COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL SURESTE DE VERACRUZ
MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL PROYECTO: DISEÑO DE FOSA PARA EL SERVICIO DE MANTENIMIENTO A CAMIONES Y TRACTOCAMIONES DE LA EMPRESA JOLTA
TRABAJO PROFESIONAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE: TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO AREA INDUSTRIAL
PRESENTA NOÉ SANTIAGO MORALES JORGE LUIS TORRES LOPEZ ASESOR ACADEMICO M.C FRANCISCO RENE CAYETANO POLITO NANCHITAL DE LÁZARO CARDENAS DEL RÍO VERACRUZ, A 27 AGOSTO 2012
MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL
DISEÑO DE FOSA PARA EL SERVICIO DE MANTENIMIENTO A CAMIONES Y TRACTOCAMIONES DE LA EMPRESA JOLTA PRESENTA NOE SANTIAGO MORALES JORGE LUIS TORRES LOPEZ ASESOR ACADEMICO
M.C FRANCISCO RENE CAYETANO POLITO
DISE O DE FOSA PARA EL SERVICIO DE MANTENIMIENTO A CAMIONES Y TRACTOCAMIONES DE LA EMPRESA JOLTA REALIZADO EN “JOLTA S.A DE C.V”
PRESENTAN
NOÉ SANTIAGO MORALES JORGE LUIS TORRES LOPEZ
FECHA DE INICIO 2 DE MAYO DE 2012 FECHA DE FINALIZACION 17 DE AGOSTO DE 2012 GENERACI N DECIMA 2010-2012 ASESOR ACADÉMICO M.C FRANCISCO RENE CAYETANO POLITO PARA OBTENER EL TUTULO DE
TECNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MANTENIMIENTO AREA INDUSTRIAL NANCHITAL VERACRUZ
AGOSTO 2012
DEDICATORIA NOÉ SANTIAGO MORALES
A DIOS Gracias por darme toda la fortaleza que me has dado para seguir adelante tu que eres el único que sabe lo sabe todo y que siempre esta ahí en los momentos mas difíciles, tú me has dado la fortaleza más grande de mi vida cuando sucedió lo del fallecimiento de mi hermano y de mi padre tu y mas nadie me ayudaste a seguir por el buen camino aunque a veces uno se desvía por otros lados pero tú nunca nos abandonas por eso te estoy demasiado agradecido por estar en donde estoy y espero me sigas dando esa fortaleza para seguir adelante gracias de todo corazón.
MIS PADRES Por medio de este escrito le doy el más grande agradecimiento a mi familia que es la que me apoyo para que yo siguiera estudiando, ya que ella siempre me decía que siguiera con mis estudios hasta que me convencieron. Con toda la familia estoy agradecido con mis padres, hermanos, tíos, primos, etc. toda ella me apoyado en todo en lo que han podido. Pero a los principales serian mis padres ya que ellos me criaron siempre con buenos valores desde que yo era muy niño, siempre me trataron con mucho cariño y respeto y me dieron los valores necesarios para poder vivir, ellos me enseñaron desde muy pequeño a trabajar y que nunca hay que dejarse vencer aunque la vida te muchos obstáculos ay que irlos superando. Lástima que mi padre ya este descansando en paz pero donde quiera que este yo are que siempre se sienta orgulloso de mi y que vea que nunca me daré por vencido, por último a mis hermanos que siempre se han portado muy bien conmigo y espero siempre sea así por siempre.
DEDICATORIA JORGE LUIS TORRES LOPEZ A mis padres Gracias por el apoyo mutuo que me integraron el desarrollo de mi integración profesional les agradezco en todo, gracias por la fortaleza que me dan cada día para seguir adelante han sido el pilar más grande al que anéelo llegar hacer y se los gradezco hoy por hoy soy la personas que con esfuerzo dedicación he podido alcanzar la excelencia gracias.
Adiós Le doy gracias señor por todo esto que he podido alcanzar sé que sentí no somos nada tal vez no sea el mejor hijo pero el día de hoy me e dado cuenta que e cometido muchos errores y tu siempre estás ahí no me has dejado y se lo agradezco, gracias señor. Hoy que termina un siclo en mi vida profesional te lo agradezco mi dios.
AGRADECIMIENTOS
M.C: Francisco René Cayetano Polito Gracias por darme los consejos necesarios para poder llevar a cabo este proyecto y muy agradecido por tener paciencia para poder explicar cada uno de los errores que cometí en el transcurso del proyecto, para poder llevar a cabo un buen trabajo. En hora buena muchas gracias por haber trabajado en este proyecto con usted y darme sus consejos que servirán más adelante en la vida.
A mis maestros Contar siempre con su apoyo cuando uno lo necesitaba y por haber tenido paciencia al transmitir los conocimientos necesarios para poder prepararnos profesionalmente y poder así abrirnos camino para seguir adelante cada día y que se que cuando uno lo quiera ahí estarán para poder darnos algún consejo, gracias en hora buena.
DEDICATORIA: NOE SANTIAGO MORALES DEDICATORIA: JORGE LUIS TORRES LOPEZ AGRADECIMIENTOS INDICE GENERAL INDICE DE FIGURAS INDICE DE TABLAS
IV V VI VII X XII
INDICE GENERAL INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CAPÍTULO I
13 14
GENERALIDADES DE LA EMPRESA
1.1 Antecedentes 1.2 Creación de JOLTA S.A DE C.V 1.3 Ubicación geográfica 1.4 Organización de la empresa 1.5 Misión de JOLTA S.A DE C.V 1.6 Visión de JOLTA S.A DE C.V 1.7 Valores de JOLTA S.A DE C.V 1.8 Política general 1.9 Objetivo de la empresa 1.10 Departamentos de la empresa 1.10.1 Departamentos de ventas 1.10.2 Departamentos de refacciones 1.10.3 Departamento de servicio
15 16 17 18 19 19 19 20 20 20 21 21 22
CAPÍTULO II
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMAS EXISTENTES
2.1 Incorrectas instalaciones en el taller de JOLTA 2.2 Construcción de fosa para el servicio de mantenimiento 2.3 Medidas para el diseño 2.3.1 Medidas 2.4 Cantidad de peso (kg) de carga 2.4.1Características técnicas de camiones y tractocamiones 2.5 Mantenimientos donde aplica el diseño 2.6 Aplicación para mejorar el tiempo de demora 2.6.1 Factores que afectan el tiempo de demora 2.6.2 Tabla de comparación de los tiempos empleados actuales con los futuros de algunos mantenimientos 2.7 Evitar sobresfuerzos a causa de instalaciones inadecuadas 2.7.1 Características de las diferentes lesiones 2.8 Evitar accidentes.
