INFORME TECNICO
MEMORIA DE CÁLCULO DE LAS CALZA C ALZADURAS DURAS
Proyecto:
“ELABORACION DE PLANOS DE CALZADURA PARA EJECUCION DE MUROS DE CONTENCION DE INMUEBLE ”
Ubicación: Urb. Las Casuarinas Sur, Mz. H’, Lte. 13 Distrito: SANTIAGO DE SURCO Prov. y Dpto: Lima Consultora: Consultora: H&N ARQUITECTOS ARQUITECTOS EIRL Profesional: Ing. ANA LAPA BARZOLA
LIMA
Ing. Ana Ma ría Lapa Barzola C.I.P. Nº 77802
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INDICE Capítulo 1 MEMORIA DESCRIPTIVA........................................................................................................................... 3
Capítulo
Capítulo
Capítulo Capítulo Capítulo
Capítulo Capítulo
1.1 INTRODUCCION .................................................................................................................................. 3 1.2 OBJETIVO ............................................................................................................................................. 3 1.3 UBICACION .......................................................................................................................................... 3 1.4 ANTECEDENTES ............................... .................................. ................................... .............................. 3 2 DESCRIPCION DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES ................................................ ............................ 4 2.1 ESTRUCTURAS EXISTENTES ................................. .................................. .................................. ......... 4 2.2 ESTADO ACTUAL DE LA VIVIENDA................................... .................................. ................................ 4 3 CALCULO DE LA CALZADURA .............................. .................................. ................................... .............. 5 3.1. CALZADURA........................................................................................................................................ 5 3.2. TIPOS DE CALZADURA ...................................................................................................................... 5 3.3. ELECCION DEL TIPO DE CALZADURA.................................. .................................. .......................... 6 3.4. PRECAUCIONES EN LA CALZADURA ............................................................................................... 6 3.5. DISEÑO DE LA CALZADURA ............................. ................................... .................................. ............ 6 4 PROCESO CONSTRUCTIVO .................................. .................................. ................................... ............ 11 5REFERENCIA BIBLIOGRAFICA .............................. ................................... .................................. ............. 14 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................ ................................... ......................... 16 6.1. OBJETIVO DEL PROYECTO.............................................................................................................. 16 6.2. PROGRAMACION DE PROSPECCIONES .................................. .................................. .................... 16 6.3. CARACTERISTICAS ESTRATIGRAFICAS............................... .................................. ......................... 16 6.4. ANALISIS DE CIMENTACION................................. .................................. .................................. ....... 17 6.5.1. PROFUNDIDAD DE CIMENTACION .............................................................................................. 17 6.5.2. CAPACIDAD PORTANTE............................... ................................... .................................. ............ 17 6.5.3. CALCULO DE ASENTAMIENTO............................... ................................... .................................. . 17 6.5.4. CALCULO DE ASENTAMIENTO DIFERENCIAL............................. ................................... ............. 17 6.5.5. CRITERIOS POR ZONIFICACION SISMICA .............................. .................................. ................... 17 6.5.6. EMPUJE LATERAL ......................................................................................................................... 17 6.5.7. MATERIAL DE RELLENO PARA LA CIMENTACION .................................. .................................. .. 17 6.6. VERIFICACION DE NAPA FREATICA ................................. ................................... ............................ 17 6.7. CONSIDERACIONES FINALES ............................... ................................... .................................. ..... 17 7 REFERENCIAS BLIOGRAFICAS .................................. ................................... .................................. ....... 18 8 ANEXOS................................................................................................................................................... 19 8.1 PANEL DE FOTOS .................................. .................................. .................................. ........................ 28
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1 MEMORIA DESCRIPTIVA
INTRODUCCIÓN Se realiza la Memoria de Calculo de la Calzadura con fines de sostenimiento de los cimentos del lindero izquierdo del Lte. 13, Mz. H’, Urb. Las Casuarinas Sur, de la Vivienda de propiedad de la Sra. María Esther Cutimbo y esposo, para lo cual se realiza este estudio acorde a las normas y reglamentos vigentes.
1.2.
