos embebidos en concreto fresco 1 día 16.8 horas 64 S.

15 Fraguado de losa 1 día 0 horas 0 S.

16 Muros portantes primer nivel 8 días 294.4 horas 1,104 S.

17 Estructuración de muros portantes y cruces de San Andrés 4 días 163.2 horas 596 S.

18 Fijación de muros portantes a platea de hormigón 2 días 48.8 horas 181 S. 19 Colocación de sujeciones laterales 1 día 16.8 horas 61 S. 20 Entubado para instalaciones eléctricas y sanitarias 2 días 65.6 horas 266 S.

21 Muros no portantes primer nivel 9 días 215.95 horas 808 S.

22 Estructuración de muros no portantes (unión de rieles con parantes) 4 días 99.2 horas 372 S.

23 Fijación de muros a losa a través de clavos disparados 2 días 34.35 horas 109 S. 24 Colocación de sujeciones laterales 1 día 16.8 horas 61 S. 25 Entubado para instalaciones eléctricas y sanitarias 2 días 65.6 horas 266 S.

26 Entrepiso 10 días 374.63 horas 1,403 S.

27 Ensamble de andamios 1 día 16 horas 48 S. 28 Colocación de viguetas, atornillado y empalmes 4 días 195.2 horas 724 S.

29 Colocación y atornillado de placa de fibrocemento 12mm 3 días 24.23 horas 83 S.

30 Colocación de instalaciones eléctricas, agua y desagüe 2 días 65.6 horas 266 S. 31 Colocación de malla electrosoldada 1 día 24.8 horas 99 S.

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32 Vaceado de concreto e=5cm. 1 día 48.8 horas 182 S. 33 Fraguado de losa de entrepiso 1 día 0 horas 0 S.

34 Muros portantes segundo nivel 6 días 195.07 horas 695 S.

35 Estructuración de muros portantes en parte baja. 3 días 122.4 horas 447 S. 36 Izaje de paneles portantes a segundo nivel 1 día 23.07 horas 78 S. 37 Fijación y atornillado de estructura al segundo nivel 2 días 49.6 horas 170 S. 38 Muros no portantes segundo nivel 3 días 83.2 horas 284 S. 39 Izaje de paneles no portantes a segundo nivel 1 día 16.8 horas 53 S. 40 Fijación de muros a losa a través de clavos disparados 2 días 49.6 horas 170 S. 41 Colocación de sujeciones laterales 1 día 16.8 horas 61 S.

42 Tijerales 9 días 312.8 horas 1,127 S.

43 Corte de perfiles según plano de estructura de tijeral 2 días 33.6 horas 106 S. 44 Atornillado de perfiles e izaje de tijerales 2 días 65.6 horas 234 S. 45 Colocación y atornillado de tijerales a muros portantes 4 días 114.4 horas 399 S. 46 Colocación de correas 1 día 16.8 horas 61 S. 47 Colocación de canales omegas parte inferior al tijeral 1 día 16.8 horas 61 S. 48 Extensión de cableado eléctrico y tuberías sanitarias 2 días 65.6 horas 266 S.

49 Cobertura final 6 días 172.8 horas 648 S.

50 Colocación y atornillado de placa de fibrocemento de 6mm 3 días 98.4 horas 351 S.

51 Colocación de Teja asfáltica 3 días 74.4 horas 297 S. 52 Acabados primer y segundo nivel 15 días 600 horas 2,260 S. 53 Emplacado muros exteriores con placa de fibrocemento 3 días 122.4 horas 447 S.

54 Colocación de lana de vidrio en interior del panel emplacado 1 día 16.8 horas 53 S.

55 Colocación de refuerzos en madera para muebles anclados a paneles 1 día 16.8 horas 61 S.

56 Emplacado muros interiores con placa de yeso de 1/2" 6 días 292.8 horas 1,086 S. 57 Colocación de accesorios sanitarios y eléctricos 1 día 32.8 horas 133 S.