CAP TULO III
23 24 25 25 27 28 31 33 34 35 36 37 39
DISE O
3.1 Simbología 3.2 Resistencia del suelo 3.3 Tipos de suelos 3.4 Cimentación recomendada 3.5 Cantidad de peso de los elementos de la fosa 3.6 Requerimientos para el diseño de los elementos 3.6.1 Requerimientos de la zapata aislada (cimentación) 3.6.2 Requerimientos de la zapata colindante (cimentación) 3.6.3 Requerimientos de trabe de liga ( cimentación) 3.6.4 Requerimientos para las columnas 3.6.5 Requerimientos para los castillos 3.6.6 Requerimientos para las trabes 3.6.6.1 Zona de confinamiento en trabes
41 42 44 44 45 46 46 48 49 51 52 53 54
3.6.7 Requerimientos para la losa 3.6.8 Requerimientos de muro de ladrillos 3.6.9 Condiciones para las varillas de refuerzo 3.6.10 Condiciones para las varillas de estribos y bastones 3.7 Funciones y diseño de cada elemento 3.7.1 Zapata aislada (proceso de cimentación) 3.7.2 Zapata colindante (proceso de cimentación) 3.7.3 Trabe de liga (proceso de cimentación) 3.7.4 Cimentación final 3.7.5 Columnas 3.7.6 castillos 3.7.7Trabes 3.7.8 Losa 3.7.9 Muros 3.7.10 Termino de la fosa 3.7.11 Iluminación con lámparas LEDS 3.7.11.1 Luminarias LEDs
CONCLUSION RCOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA
55 56 57 57 58 58 61 63 66 66 69 69 73 74 75 76 77
79 80 83
INDICE DE FIGURAS FIGURA 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.1
NOMBRE Ubicación de la empresa JOLTA Organigrama donde se muestra la empresa JOLTA Diferentes marcas que comercializa JOLTA Distribución del área de servicio Instalaciones inadecuadas de trabajo Ancho de la fosa
PAGINA 18 18 21 22 24 25
2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 4.1
Espacio de trabajo Longitud de la fosa Diferencial (altura ) Transmisión (altura) Mercedes Benz- Boxer 60 Freightliner M235K (4X2) Pesos del Columbia 120 Dimensiones del Columbia 120 Dimensiones del Columbia 120 (acotaciones ) Cascadia Pesos (kg) de Cascadia Engrasado (direccionales, flechas, muelles) Cambio de suspensiones neumáticas Espacios reducidos para hacer un mantenimiento correcto Grafica comparativa Lesiones por malas posturas La reducción de espacios puede ser causa de accidentes Zapatas aisladas y zapatas colindantes Ubicación de datos de la zapata aislada Localización de la base y peralte de una trabe Zona de confinamiento en trabes Doblado de los estribos de refuerzo Diseño de la zapata aislada Diseño de la zapata colindante Peralte y base de la trabe de liga Diseño de la trabe de liga Corte de frente de la columna Peralte y base de la trabe Diseño de la trabe Diseño de la losa Diseño de fosa terminada Tubos fluorescentes LED Lámparas LED Evitar camiones que estén sobrecargados
25 26 27 27 28 29 30 30 30 31 31 33 33 34 36 38 40 45 48 54 55 57 60 63 64 66 67 70 73 74 76 77 78 80
INDICE DE TABLAS TABLAS
NOMBRE
PAGINA 41
1
Tipos de terrenos rocosos 42
2
Tipos de terrenos suaves 44
3
Cantidad de peso de los elementos de la fosa 48
4
Dimensiones de zapatas colindantes 50
5
Dimensiones de trabes de ligas 52
6
Espaciamiento de castillos 55
7
Peralte de la losa
INTRODUCCION JOLTA S.A C.V es una empresa dedicada a la venta de camiones, tractocamiones, refacciones y al servicio de mantenimiento de vehículos de la marca Freightliner y Mercedes-Benz. En el área de servicio la empresa cuenta con una oportunidad de mejora, pues, requiere de una fosa para realizar actividades de mantenimiento donde implique trabajar por debajo de los vehículos. Para solucionar esta necesidad, se planteo diseñar una fosa que sirva para facilitar y cumplir las labores de mantenimiento de la empresa, y que sea funcional para todos los tipos de vehículos a los que la empresa les brinda servicio y ergonómica para los trabajadores. El presente trabajo se estructuro en tres capítulos, en el capítulo uno se mencionan las generalidades de la empresa. En el capítulo dos se menciona la importancia de contar con las instalaciones adecuadas. Se justifica el diseño de la fosa, tomando en cuenta las medidas necesarias, carga máxima permitida, materiales y equipos a utilizar, de igual manera se enuncian los beneficios que se obtendrán, tales como: evitar accidentes e incidentes, evitar lesiones, y principalmente reducir los tiempos de mantenimiento. El capitulo tres muestra las investigaciones realizadas al suelo donde se van a construir los cimientos y cada uno de los elementos de la fosa, como lo son: zapatas, trabes de liga, trabes, columnas, castillos, muros y losas, los cuales fueron diseñados mediante cálculos para obtener las medidas exactas de cada uno de ellos, por último se mencionan las conclusiones y recomendaciones pertinentes. En general este proyecto se basa en la elaboración de un diseño de fosa, que sirva como una instalación para las labores de mantenimiento que se realizan en el taller de JOLTA, capaz de cargas de más de 30 toneladas.
13
OBJETIVOS
General Elaborar el diseño de una fosa, que permita realizar con mayor facilidad y en menor tiempo las actividades en los servicios de mantenimiento.
Especifico 1.- Diseñar una estructura de la fosa utilizando los cálculos necesarios para poder diseñar cada uno de sus elementos. 2.- Que el diseño pueda soportar las cargas transmitidas (internas y externas) de más de 30 toneladas. 3.- Facilitar las obras de mantenimiento a los trabajadores del área de servicio JOLTA. 4.- Recomendar materiales. 5.- Disminuir el tiempo de demora de los mantenimientos. 6.- Evitar los accidentes 8.- Evitar que los trabajadores puedan sufrir de lesiones debido a los sobreesfuerzos causados por malas posturas.