OBJETIVO El objetivo del presente Estudio, es una memoria de cálculos de la calzadura, considerando los pesos transmitidos de la vivienda hacia los cimientos y los empujes laterales, según el Reglamento Nacional de Edificaciones R.N.E.: Titulo III, Titulo VII.
1.3.
UBICACIÓN Departamento Provincia Distrito Dirección
: : : :
Lima Lima SANTIAGO DE SURCO Urb. Las Casuarinas Sur, Mz. H’, Lte. 13
1.4. ANTECEDENTES La edificación a calzar, es una vivienda de dos piso y cinco plataformas, se encuentra sobre una arena mal graduada (SP), al mismo que se realizo un mejoramiento del suelo con un material del tipo afirmado de potencia 1.35 a 2.60m, el predio que colinda Mz. H’, Lte. 9 ejecuto una excavación de 3 a 5.6m respecto a la cimentación expuesta de la Sra. María Esther Cutimbo y esposo, por lo que se prevee ejecutar el sostenimiento de los cimientos para prevenir fallas por deslizamiento, volteo, y asentamiento.
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2 DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES
2.1. ESTRUCTURAS EXISTENTES La vivienda se encuentra cercada y edificada con muros confinados de albañilería, esta construido es dos pisos y presenta cuatro plataformas.
2.2. INFORMACION EXISTENTE Se nos proporcionaron los planos de arquitectura de distribución LA-01, de fecha octubre 2001, cuyo profesional es el Arq. Jorge Vivanco Tamayo CAP 2186. También se nos proporcionaron los planos de cimentación LE-01 y aligerados LE-02, de fecha octubre 1999, cuyo profesional es el Ing. Martín Barrantes A. CIP 51995.
2.3. ESTADO ACTUAL DE LA VIVIENDA Algunos muros y pisos aislados que colindan con la excavación del lote 9, se encuentran fisuradas y agrietadas. Al momento de inspección ocular el 13 de Julio de 2010, se observo que las zanjas están rellenadas con material propio, por lo que la vivienda afectada se encuentra parcialmente estable, sin embargo, el no haber compactado este relleno, podría fallar. Por lo que se requiere calzar los cimientos de la vivienda de la Sra. María Esther Cutimbo y esposo, dándoles así una nueva base para su cimentación que alcanzará una mayor profundidad evitando posibles hundimientos y derrumbes.
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3 CÁLCULO DE LA CALZADURA
3.1. CALZADURA Es un elemento que soporta carga vertical directamente y lo transmite a un estrato inferior del suelo. Las calzaduras son estructuras provisionales que se diseñan y construyen para sostener las cimentaciones vecinas y el suelo de la pared expuesta, producto de las excavaciones efectuadas. Su función es la de prevenir fallas por inestabilidad o asentamiento excesivo y mantener la integridad del terreno colindante y de las obras existente en él. El proceso de calzadura es un tanto lento y laborioso pero se demuestra que cuando se toman precauciones adecuadas la calzadura es exitosa.
3.2. TIPOS DE CALZADURA Se diferencian en función a su ubicación y exigencia estructural: -Aquella que se ejecuta dentro de los linderos del terreno por excavar, son llamados pantallas de contención, no hay transferencia de carga vertical a los estratos profundos. Para evitar la posibilidad de asentamientos verticales en las estructuras existentes, por desplazamiento horizontal de la pantalla como consecuencia del empuje del suelo contenido, se depende exclusivamente de la rigidez lateral de la pantalla. -Aquella que se realiza en propiedad vecina, es decir fuera de los linderos del terreno por excavar, se hace por debajo de la edificación, existen empujes laterales, y se transmiten cargas verticales de la cimentación a un estrato más bajo. La elección de la calzadura, dependerá de su conveniencia, el constructor deberá estudiar cada posibilidad considerando entre otros factores la altura de la excavación, las características del suelo y presencia de agua, la relación con edificios existentes y las características de su cimentación, los materiales disponibles, su capacidad de ejecución y el costo.