58 Colocación de malla hexagonal galvanizada en paredes exteriores 2 días 41.6 horas 138 S.

59 Masillado primera, segunda capa y sellado de tornillos 6 días 76.8 horas 342 S.

60 Revoques y enlucidos 6 días 148.8 horas 594 S.

61 Pañeteado de muros exteriores e =0.5 cm. 3 días 74.4 horas 297 S. 62 Tarrajeo acabado muros exteriores e =1.5 cm. 3 días 74.4 horas 297 S.

63 Carpintería 4 días 74.93 horas 312 S.

64 Colocación de puertas de ingreso e interiores 4 días 24.53 horas 105 S. 65 Laqueado y acabado final 3 días 50.4 horas 207 S.

66 Pisos y pavimentos 4 días 195.2 horas 852 S.

67 Colocación de cerámico 40x40 cm. en los dos niveles 4 días 195.2 horas 852 S.

68 Cielo raso 5 días 220.8 horas 798 S.

69 Colocación de lana de vidrio entre viguetas y tijerales 1 día 16.8 horas 53 S. 70 Emplacado inferior de entrepiso y tijerales con placa de 5 días 204 horas 745 S.

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yeso de 9mm

71 Pintura 12 días 174.52 horas 743 S.

72 Lijado en muros interiores 3 días 74.4 horas 327 S. 73 Aplicación de sellador en todos lo muros 2 días 21.6 horas 78 S. 74 Pintado en muros interiores dos capas 3 días 58.92 horas 250 S. 75 Pintado en muros exteriores dos capas 2 días 19.6 horas 88 S.

6.6.2 Presupuesto de materiales Similar al presupuesto de mano de obra, se realizó el metrado de materiales obteniéndose:

PRESUPUESTO A COSTOS UNITARIOS

Proyecto: Presupuesto para vivienda de dos niveles usando perfiles de acero galvanizado

Fecha: 30 nov02

Fuente de precios: "Deposito Santa Beatriz S.R.L."

PARTIDA UNIDAD CANTIDAD P. UNIT. ($.) TOTAL

1.00 OBRAS PRELIMINARES 1361.60Limpieza de terreno manual m2 140.00 0.50 70.00 Trazo y replanteo m2 140.00 0.46 64.40 Agua para la obra mes 2.00 80.00 160.00 Energía eléctrica para herramientas en obra mes 2.00 70.00 140.00 Transporte de equipos y herramientas viaje 1.00 40.00 40.00 2.00 MOVIMIENTO DE TIERRAS 516.50 Nivelación interior y apisonado m2 140.00 2.00 280.00 Excavaciones localizadas ml 55.00 2.50 137.50 Eliminación de excedentes ml 55.00 1.80 99.00 3.00 CIMIENTOS Y LOSA 795.60 Fierro 3/8" barra 40.00 3.60 144.00 Fierro 1/4" kg. 10.00 1.00 10.00 Alambre #16 kg. 30.00 0.64 19.20 Piedra Pilka m3 2.00 12.00 24.00 Hormigón m3 8.00 10.00 80.00 Cemento MS bolsa 96.00 5.40 518.40 4.00 TABIQUES PORTANTES PRIMER NIVEL 3314.06Parantes 89mmx50mmx0.9mm pieza 28.00 6.70 187.60 Parantes 89mmx50mmx1.2mm pieza 65.00 9.00 585.00 Parantes 89mmx50mmx2mm pieza 16.00 12.00 192.00 Riel 90mmx38mmx0.9mm pieza 26.00 4.60 119.60 Riel 39mmx38mmx0.45mm pieza 15.00 1.45 21.75 Plancha fibrocemento 1.22x2.44x8mm plancha 34.00 14.30 486.20 Plancha yeso 1.22x2.44x12.5mm plancha 62.00 8.00 496.00 Espárragos 5/4 pieza 14.00 1.00 14.00