14
CAPÍTULO 1 GENERALIDADES 1.1 ANTECEDENTES El fundador de esta empresa fue el Señor Juan Osorio Limón, un hombre sencillo, emprendedor, comerciante por vocación, perceptivo, que intuyo el potencial de esta región, el momento y la necesidad de empezar a comercializar en Coatzacoalcos, los automóviles FORD, a su lado siempre contó con el apoyo incondicional de su esposa, la maestra Elvira López, quien fue parte decisiva para el nacimiento de esta Empresa, y que supo conjugar su papel de esposa, madre de familia y profesionista. El matrimonio Osorio López procreo tres hijos: Juan, Consuelo y Guadalupe. En 1926, dos años después de que FORD MOTOR COMPANY se estableciera en México, el Sr. Juan Osorio Limón instala, en el local donde tenía también una tienda de abarrotes, el servicio FORD de Coatzacoalcos. Fue hasta noviembre de 1928, cuando la Agencia Ford en Coatzacoalcos obtiene su franquicia y empieza a vender los Ford T, luego los modelos A y doble A.La falta de comunicación terrestre, hizo que los primeros carros FORD llegaran a esta ciudad por vía marítima, fue hasta 1946, cuando se hizo en intento de traer el primer Ford por tierra. La aventura termino en Juan Díaz Cobarrubias a 120 kilómetros de aquí, la panga en la que trasladaban el automóvil naufrago, sin embargo, cuando lo sacaron, lo relevante fue, que el auto todavía funcionaba. Los posteriores intentos de traer los automóviles por vía terrestre, se realizaron hasta que se mejoró el servicio de pangas y se regularizó el tránsito, por la carretera Transísmica.
15
En 1941, fallece el Sr. Juan Osorio Limón, cerrándose una nueva etapa en la vida de esta empresa. En ese mismo año, a la edad de 18 años, se hace cargo de la Agencia Don Juan Osorio López, la cual estaba ubicada en el lugar, donde originalmente nació. En las calles Juárez y Colegio Militar, el edificio se sigue conserv ando
1.2 Creación de JOLTA S.A. DE C.V. La distribuidora Jolta S.A. DE C.V. nace a raíz del decreto del Lic. Carlos Hank Gonzáles de 1985 en el cual se prohíbe la comercialización de camiones y autobuses importados, buscando con esto el beneficio propio ya que el Licenciado es dueño de la marca FAMSA (Fabrica de Autobuses y Motores S.A.). El Sr. Osorio teniendo en cuenta esta situación y siendo líder del mercado en la región sureste decide mantenerse como distribuidor FAMSA para continuar prestando el servicio a su amplia cartera de clientes. En el año de 1988 la compañía FAMSA comienza a presentar problemas con la capacidad de producción comenzando así las negociaciones con Mercedes Benz para continuar con convenio de ayuda mutua. Abriendo de esta forma las fronteras nuevamente derogando el decreto de 1985. Ya para ese entonces las marcas Mercedes Benz y Freightliner ya tenia una alianza de mercado. La comercialización de camiones Mercedes-Benz y Freightliner en México se inicia entre 1989 y 1990. En 1995 se introduce la línea FL70, FL80, FL90, etc. A partir de 1996 inicia la consolidación de las franquicias como hoy en día las conocemos sin olvidar que en 1998 se realiza la fusión entre Daimler y Chrysler.
16
Dentro de la amplia gama de vehículos comerciales que ya maneja DaimlerChrysler podemos contar también con marcas de reconocida fama mundial como: Unimog, American La France, Sterling, Western StarTrucks entre otras. Don Juan, por vocación, fue un verdadero empresario, administrador, inteligente, trabajador incansable a los problemas y carencias sociales, amigo de sus trabajadores, benefactor de muchas obras sociales de la comunidad y porque no decirlo, también político: fue electo por los ciudadanos de este municipio, como su Presidente Municipal en dos ocasiones. Don Juan, fue quien logró la transformación, consolidación y modernización de las empresas Juan Osorio López Autos, durante su administración, logro formar un grupo empresarial integrado por 12 empresas. Lamentablemente el 28 de mayo de 1989, cuando terminaba su último proyecto: la fundación de la Agencia Ford en Salinas Cruz, Oaxaca., fallece Don Juan Osorio López, el impulsor, el constructor, el alma de esta casa. A raíz del fallecimiento del Sr. Juan Osorio López, se forma un consejo de administración que lo integran sus hijos y esposa; la Sra. Gloria Corrales de Osorio, Juan, Jorge, Claudia, Denisse y Patricia Osorio Corrales; así como Alberto Hachmeister Botas, como Director General de la empresa JOLTA S.A. DE C.V. y del grupo de Empresas JOL.
1.3 Ubicación geográfica Esta empresa se localiza en la ciudad de Coatzacoalcos, estado de Veracruz; con dirección: Calle Transísmica # 900, Colonia Centro.
17
Figura 1.1 Ubicación de la empresa JOLTA S.A De C.V
1.4 Organización de la empresa
Figura 1.2 Organigrama de la empresa JOLTA S.A. C.V
18
1.5 Misión de JOLTA S.A. DE C.V.
Nuestra misión en la empresa JOLTA, S.A. DE C.V. es comercializar productos y servicios del auto transporte de pasajeros y de carga líderes en el mercado, promoviendo y fomentando mejoras permanentes en la calidad de nuestros servicios, a fin de obtener la lealtad de nuestros clientes, contando con el apoyo de un personal comprometido, capacitado y satisfecho, y obteniendo una utilidad razonable para nuestros accionistas, asegurando así nuestra permanencia en el mercado.
1.6 Visión DE JOLTA S.A. DE C.V. Ser la empresa líder en toda la región sur de la República Mexicana en productos, servicios automotores y financieros de calidad.
1.7 Valores DE JOLTA S.A. DE C.V. Puntualidad: El tiempo del cliente es muy importante y merece nuestro respeto. Entrega las cosas 10 minutos antes de la hora prometida. Honestidad: Cuida el patrimonio de tu cliente como si fuera el tuyo. Amabilidad: Trata a tus clientes como te gustaría que te trataran. Velocidad de respuesta: Los problemas del cliente son nuestros problemas y estos, se deben de resolver inmediatamente.
19
Confiabilidad: Todos y todas las cosas se hacen bien desde la primera vez. 1.8 Política general La creación de un equipo eficiente de trabajo, compuesto por todo el personal de la concesionaria, teniendo a lograr los objetivos de operación de los lineamientos señalados y recomendados por Daimler Chrysler Vehículos Comerciales México, S.A. de C.V. y los reglamentos gubernamentales.