3.3. ELECCION DEL TIPO DE CALZADURA Por tener vivienda existente y el terreno vecino sin construcción, se eligió la calzadura de concreto simple de espesor variable con la profundidad. Es indudable que la calzadura requiere de un diseño donde se tomen las decisiones de la tipología constructiva, analice el problema y las estructuras a emplear, sin embargo no es diferente al caso de un encofrado, donde el Contratista asume la responsabilidad integral por el diseño y construcción, podrá a su juicio asesorarse o encargar su diseño a profesionales fuera de su organización, será su decisión, pero la responsabilidad sigue siendo suya.
3.4. PRECAUCIONES EN LA CALZADURA Para llevar a cabo exitosamente una calzadura deben tomarse las precauciones siguientes: -Diseño de la calzadura.- Es recomendable que antes de emprender trabajos de calzadura se analice el problema bajo las condiciones esperadas del suelo, de las características y ubicación de las edificaciones vecinas, y se prepare un plano de calzaduras y recomendaciones existentes.
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Las cargas sobre la calzadura (empujes laterales y cargas verticales), en cada uno de los puntos de excavación deberán ser evaluadas en función a las características del suelo, su contenido de humedad y la cercanía de cimentaciones existentes. -Conocimiento del suelo.- Tanto para el diseño como para la ejecución de la calzadura es indispensable que se tenga conocimiento de las características del suelo, y estar atento a cualquier variación de éstas. -Planificación.- Planificar el proceso de excavación-calzadura-apuntalamiento y de construcción de las obras definitivas, de manera que sea un proceso secuencial lo más rápido posible. -Apuntalamiento.- La calzadura, en particular en los frentes bajo o cercano a edificaciones existentes, deben apuntalarse. Considerar que la capacidad de la calzadura como muro de contención es limitada. -Monitoreo.- El proceso de excavación y calzadura requiere de un monitoreo permanente para detectar: desplazamientos, asentamientos (mediante control topográfico permanente), aparición de grietas de tensión o grietas en las edificaciones vecinas. Previamente al inicio de la calzadura es recomendable registrar fotográficamente el estado de las propiedades vecinas. -Agua.- La presencia de agua aumenta tremendamente los empujes y puede traernos abajo una calzadura aún apuntalada.
3.5. DISEÑO DE LA CALZADURA Para el diseño de la calzadura se tomará en cuenta de los empujes laterales y cargas verticales. EMPUJE DE SUELOS SOBRE LAS CALZADURAS La distribución de presión activa lateral de las arenas sigue la teoría de Rankine: Presión activa:
p a
=
k a σ v
Presión en reposo: po
=
k o σ v
Presión pasiva:
=
k p σ v
p p
Donde: σ v
=
Esfuerzo efectivo vertical
k a
= Coeficient e
k o
=
k a
= Coeficient e
2
de presión activa = tan (45 − φ / 2)
Coeficient e de presión en reposo = 1 − senφ 2 de presión activa = tan (45 + φ / 2)
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Figura Nº1: Diagrama de presiones, según Terzaghi y Peck (1967).
DISEÑO ELEMENTAL DE CALZADURAS
Figura Nº2: Geometría de la calzadura.
Datos:
γ s
=
Peso unitario del suelo = 1.52t / m
3
γ c = Peso unitario del concreto = 2.3t / m 3 φ = Angulo de rozamiento = 30.89º f = 0.55 H ' = Altura del muro = 5.675m B = Ancho de la base = 1.8m
última sin el factor de seguridad = 1.8kg / cm FSD = Factor de seguridad al deslizamiento = 1.25 FSV = Factor de seguridad al volteo = 1.50
qu
= Capacidad
2
FSH = Factor de seguridad al hun dim iento = 3.00
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CALZADURA CORTE D-D Se hace un cálculo típico de la verificación de la calzadura proyectada.