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Holdown pieza 14.00 1.00 14.00 Cinta para fibra de vidrio x 91m rollo 5.00 9.62 48.10 Pasta para junta x 4.5 gln balde 8.00 19.31 154.48 Tornillos TXP-12 millar 10.00 15.00 150.00 Tornillos THX-34 millar 10.00 25.00 250.00 Tornillos TFR-118 millar 10.00 13.00 130.00 Lana de vidrio e = 2" (1.2mx12m) rollo 7.00 45.00 315.00 Esquineros metálicos x 2.44m pieza 39.00 1.47 57.33 Fulminantes y clavos de fijación 1" ciento 3.00 16.00 48.00 Lamina galvanizada 12550SL22 ml. 15.00 3.00 45.00 5.00 MUROS NO PORTANTES PRIMER NIVEL 571.68 Parantes 89mmx38mmx0.45mm pieza 19.00 2.92 55.48 Riel 39mmx38mmx0.45mm pieza 28.00 1.45 40.60 Riel 90mmx38mmx0.45mm pieza 32.00 2.31 73.92 Esquinero metálico x 2.44m pieza 25.00 1.47 36.75 Fulminantes y clavos de fijación 1" ciento 1.00 16.00 16.00 Tornillo TFR-118 millar 2.00 13.00 26.00 Tornillo TXP-12 millar 2.00 15.00 30.00 Plancha yeso 1.22mx2.44x1/2" plancha 21.00 8.00 168.00 Cinta de fibra de vidrio x 91m rollo 1.00 9.62 9.62 Pasta para junta Hamilton x 4.5 gln balde 1.00 19.31 19.31 Parante 89mmx38mmx0.759mm pieza 30.00 3.20 96.00 6.00 ENTREPISO 2267.50Parante 89mmx50mmx1.2mm pieza 5.00 9.00 45.00 Parante 200mmx38mmx1.5mmx6m pieza 35.00 15.00 525.00 Riel 201mmx38mmx1.5mmx6m pieza 15.00 14.20 213.00 Tornillo TXP-12 millar 3.00 15.00 45.00 Tornillo TFR-118 millar 3.00 13.00 39.00 Plancha fibrocemento 1.22x2.44x12mm plancha 30.00 21.13 633.90 Malla electrosoldada m2 80.00 2.50 200.00 Cemento tipo MS bolsa 30.00 5.40 162.00 Arena gruesa m3 3.00 7.20 21.60 Agregado grueso TM: 3/8" m3 3.00 11.00 33.00 Lana de vidrio compacta e=2" rollo 7.00 50.00 350.00 7.00 MUROS PORTANTES SEGUNDO NIVEL 1518.59Parantes 89mmx50mmx0.90mm pieza 30.00 6.70 201.00 Parantes 89mmx38mmx0.45mm pieza 30.00 2.92 87.60 Riel 39mmx38mmx0.45mm pieza 27.00 1.45 39.15