1.9 Objetivo general de la empresa Asegurar la continuidad de las operaciones de la distribuidora a través de los años, mediante la obtención de utilidad por medio de la compra-venta de los productos Mercedes Benz, Freightliner y ofrecer a los usuarios el servicio de mantenimiento a los mismos.
1.10 Departamentos de la empresa La empresa JOLTA es una empresa responsable siempre comprometida con el cliente para siempre servirle de la manera mas responsable que se pueda, siempre contando con la tecnología de punta para los análisis correctos y el personal especializado en todas las áreas. Para ello la empresa se encuentra dividida en tres ramas departamento de ventas, departamento de refacciones, departamento de servicio.
20
1.10.1 Departamento de ventas La principal actividad es la comercialización de vehículos automotores pesados, semipesados tales como autobuses, camiones y tractocamiones de las marcas Mercedes-Benz y freightliner. Una de las principales funciones en el departamento de ventas es la de asesorar a nuestros clientes para que su compra cumpla con todos los requerimientos y necesidades que requieren.
1.10.2 Departamentos de refacciones Son los encargados de distribuir las diferentes refacciones que pueden solicitar algún dueño de camión o tractocamion, preocupándose por que el cliente que siempre encuentre la refacción que necesita y así disminuir la demora de reparación de su unidad, también trabajamos con las mejores marcas en el mercado como lo muestra la figura 1.3
Figura1.3 Diferentes marcas de refacciones que comercializa JOLTA
21
1.10.3 Departamento de servicio El departamento de servicio cuenta con técnicos altamente capacitados para brindar
mantenimiento
mecánico
(predictivo,
preventivo
y
correctivo)
especializados en camiones Freightliner y autobuses Mercedes Benz. Contando con todos los equipos para diagnosticar las fallas como Echek, Minidag, Diagnostic Link. A todos nuestros clientes, cuenta con servicio de asistencia a carretera todos los días durante las 24 horas.
Figura 1.4 Distribución del área de servicio
22
CAPITULO II PLANTEAMIENTO DE PROBLEMAS EXISTENTES 2.1 Incorrectas instalaciones en el taller de JOLTA El mejoramiento de las estructuras de las instalaciones de un taller es la de presentar un cambio en la imagen que se muestra al cliente, para así ampliar el servicio que se ofrece con una mejora continua. En el área de servicio de JOLTA las actividades que llevan a cabo son servicios de mecánica en general, pintura, entre otras como soldadura, entonces el problema que presenta el taller son las derivadas a las labores de servicio de mecánica, ya que algunos mantenimientos no se pueden realizar de una manera correcta cuando se trata de trabajar en las partes inferiores (chasis) de los camiones y tractocamiones debido a los espacios reducidos que se presenta al estar debajo de la unidad, así como la poca cantidad de luz, y la poca movilidad del cuerpo para realizar una maniobra. Algunos de los mantenimientos que podrían presentar problema sería el desmontaje y montaje de un diferencial, engrasado de las partes de: las direcciones, flechas, muelles, cambio de amortiguadores neumáticos, trabajos donde se emplea el equipo de oxicorte, en estos ejemplos de mantenimientos se presentan problemas para poder realizarlos. Por ello se tiene que mejorar las instalaciones del taller para poder llevar a cabo las labores de mantenimiento que se presentan a diario sin ningún problema y así convencer al cliente cuando este comprando los servicios de mantenimiento y quede convencido que se le está ofreciendo un servicio con calidad, pero también para tener un mayor rendimiento de los trabajadores que son las bases fundamentales para que los trabajos sean llevados a cabo ya que con correctas instalaciones los esfuerzos de trabajo son menores y se trabaja con mayor seguridad.
23
Figura 2.1 Instalaciones inadecuadas de trabajo
2.2 Construcción de fosas para el servicio de mantenimiento Las fosas de taller para los servicios de mantenimiento son sumamente estructuras que pueden ser fabricadas de material de cemento, varilla, alambre, grava y otros materiales. Las fosas de taller se encuentran por debajo del suelo instaladas para los servicios de mantenimiento de los vehículos. En estas fosas los vehículos pueden estacionarse quedando un espacio debajo del vehículo para poder trabajar en el mantenimiento que este requiera. Estas estructuras son fabricadas de acuerdo a los pesos que van a soportar, para poder saber las cantidades de material a ocupar y los cálculos necesarios. En el caso los pesos que va a soportar serian la de camiones y tracto camiones (Mercedes Benz y Freightliner) que recurren a recibir mantenimiento. Las estructuras de fosas son creadas para facilitar el trabajo de los mecánicos para las diferentes labores de mantenimiento donde se tenga que trabajar debajo de las unidades, ya que a ellos les afecta directamente ya que son los principales en llevar estas tareas todos los días.
24
2.3 Medidas para el diseño Las medidas son principalmente fundamentales para poder diseñar una estructura de fosa correctamente, tomando en cuenta muchos factores como son en este caso los espacios que se encuentran al estar debajo (chasis) de un vehículo, ya que ahí puedes encontrar muelles, transmisiones, tanques de aire, flechas, diferenciales, líneas de distribución de aire, suspensiones etc., que pueden variar las alturas para la libertad de movimiento del cuerpo por eso se deben tomar mucho en cuenta. Otro medida serian las longitudes que hay entre llantas (ancho ) se debe conocer las medidas de las llantas delanteras y traseras, para el diseño de la fosa el ancho que se va tomar en cuanta, sería la de las llantas traseras debido a que ahí la distancia en más corta debido a que por cada eje van montadas 2 llantas por cada extremo del eje y las distancias que hay entre ejes (largo) estas para saber que tan largo hay que diseñar la fosa para tener la distancia para poder recorrer casi todo el vehículo por debajo.
2.3.1 Medidas
1m
1m
1m
3m
Figura 2.2 Ancho de la fosa
figura 2.3 Espacio de trabajo
25
Las figuras 1.3 muestra el ancho de la estructura que corresponde a 3 metros, así como la distancia de 1 metro por cada losa que queda libre para que cada llanta de los extremos del vehículo se estacione correctamente, sin correr riesgos de caerse. La figura 1.4 muestra el espacio libre que va a quedar, suficiente para poder trabajar cómodamente debajo del vehículo, y no le causara problema para que las llantas del vehículo entren correctamente, el espacio de 1 metro se tomo como referencia las llantas traseras que son las que roban más espacios debido a que por cada extremo del eje se colocan 2 llantas. La longitud que muestra la figura 2.4 es la más indicada para tener una distancia para recorrer el vehículo por debajo (chasis) ya que los camiones y tractocamiones sobrepasan los 7 metros de distancia, pero las partes a que se le da mantenimiento se encuentran ubicadas sobre esa distancia.