Determinamos los pesos por carga vertical: Peso de la calzadura (Wc): Peso de la calzadura 4ta. etapa Peso de la calzadura 5ta. etapa Peso de la calzadura 6ta. etapa Peso de la calzadura 7ma. etapa Peso de la calzadura 8va. etapa
= = = = =
2300kg/m 3x1.00mx1.135m= 2610.5kg/m 2300kg/m 3x1.20mx1.135m= 3132.6kg/m 2300kg/m 3x1.40mx1.135m= 3654.7kg/m 2300kg/m 3x1.60mx1.135m= 4176.8kg/m 2300kg/m3x1.80mx1.135m= 4698.9kg/m Wc= 18273.5kg/m
= = = = = =
1520kg/m3x0.25mx1.200m= 1520kg/m3x0.50mx2.000m= 1520kg/m 3x0.20mx3.135m= 1520kg/m 3x0.20mx4.270m= 1520kg/m 3x0.20mx5.405m= 1520kg/m3x0.20mx6.540m= Ws=
Peso del suelo (Ws): Peso del suelo sobrecimiento Peso del suelo cimiento Peso del suelo de calzadura 5ta. etapa Peso del suelo de calzadura 6ta. etapa Peso del suelo de calzadura 7ma. etapa Peso del suelo de calzadura 8va. etapa
456.0kg/m 1520.0kg/m 953.0kg/m 1298.1kg/m 1643.1kg/m 1988.2kg/m 7858.4kg/m
Cargas verticales (q): Peso de la estructura (q1): Peso del aligerado del 2do. piso = 300kg/m2x1.90mx1.00m= 570.0kg/m Peso del acabado del 2do. piso = 100kg/m2x1.90mx1.00m= 190.0kg/m Peso de la sobrecarga del 2do. piso = 175kg/m2x1.90mx1.00m= 332.5kg/m Peso de la viga V-106 (.25x.50) del 2do. piso = 2400kg/m 3x0.25mx0.50m= 300.0kg/m Peso del muro de cabeza del 2do. piso = 1900kg/m 3x0.25mx2.85m= 1353.8kg/m Peso del aligerado del 1do. piso = 300kg/m2x1.90mx1.00m= 570.0kg/m Peso de la tabiquería del 1er. piso = 150kg/m2x1.90mx1.00m= 285.0kg/m Peso del acabado del 1er. piso = 100kg/m2x1.90mx1.00m= 190.0kg/m Peso de la sobrecarga del 1er. piso = 200kg/m2x1.90mx1.00m= 380.0kg/m Peso de la viga V-205 (.25x.50) del 1er. piso = 2400kg/m3x0.25mx0.50m= 300.0kg/m Peso del muro de cabeza del 1er.piso = 1900kg/m3x0.25mx2.65m= 1258.8kg/m Peso del sobrecimiento armado = 2300kg/m3x0.25mx1.50m= 862.5kg/m Peso del cimiento armado = 2300kg/m3x0.50mx0.80m= 920.0kg/m q1 = 7512.6kg/m Peso del piso (q2): Peso del falso piso Peso del acabado Peso de la sobrecarga
= 2300kg/m3x3.10mx0.10m= 713.0kg/m = 100kg/m2x3.10mx1.00m= 310.0kg/m = 200kg/m2x3.10mx1.00m= 620.0kg/m q2 =1643.0kg/m
Resumen: Peso de calzadura: Wc=18273.5kg/m Peso del suelo: Ws= 7858.4kg/m Carga vertical: q= 9155.6kg/m Peso total: W= 18273.5+7858.4+9155.6 = 35287.5kg/m Momento resistente: Mr= 2610.5x0.5+3132.6x0.6+3654.7x0.7+4176.8x0.8+4698.9x0.9+456.0x0.375 +1520.0x0.75+953.0x1.1+1298.1x1.3+1643.1x1.5+1988.2x1.7 +6592.6x0.125+460x0.125+460x0.375+295704x1.8 = 27216.4kg-m/m _______________________________________________________________________________________ -8-
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Determinamos los empujes laterales: La presión activa de Rankine que contempla los planos de falla en la arena mal graduada (SP) es: E a
=
k a
=
1 2
γ H ' 2 k a 2
tan (45 − φ / 2)
Donde: k a
= Coeficiente de presión activa de Rankine
φ γ
= Angulo de fricción del suelo= 30.89º = Densidad natural seca = 1.52t/m3
H '
= Profundidad de excavación =5.675m
El coeficiente de presión activa es: 2
k a
=
tan (45 − 30.89 / 2)
k a
=
0.322
El empuje activo es: E a
=
1
3
2
x1520kg / m x(5.675m) x0.322
2 E a = 7881.4kg / m
El momento actuante es: M a
=
7881.4kg / mx5.675m / 3 = 14909.0kg
−
m / m
DISEÑO POR DESLIZAMIENTO FSD = f
W E a
FSD = 0.55 x
≥ 1.25
35287.5 7881.4
=
2.46 ≥ 1.25
DISEÑO POR VOLTEO FSV =
FSD =
Mr M a
≥ 1.50
27216.4 14909.0
= 1.8 ≥ 1.5
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DISEÑO POR HUNDIMIENTO
FSD =
quxB
≥ 3.0 W 18000 x1.80
FSH =
7881.4
=
4.1 ≥ 3.0
Al verificar la calzadura del corte D-D, cumple las condiciones de estabilidad, volteo y hundimiento.