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Riel 90mmx38mmx0.90mm pieza 27.00 2.76 74.52 Esquinero metálico x 2.44m pieza 20.00 1.47 29.40 Tornillo TFR-118 millar 6.00 13.00 78.00 Tornillo TXP-12 millar 6.00 15.00 90.00 Plancha yeso 1.22mx2.44x1/2" plancha 34.00 8.00 272.00 Cinta de fibra de vidrio x 91m rollo 4.00 9.62 38.48 Pasta para junta Hamilton x 4.5 gln balde 4.00 19.31 77.24 Plancha de fibrocemento 1.22x2.44x8mm plancha 34.00 14.30 486.20 Lamina galvanizada 12550SL22 ml 15.00 3.00 45.00 8.00 MUROS NO PORTANTES SEGUNDO NIVEL 802.49 Parantes 89mmx38mmx0.45mm pieza 41.00 2.92 119.72 Riel 39mmx38mmx0.45mm pieza 34.00 1.45 49.30 Riel 90mmx38mmx0.45mm pieza 17.00 2.31 39.27 Esquinero metálico x 2.44m pieza 30.00 1.47 44.10 Tornillo TFR-118 millar 3.00 13.00 39.00 Tornillo TXP-12 millar 3.00 15.00 45.00 Plancha yeso 1.22mx2.44x1/2" plancha 45.00 8.00 360.00 Cinta de fibra de vidrio x 91m rollo 3.00 9.62 28.86 Pasta para junta Hamilton x 4.5 gln balde 4.00 19.31 77.24 9.0 COBERTURA TECHO 1833.21Teja andina 1.16x0.72m pieza 115.00 8.70 1000.50Plancha fibrocemento 1.22x2.44x8mm plancha 35.00 14.30 500.50 Canal omega x 3mts pieza 45.00 2.05 92.25 Parante 64mmx38mmx0.45mm pieza 10.00 2.50 25.00 Tornillo TFR-118 millar 4.00 13.00 52.00 Tornillo TXP-12 millar 4.00 15.00 60.00 Riel 65mmx38mmx0.45mm pieza 10.00 1.80 18.00 Cumbrera para teja andina 0.72m pieza 16.00 5.31 84.96 10.0 TIJERALES 1205.50Parante 89mmx38mmx0.9mm pieza 68.00 6.50 442.00 Parante 89mmx50mmx0.9mm pieza 30.00 6.70 201.00 Parante 89mmx38mmx0.45mm pieza 35.00 2.90 101.50 Parante 64mmx38mmx0.45mm pieza 26.00 2.50 65.00 Riel 90mmx25mmx0.9mm pieza 30.00 4.60 138.00 Tornillo TXP-12 millar 9.00 15.00 135.00 Canal omega x 3mts pieza 60.00 2.05 123.00 11.0 REVOQUES Y ENLUCIDOS 1:05 590.70 Cemento tipo I bolsa 38.00 5.40 205.20 Arena fina para tarrajeo m3 6.00 6.50 39.00

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Malla hexagonal galvanizada tipo gallinero m2 210.00 1.30 273.00 Supermate interior y exterior balde 7.00 10.50 73.50 12.0 PISOS Y PAVIMENTOS 1 y 2 planta 1647.88Pegamento en polvo x 25 kg. bolsa 40.00 7.00 280.00 Cerámica 30x30 m2 180.00 7.14 1285.20Fragua x 5 kg. bolsa 13.00 6.36 82.68 13.0 FALSO CIELO RASO (primer y segundo nivel) 1583.17Canal omega pieza 95.00 2.05 194.75 Lana de vidrio flexible 1.22x12x2" rollo 13.00 45.00 585.00 Pasta para junta Hamilton x 4.5 gln balde 6.00 19.31 115.86 Tornillo TXP-12 millar 4.00 15.00 60.00 Tornillo TFR-158 millar 4.00 13.00 52.00 Plancha de yeso 1.22x2.44x9mm plancha 70.00 7.81 546.70 Cinta de fibra de vidrio x 91m rollo 3.00 9.62 28.86 14.0 VIDRIOS 479.00 Cristal crudo 6mm Oscuro (2x1.22) sistema directo unidad 3.00 83.00 249.00 Cristal crudo 6mm Oscuro (1.05x0.52) sistema directo unidad 1.00 19.00 19.00 Cristal crudo 6mm Oscuro (0.5x0.525) sistema directo pie2 1.00 9.00 9.00 Cristal crudo 6mm Oscuro (1.5x1.22) sistema directo pie2 3.00 62.00 186.00 Cristal crudo 6mm Oscuro (0.9x0.52) sistema directo pie2 1.00 16.00 16.00 15.0 CARPINTERIA 1605.00Puerta en pino radiata machiembrado 2.7x 2.4 m2 unidad 1.00 250.00 250.00 Puerta en pino radiata machiembrado 0.9x2.4m2 unidad 5.00 100.00 500.00 Puerta en pino radiata machiembrado 1x2.4m2 unidad 1.00 105.00 105.00 Puerta en pino radiata machiembrado 1.2x2.4m2 unidad 1.00 115.00 115.00 Puerta en pino radiata machiembrado 3.9x2.4 m2 unidad 1.00 374.00 374.00 Puerta en pino radiata machiembrado 0.8x2.7 m2 unidad 3.00 87.00 261.00 TOTAL GENERAL MAT. 20092.48 Total Mat. + M.O = 20092.48 + 3623.71x1.18 = 24368.45 dólares inc. I.G.V. Valor estimado por m2 = 24368.45/145 = 168.05 dólares x m2