6m
Figura 2.4 longitud de la fosa
Los espacios que hay de libertad para poder trabajar debajo de un camión o tracto camión varían dependiendo a las diferentes partes que están montadas en el chasis por eso la medida promedio que hay de espacio es de 60 cm entonces
26
estas medidas son importantes para poder diseñar la fosa, para que no quede alta y el mecánico tenga una altura adecuada para poder trabajar. En las figuras (2.5, 2.6) muestran la altura que hay ente el suelo y las partes como son el diferencial y la transmisión que cuando se requieren desmontarlas se hace demasiado complicado.
60cm 55cm
Figura 2.5 Diferencial (altura)
Figura 2.6 Transmisión (altura)
Por eso tomando en cuenta que las alturas promedios de espacio que hay entre el suelo y las partes del carro son de 60 cm, la altura de la fosa seria de 1.20 m tomando en cuenta que la medida promedio de los trabajadores son de 1.70 m entonces esta altura quedaría perfecta para poder dar un mantenimiento teniendo una buena libertad de movimiento de las manos para utilizar las h erramientas.
2.4 Cantidad de peso (kg) de carga En el taller de JOLTA los diferentes camiones y tractocamiones que asisten a recibir un mantenimiento varían mucho en sus dimensiones y pesos(kg) entonces para la realización de este diseño se fosa se debe tomar en cuenta los diferentes pesos de los camiones y tractocamiones, que nos ayudara a saber cuáles serán
27
los cálculos necesarios a realizar y los materiales más adecuados a utilizar para que el diseño de esta estructura sea capaz de soportar las grandes toneladas por ello se tiene que conocer cada uno de los diferentes pesos para ver cuál es el más pesado de todos y saber el peso máximo a soportar.
2.4.1 Características técnicas de camiones y tracto camiones
Mercedes Benz -Bóxer 60: El bóxer 60 son camiones utilizados en el área urbana y suburbana utilizados para el transporte de personas, es uno de los camiones más pesados entre los de su mismo modelo tales como el bóxer 50, el 40. El peso vehicular de este vehículo es de 4286 kg igual a 9500lb, el peso del vehículo engloba todas las partes del vehículo sin carga permitidas.
Figura 2.7 Merecedes Benz- Boxer 60
Freightliner –M2 35k (4x2):En los freightliner existen los modelos (M) entre ellos está también el M2 52k(6x4) que la diferencia de pesos que hay entre los dos no sobrepasa una tonelada, entonces no existe una diferencia
28
mayor entre ellos, estos tipos de camiones son utilizados comúnmente para transporte de carga en general en la ciudad en distancias cortas y medianas utilizados en empresas como la Coca-Cola, vendedores de agua, transporte de combustible etc., El peso varia un poco ya que estos carros vienen sin carrocería pero el tonelaje no supera las 2 toneladas, entonces ya con carrocería este carro pesaría un poco mas de 6 toneladas , por lo tanto su peso vehicular es de 4577kg es decir 10070lb.
Figura 2.8 Freightliner- M2 35k (4x2)
Freightliner-columbia 120: Este modelo de tractocamión son los más utilizados para cargas superior a las 50 toneladas gracias a su motor Cummins y Detroit Diesel con potencia de hasta 600 hp. para la construcción de la fosa estos serian uno de los pesos mas elevados en consideración al peso que va a soportar la estructura, estos camiones regularmente llegan al taller con la pura cabina y no con la carrocería así que la suma del peso de la carrocería no se va a contar.
29
Figura (2.9), (2.10) Pesos y dimensiones del Columbia 120
Figura 2.11 Dimensiones del Columbia 120 (acotaciones)
Freightliner – Cascadia: Este modelo de tractocamion se encuentran entre los más pesados , aunque su peso es menor al Columbia 120, estos tractocamiones son utilizados para cargas mayores a las 50 toneladas para
30
transportar a distancias largas, este vehículo llega al taller sin la carrocería así que el peso de la carrocería no se contaría.
Figura 2.12 Cascadia
Figura 2.13 Pesos (kg) de Cascadia
2.5 Mantenimientos donde aplica el diseño Los diferentes mantenimientos que se realizan en taller de JOLTA pueden exigir que en sus aplicaciones exijan a que tengan instalaciones adecuadas para que se hagan con mayor facilidad los servicios, entonces al tener una estructura de fosa los diferentes mantenimientos donde se tenga que trabajar debajo del camión o tractocamión no sea una dificultad. Entonces aquí se muestra una lista de los mantenimientos que se podrán realizar con mayor facilidad.
Cambio de aceite de un motor (ayuda para el retiro de aceite inservible)
Cambio de aceite de una transmisión (chequeo y cambio del aceite)
31
Cambio de aceite de un diferencial (chequeo y cambio de aceite)
Soldar cualquier parte del chasis (arco eléctrico) eléctrico)
Soldar cualquier parte del chasis (autógena)
Muelles ( ayuda al desmontaje y montaje para par a cambiar alguna pieza)
Desmontaje y montaje de un diferencial (mantenimiento)
Desmontaje y montaje de una transmisión (mantenimiento)
Engrasado en general( flechas, muelles, direccionales)
Sistema de frenos Ajuste de las tuercas utilizando pistolas de impacto.
Cambio de suspensiones neumáticas
Montaje y desmontaje de las flechas (mantenimiento)
Cambio de neumáticos (mantenimiento)
Inspecciones de los almacenes de aire y conductos En las siguientes imágenes se pueden mostrar algunos ejemplos de mantenimientos que pueden realizarse con mayor facilidad y sin necesidad de estar en posiciones inadecuadas
32
Figura 2.14 Engrasado (direccionales, flechas, muelles)
Figura 2.15 cambio de suspensiones neumáticas
2.6. Aplicación para Mejorar el tiempo de demora En los talleres siempre se debe buscar que los servicios que están ofreciendo al cliente busquen la forma más correcta de mejorar el tardado de tiempo de cada uno de los servicios. Para esto se tiene que hacer un plan estratégico que conlleva a reducir el tiempo, el plan se puede llevar a cabo primero observando que es lo que está afectando principalmente y que opone a que él los servicios se retrasen un poco. En JOLTA S.A DE C.V C.V el tiempo de de tardado de algunos mantenimientos mantenimientos se pueden mejorar al contar con las instalaciones adecuadas y lo que se busca
33
con el diseño de una fosa es que los mantenimientos donde se tenga que emplear esta estructura reduzca el tiempo de demora de mantenimiento.