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4 PROCESO CONSTRUCTIVO
4.1 PROCESO CONSTRUCTIVO -Al pie del muro por calzar deberán excavarse piques de anchos de 1.135m y los detalles como se muestra en el plano E-02, para el tipo de arena mal graduada (SP) determinada en el Estudio de Suelos. -Se comenzará a calzar por la esquina inferior de cada plataforma construida de la vivienda. -En el plano E-02 se presenta en el detalle de calzadura por franjas horizontales, la elevación de los piques, se ha trabajado con piques de 1.135x1.135m. -Los piques se realizarán alternadamente de manera que entre pique y pique de trabajo quedarán como mínimo, tres piques sin excavar de distanciamiento. -En el plano E-02 se ha numerado por etapas los piques, siguiendo el Reglamento Nacional de Edificaciones R.N.E., este procedimiento se hace para cada franja horizontal indicada. -La calzadura obedecerá a los mismos principios de mampostería, quedando por lo tanto las juntas verticales siempre interrumpidas, o sea la mitad del ancho de los piques de la calzadura superior. -Habrá pues un desfasamiento de medio paño entre las calzaduras superior e inferior, que permitirá una trabazón adecuada entre los paños calzados. -No se procederá a excavar los piques correspondientes al segundo nivel, calzadura inferior, mientras no haya sido totalmente cubierta la calzadura superior. Para calzar la parte inferior se seguirá paso paso el mismo método empleado en el nivel anterior, con la única salvedad de que las calzaduras inferiores no tendrán sus juntas verticales en el mismo plano vertical que las tienen las calzaduras superiores. -Se debe calzar inmediatamente después de realizado el pique para que el muro permanezca el menor tiempo sin cimentación. Esta misma razón obligará a ejecutar la excavación la excavación del pique en 11 etapas. -La primera excavación no tocará la parte del terreno comprendida directamente bajo el muro. El pique por tanto quedará excavado a plomo del paramento exterior del muro por calzar. -Sólo cuando haya llegado a excavarse así el pique y hasta su franja horizontal, se procederá entonces a la segunda excavación de la segunda excavación de la franja horizontal que quedará comprendida bajo el muro y cuya penetración no será nunca mayor que el espesor del muro. -Es recomendable que el espesor o la penetración de la calzadura inferior, sea mayor que el de la superior. Se consigue una mayor estabilidad. -En calzaduras de muros en mal estado y para evitar asentamientos, podrá emplearse concreto de cemento de fragua rápida.
Capítulo
5 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Reglamento Nacional de Edificaciones R.N.E., Título VII-III-4.23
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PANEL DE FOTOS .
Foto Nº1: Vivienda afectada por la excavación del lote Nº 9, se recomendó calzar los cimientos para el sostenimiento de los cimientos.
Foto Nº2: La vivienda no sufrió derrumbes debido al relleno controlado de tipo afirmado del segundo estrato encontrado, sin embargo, ha sufrido asentamientos aislados los cercos perimétricos contiguos, evidenciándose por fisuras y grietas en muros y pisos.
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Foto Nº3: Se observa la grieta producido por el asentamiento debido a la excavación contigua.
Foto Nº4: Se muestra la fisura vertical en la pared de la plataforma 5.
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Foto Nº5: La foto muestra la grieta producido en la plataforma 4.
Foto Nº6: Otra grieta que se muestra en el cambio de plataformas 4 y 5 aledaño a la excavación vecina.
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