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En la partida vidrios el precio por pie2 incluye mano de obra y materiales Asimismo en la partida carpintería el precio de cada puerta incluye los materiales y mano de obra Todos los precios incluyen el IGV

A través del análisis por costos unitarios podemos concluir que la partida que conlleva el mayor gasto es la de muros portantes en un 16% respecto del valor total de la obra en materiales. Esto nos orienta a tener mucho mayor control en la supervisión a la hora de la construcción de los muros portantes a fin de evitar excesivos gastos por desperdicios. Para mayor detalle ver la figura 6.51.

Figura 6.51. Porcentaje de incidencia de materiales por partida.

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CONCLUSIONES

A través de las obras visitadas, realizadas con acero liviano y principalmente después de esta investigación, se concluye lo siguiente: Flexibilidad en el diseño.

Desde el punto de vista arquitectónico, permite la ejecución de diferentes volúmenes como muros cortina o desplomes en falso cielo raso, los cuales serían mucho más costosos y de lenta ejecución considerando los sistemas convencionales de construcción. Asimismo permite la ampliación posterior de la construcción facilitando inclusive esta tarea respecto de la construcción tradicional al no necesitarse materiales húmedos y usar materiales de bajo peso.

Tiene una de las mayores relaciones de resistencia a peso en comparación con otros materiales, entregando una gran flexibilidad al diseño. Confort.

La utilización de aislaciones térmicas y acústicas hace a este tipo de construcción apta para cualquier clima y uso de locales, reduciendo en forma significativa los gastos de energía de calefacción y de aire acondicionado. Como ejemplo basta mencionar que una pared realizada con este sistema utilizando lana de vidrio de 10 cm. de espesor brinda 14 veces más aislamiento térmico que una mampostería de ladrillo común de 15 cm. y casi 7.5 veces mas que una de ladrillo hueco. Facilidad de ejecución e instalación.

Las instalaciones eléctricas, sanitarias se pasan por aberturas existentes en el alma de los perfiles sin necesidad de romper paredes. Se pueden utilizar ductos PVC o de cobre, eliminando la posibilidad de ataques por álcalis de morteros y empotramientos que restrinjan la dilatación de los conductos. Una instalación sencilla y fácil de supervisar reduce al máximo los vicios ocultos y errores durante la ejecución de la obra. Mejor Calidad.

Todos los elementos del sistema son dimensionalmente estables, por lo que muros y pisos permanecen siempre rectos, no se tuercen ni deforman en el tiempo, ni tampoco dependen, como con otros materiales, de cambios de humedad que causan rajaduras, deformaciones y en general deterioro. Rapidez de ejecución.

Los plazos de obra se reducen drásticamente con respecto a la construcción tradicional, ya que gran cantidad de tareas se pueden realizar en forma simultánea y una vez cerrada la estructura. No es necesario construir paredes que luego se romperán para permitir el pasaje de instalaciones. Esta rapidez de terminación permite un rápido giro del capital invertido, haciendo a la construcción atractiva a los inversores.

Los procesos de cimbrado y secado se eliminan reduciendo los tiempos muertos. Se eliminan también los trabajos de resanes, necesarios en los sistemas tradicionales de construcción de viviendas. Rápida capacitación de la mano de obra necesaria.

La capacitación de la mano de obra se realiza en poco tiempo ya que implica adquirir habilidad en el uso de muy pocas herramientas de alto rendimiento.

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Menor costo. Para igualdad de terminaciones, los costos de terminaciones, los costos de

construcción directos e indirectos (fletes, equipo y otros) se reducen apreciablemente respecto a la construcción tradicional. Esto se afirma en base al análisis de costos unitarios de la vivienda analizada, arrojando un valor de construcción a todo costo de 168 dólares por metro cuadrado versus los 180-190 dólares por m2 que cuesta una construcción tradicional con las mismas características.