2.6.1 Factores que afectan el tiempo de demora Espacio: En los diferentes servicios de mantenimiento los espacios requeridos para poder trabajar adecuadamente no son los correctos ya que debajo de los camiones te puedes encontrar con las diferentes partes ya sea como los tanques de aire, muelles, flechas, diferenciales, líneas de distribución de aire y energía eléctrica que provocan que los espacios sean más reducidos para los mecánicos haciendo complicado al momento de recurrir a tomar alguna herramienta, esto también puede conducir a que los mecánicos estén en posiciones forzadas y no puedan trabajar correctamente.
Figura 2.16 Espacios reducidos para realizar un mantenimiento correcto
Cantidad de luz: Un mantenimiento puede hacerse complicado si no se tiene una buena visibilidad de lo que se está haciendo para esto al estar trabajando debajo de un camión la cantidad de luz que entra no es la suficiente para que los
34
mecánicos observen con claridad lo que están haciendo y este factor también interviene en las demoras de los mantenimientos, las lámparas manuales que se ocupan son de lo mas incomodas en primera por que tienen que estarlas acomodando en cualquier parte y no siempre dan la cantidad de luz suficiente por las malas posiciones de colocación de la lámpara. Inmovilidad del cuerpo: Cuando un mecánico tiene que realizar algún mantenimiento debajo del camión se está expuesto a no puede tener una movilidad correcta de su cuerpo debido a los espacios reducidos haciendo que las labores se hagan demasiado complicadas.
La creación de una estructura de fosa ayudaría mucho para que los factores como el espacio, la poca cantidad de luz y la movilidad del cuerpo no sean barreras que estén retardando el tiempo que se tiene programado para dar un servicio ,el reducir el tiempo también ayuda a que la empresa se esté beneficiando directamente ya que lo que más comúnmente en JOLTA se compra son los servicios de mantenimiento de conservación y en estos mantenimientos por su realización nos exige que mayormente el técnico necesita estar debajo del camión o tractocamion así que sería una opción para reducir el tiempo.
2.6.2 Tabla de comparación de los tiempos empleados actuales con los futuros de algunos mantenimientos En la tabla se muestra el tiempo que se tarda un mecánico en hacer cada uno de algunos mantenimientos y el tiempo que se tardaría al tener una instalación de fosa. Nota: el tiempo que se tomo en cuenta fue basado mediante la experiencia que los mecánicos tienen.
35
Descripción de mantenimientos 1.- Engrasado en general (muelles, flechas, direccionales) 2.- Desmontaje de un diferencial (sin mantenimiento) 3.- montaje de un diferencial 4.- Ayuda al desmontaje de un muelle (sin mantenimiento) 5.- Ayuda al montaje de un muelle 6.- Cambio de suspensiones neumáticos
Comparativa de tiempos Minutos 60 50 40 30 20 10 0 1
2
3 ACTUALES
4
5
6 Mantenimiento
FUTUROS
Figura 2.17 Grafica comparativa
2.7 Evitar sobresfuerzos a causa de instalaciones inadecuadas Se define como sobreesfuerzo a las consecuencias de una exigencia fisiológica excesiva en el desarrollo de algún trabajo mecánico, los riesgos por cargar o hacer movimientos en lugares incómodos, excesivamente trae como consecuencia
36
lesiones demasiados graves en el trabajador. En los talleres de mecánica los sobreesfuerzos pueden ocurrir de muchas maneras a causa delos diferentes actividades de mantenimiento que se realizan y lo que se debe evitar es que un trabajador sufra lesiones por sobreesfuerzos.
2.7.1Características de las diferentes lesiones
Movimientos manuales: Son aquellos cuando requerimos de nuestras manos para poder apretar alguna objeto, manejar alguna herramienta, esto movimientos pueden causar lesiones en las muñecas de las manos o lesiones en los brazos y manos. Estos tipos de lesiones se pueden reflejadas cuando los mecánicos tienen que ajustar las tuercas de los muelles para poder realizar esta tarea se tiene que ocupar una herramienta llamada pistola de impacto (neumática) estas pistolas tienen un peso de mas de 4 kilos que por los espacios reducidos se hace difícil la manipulación para manejarla y esto puede provocar daños en la muñeca de la mano. Manipulación de cargas: Cuando se requiere manipular o sujetar una carga por 1 o varios trabajadores, el empuje, la colocación, la tracción o el desplazamiento objetos con demasiado peso, si la persona al momento de cargar no utiliza una posición correcta de su cuerpo le puede causar daños en la cadera y la espalda a causa de trabajar con maquinas y herramientas grandes. Se podrían mencionar un ejemplo, cuando se está montando un diferencial estas son piezas demasiados pesadas que no se pueden montar fácilmente y esto requiere de posturas muy forzadas y con el tiempo que se requiere para estarlo instalando se podría tener alguna lesión de espalda o cadera.
37
Posturas forzadas: Son las posiciones mantenidas en el trabajo y que no se encuentra la persona en una posición correcta o natural y que este cómoda para poder estar trabajando durante mucho tiempo. Las posiciones pueden ser el estar agachado, inclinado o forzando la cabeza. Los trabajos por posturas forzadas afectan generalmente los brazos y las piernas. En los talleres mecánicos pueden ser a causa de estar cambiando alguna pieza del carro que pueden ser causados por los espacios muy angostos en donde se está trabajando
Figura 2.18 Lesiones por malas posturas
Movimientos repetitivos: Se refiere cuando los movimientos son continuos y está provocando fatiga muscular, sobrecarga y dolor y por último se sufre una lesión. Estos movimientos los podemos encontrar regularmente en lugares donde se dedican a montajes de piezas ,pero en los talleres de mecánica pueden ser localizados cuando con frecuencia se están hacen las mismos trabajos diariamente en el caso cuando se están
38
cambiando piezas todo el día y al permanecer en una misma postura inadecuada puede causar una lesión al trabajador.