El sistema de construcción se basa en el concepto de repartición de cargas, lográndose con ello un sistema muy racional en el manejo de los esfuerzos a los que se somete la estructura, al emplear componentes de alta resistencia con dimensiones y pesos bajos. Con ello se eliminan cargas muertas muy costosas y que no aportan mucho a la estabilidad de la estructura.

El uso del sistema laminado en frío se traduce en ahorros directos para el constructor y el propietario por concepto de: - Mayor velocidad de construcción por ser rápido de trabajar al requerir menos elementos. - Más liviano; nulos costos de post venta y/o reparaciones. Pesa sólo el 10% de un tabique de ladrillo, lo cual hace que se reduzcan las exigencias estructurales acerca de cimentaciones, vigas y columnas. Durabilidad.

Generalmente, el grado de corrosión del cinc en una vivienda es muy bajo. De acuerdo a un estudio realizado durante mas de 3 años por la British Steel en los Laboratorios Welsh, sobre un universo de mas de 15 viviendas localizadas en distintas zonas de Inglaterra (urbana, rural, marina e industrial), la corrosión del cinc es menor que 0.1 µm para un periodo de 3 años. Esto indica que en condiciones similares un recubrimiento de 19,4 µm de cinc (G90, que se usa en Perú) debería durar más de 600 años.

Otro estudio realizado en Ontario, Canadá en el año 1995 sobre una vivienda construida con Steel Framing 20 años atrás, revelo que no había signos visibles de corrosión del revestimiento de cinc, así como las mediciones que se efectuaron al espesor del recubrimiento resultaron en idénticas medidas que cuando salió de fabrica.

El acero sin recubrir ingresa a la línea de galvanizado en forma de bobina, se lo desenrolla y galvaniza, siendo nuevamente enrollado al finalizar este proceso.

Luego de esto, es transportado para ser cortado en flejes (slittering), transportándose una vez mas para el proceso de conformado. En cada uno de estos pasos además del transporte, hubo un proceso de enrollado y desenrollado de la bobina o rollo de acero, pero aun así, el recubrimiento de cinc permanece adherido al acero debido al proceso metalúrgico al que se lo sometió.

La estructura galvanizada es inmune a las termitas y plagas en general. Las termitas no comen acero, por lo que la estructura no será dañada por este tipo de plagas. Ligereza.

Ahorros de carga muerta respecto a los sistemas tradicionales de construcción considerando el peso del ladrillo de 350 kg/m2 versus el peso del tabique drywall con 70 kg/m2

Esto significa una reducción de costos en las partidas de cimentación, refuerzos y fletes para la transportación de materiales. Asimismo se logra eliminación de la maquinaria costosa, ya que un solo operario puede manejar los componentes del sistema.

Finalmente la posibilidad de prefabricar los elementos en el taller, al pie de la obra o en el nivel que se requiera, sin poner en peligro la edificación.

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Crecimiento del consumo de acero galvanizado para

viviendas

Solo 1 Familia 1997 1998 1999 Var. porcentual 1997- 1999

Sistemas de pared 14.851 26.699 35.423 138,5 Sistemas de piso 5.555 6.866 14.116 154,1 Sistemas de azotea 4.195 2.543 2.797 -33,3 Otro 5.895 6.866 10.520 78,4 Multifamiliar Sistemas de pared 12.391 12.887 14.511 17,1 Sistemas del piso 2.722 3.075 2.518 -7,5 Sistemas de azotea 647 2.799 1.292 99,8 Otro 3.267 4.526 4.009 22,7 Datos combinados Sistemas de pared 27.242 39.586 49.934 83,3 Sistemas de piso 8.277 9.941 16.634 100,9 Sistemas de azotea 4.842 5.342 4.089 -15,5 Otro 9.162 11.392 14.529 58,5

Fuente: Asociación nacional de constructores de viviendas caseras. U.S.A.

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