2.8 Evitar accidentes La mayoría de los accidentes que se observan cada día en los talleres de mecánica muchos son provenientes por el uso de herramientas manuales , el uso de maquinas-herramientas, herramientas de corte , utilización de soldadura, al usar estas herramientas los trabajadores a veces nos toman las medidas correctas para utilización de dichas herramientas. Pero a veces las condiciones demasiadas incorrectas en el diseño de las estructuras en las que se encuentran trabajando les hace imposible que ellos trabajen con una correcta seguridad, esto nos lleva a que se tiene que tener unas correctas instalaciones si queremos que los trabajadores no estén propensos a que puedan sufrir algún accidente. Para poder prevenir accidentes se tiene que hacer un estudio donde se identifiquen los posibles riesgos que pueden ocurrir y así buscar las estrategias mas mejores para poder erradicar con ellas. Los accidentes son causas demasiados graves cuando a causa de esto se pierde la vida de una persona y para evitar esto se tiene que hacer uso de hacer mejores condiciones de trabajo para los empleados. Los posibles accidentes que se pueden presentar al realizar trabajos de mantenimiento donde se tenga que estar trabajando debajo de un camión o tractocamion se hacen demasiadas complicadas a causa de que la falta de cantidad de luz y espacio requerido que el mecánico necesita para poder trabajar cómodamente sin necesidad de que pueda sufrir algún accidente. Las diferentes actividades de mantenimiento que se realizan debajo de una unidad puede variar el tipo de accidente que esta propenso a tener un mecánico estos pueden ser algunos como golpes, que pueden ocurrir cuando los mecánicos están trabajando pero debido a las malas condiciones los riesgos de golpearse con alguna parte de
39
camión a veces puede ser inevitable ya al estar debajo del camión o tractocamion los mecánicos quedan demasiados pegados a las partes mecánicas o también que se pueda golpear con una herramienta que esté utilizando ya sea como una llave o herramientas de difícil manipulación como marros. Las cortaduras también pueden ser causadas debido a los espacios reducidos y la poca cantidad de luz que hay debajo de un camión, ya que por no tener una correcta visibilidad de lo que se está haciendo el mecánico puede cortarse con alguna herramienta que este ocupando, las quemaduras que pueden sufrir los mecánicos a causa de que en algunos mantenimientos a veces es necesario la utilización del equipo de oxicorte porque algunas piezas que se quieren cambiar a veces necesitan de algún calentamiento para poder quitarlas fácilmente o se va soldar alguna parte del chasis ya sea con soldadura autógena o con soldadura de arco eléctrico.
Figura 2.19 La reducción de espacios puede ser causa de accidentes
Los accidentes son acciones que siempre están propensos en todos los trabajadores que laboran en una empresa, esto nos lleva a que siempre hay que tener en cada empresa una correcta infraestructura y observar los posibles riesgos a que están propensos los trabajadores para poder brindarles seguridad a los empleados.
40
CAPITULO III DISEÑO 3.1 Simbología En este capítulo se comprenderá en la realización de los cálculos necesarios para poder diseñar una fosa que soporte las cargas transmitidas por camiones y tractocamiones y su peso estructural. Az= Longitud de la zapata (b)= Base (d)= Peralte efectivo (dv) Diámetro de la varilla de estribo o varilla de refuerzo. (E)= Espesor del muro (F”c)= Resistencia de compresión del concreto
(Fy)= Resistencia de fluencia de las varillas (H)= Altura (h) = Peralte (L)= Longitud (p)= Peso en Toneladas (PT)= El doble de la suma de los perímetros de cada lado de la losa (Rt)= Resistencia del suelo en Ton/m2 (s)= Separación de los estribos en el la zona de confinamiento. (S)= Separación de los estribos en el área central (V)= Vuelo de la zapata colindante (Zdc)= Zona de confinamiento
41
3.2 Resistencia del suelo El terreno es el lugar donde se va a hacer la construcción y para ello se tiene que saber si el lugar donde se quiere cimentar, que será el soporte de la fosa es el adecuado, ya que en el suelo es un lugar de partículas minerales en distintos tamaños y está compuesto con propiedades especificas y cantidad de cargas diferentes a soportar a lo que se define como el parámetro de resistencia del suelo. La resistencia del suelo se mide en valores de toneladas (Ton/m2) es decir que cuantas toneladas puede soportar el suelo por metro cuadrado. Las características de los suelos pueden ser de varias formas en cuanto a los componentes que lo integran como son: suaves y rocosos. A continuación se presenta 2 tablas comparativas de los diferentes tipos de terrenos y su resistencia.
Terrenos suaves
Resistencia Ton/m2
Gravas y arenas mezcladas con arcilla seca
40 a 60
Arcilla seca en capas gruesas
Hata 40
Arcilla medianamente seca en capas gruesas
Hasta 30
Arcillas blandas
10 a 15
Arena compacta, conglutinada, compacta
Hasta 40
Arena limpia y seca, en sus lechos naturales y compactos
Hasta 20
Tierra firme y seca, en sus lechos naturales
Hasta 4
Terrenos de aluvión
5 a 15
Los terrenos del valle de mexico
2a5
Tabla 1Terrenos rocosos
42
Terrenos Rocosos
Resistencia Ton/m2
Roca granítica
Hasta 300
Piedra caliza, en lechos compactos
Hasta 250
Piedra arsénica, en lechos compactos
Hasta 200
Roca blanda o exquisitos
80 a 100
Gravas y arenas compactas
60 a 100
Gravas, secas gruesas, compactas
Hasta 60
Tabla 2 Terrenos suaves
Haciendo un pequeño estudio del terreno en donde está instalado el taller de JOLTA S,A DE C.V por estar ubicado un poco distanciado de la playa de Coatzacoalcos Veracruz, el terreno que presenta en ese lugar es derivado a un suelo entre arenoso con arcilla, y esto presenta que se encuentra dentro de la resistencias de la tabla de arriba y debido a esto nos muestra que la resistencia del suelo de ese lugar soporta esta desde hasta 60 toneladas/m2 como máximo hasta 20 toneladas/m2 como mínimo. Nuestra fosa ocupara una carga de 12 toneladas como máximo, entonces repartido en la cimentación nos tendremos problemas alguno por sobrecarga porque la cimentación ocupara mas del 25% del área de la fosa esto es mas de 8m del área de la fosa en planta. Con estas características podemos saber cual es la cimentación que se va a utilizar para que nuestro diseño no sufra esfuerzos en la zapatas, columnas, castillos, trabes y la losa debido a una incorrecta cimentación.
43
3.3 Tipos de suelos Para saber qué tipo de cimentación se debe utilizar se debe conocer los tipos de suelos y sus comportamientos.
Suelo blando: este suelo se identifica cuando se escavar utilizando una pala no hay necesidad de hacer uso de fuerza con el pie y lo recomendable es utilizar losa de cimentación.
Suelo semi-blando: este se identifica cuando se va escavar utilizando una pala y la necesidad de utilizar la fuerza de un pie y el suelo por lo general es de arcilla y barro suave. La cimentación recomendable para este tipo de suelo es utilizar zapata corrida o zapatas aisladas.
Suelo duro: este tipo de suelo se reconoce fácilmente por la necesidad de utilizar picos o taladros hidroneumáticos para poder realizar una excavación por el alto grado de dureza del suelo. El material que se puede presentar seria arena muy compacta o suelo rocosos, la cimentación recomendada seria utilizando zapatas corridas o aisladas.
3.4 Cimentación recomendada Ya teniendo en conocimiento las características de los diferentes tipos de suelos podremos saber cual va hacer la cimentación que se va utilizar, en este caso la cimentación que utilizara será mediante zapatas aisladas, debido a que el suelo en donde se va a construir se presenta entre los semi-blandos ya que contiene materiales de arena y arcillas lo que lo hace que no sea un terreno blando.
44
Zapatas aislada: la zapata aislada es la que está conformada por un plano horizontal en la parte inferior con refuerzos de varillas y con un dado en la parte superior conformada por estribos de varillas y varillas corridas que será el encargado de soportar la cargas de las columnas o castillos, estos pueden presentarse en dos tipos zapatas aislada central o zapatas aisladas colindantes. Pero debido a que el diseño de la fosa será que tenga refuerzos para soportar grandes cargas transmitidas al suelo para la cimentación se utilizara trabes de ligas que ayudaran a que la zapatas no sufren todas las cargas transmitidas de las columnas y castillos. (Figura 3.1)
Figura 3.1 Zapatas aisladas y zapatas colindantes
3.5 Cantidad de peso de los elementos de la fosa En la siguiente tabla se presentan los diferentes elementos de la fosa así como su volumen en cm3 y su peso en kg, tomando como referencia de que 1m3 de concreto con armado pesa alrededor de 2400kg. Elementos / cantidad
Volumen individual
Peso (kg)
Trabe de ligas / 6
225,000cm3
3,240
45
Trabe /10
225,000cm3
5,400
Columnas /6
100,000cm3
1,440
Castillos /6
24,750cm3
3,55.2
Losa/2
600,000cm3
2,880
Zapata aislada /6
240,000cm3
3,456
Zapata colindante/6
84,375cm3
1,215
Otros elementos
4,000
Vehículo más pesado
8,000 total
29,986 kg
Tabla 3 Cantidad de peso de los elementos de la fosa
En la tabla se muestran un elemento indicado como (otros) estos corresponden a los elementos restantes como el piso inferior, los muros de ladrillos y las escaleras, debido a que estos elementos no necesitan de un diseño en concreto y elementos con menos carga. El diseño quedara elaborado para que pueda resistir mas carga aumentando las dimensiones de los elementos como aumentando la base de las zapatas, el peralte y reforzándolos en mayor cantidad.
3.6 Requerimientos para el diseño de los elementos 3.6.1Requerimientos de la zapata asilada (cimentación) Para la elaboración de la zapatas se tiene que considerar algunos aspectos técnicos de construcción tomando en cuenta que las zapatas aisladas están expuestas a recibir cargas puntales transmitidas por las columnas o castillos los aspectos a considerar serian:
El peralte mínimo de la cimentación será de 60cm (profundidad)
46
En los casos de que la parte superior de la zapata quede debajo de la superficie del terreno se debe aplicar una sobrecarga 1.6ton/m3 ejercida por el suelo.
El área mínima de apoyo de la zapata será mínimo de .60m x .60cm.
Utilizar la fórmula
La base o longitud (Az) mínima de la zapata será de 0.65m (figura 3.4).
la variable (L) se encuentra restando la longitud Az ÷ base del dado.
para poder encontrar el peralte (h) de la zapata se utiliza la formula
( Az) p Rt
para encontrar la longitud de la zapata.
2
(h) 8.32 p( L) Az
El dado para recibir el apoyo debe sobresalir 5cm década paño de columna o castillo.
La cimentación se desplantara sobre una plantilla de concreto de .05m de espesor con una resistencia de compresión de 100kg/cm2.
Refuerzos de varillas para el emparrillado y estribos utilizando varillas con resistencia de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2.
En la siguiente figura se presentan la ubicación de datos de la zapata aislada
47
Figura 3.2 Ubicación de datos de la zapata aislada
3.6.2 Requerimientos de zapatas colindante (cimentación) Para la elaboración de las zapatas aisladas colindantes se tiene que considerar algunos aspectos técnicos de construcción tomando en cuenta que las zapatas colindantes están expuestas a recibir cargas puntales transmitidas por las columnas o castillos los aspectos a considerar serian: Algunas condiciones para el diseño de la zapata serian:
El peralte mínimo de la cimentación será de 60cm.
Para encontrar el ancho (b) o sea la longitud se utiliza la formula
Para encontrar el vuelo (V) se utiliza la formula (v)= b – 30cm .
La corona del dado tendrá una dimensión mínima de 30cm.
(b) p Rt
48
La cimentación se desplantara sobre una plantilla de concreto hidráulico de una resistencia de f”c= 100kg/cm2.
Refuerzos de varilla colocando un emparrillado en la parte inferior de la zapata.
Refuerzo del dado de la zapata con varillas corridas con resistencia de fluencia (Fy)= 4200kg/cm2
En la siguiente tabla se muestra algunos ejemplos de dimensiones de zapatas colindantes.
ZAPATA COLINDANTE Peso (p)
Base (b)
Vuelo (v)
Peralte (h)
1.0ton/m
65cm
35cm
60cm
1.5ton/m
65cm
35cm
60cm
2.0ton/m
65cm
35cm
65cm
2.5ton/m
70cm
40cm
80cm
3.0ton/m
85cm
55cm
100cm
3.5ton/m
100cm
70cm
120cm
4.0ton/m
115cm
85cm
145cm
Tabla 4 Dimensiones de zapatas colindantes
3.6.3 Requerimientos trabe de ligas (cimentación) Las trabes de ligas serán empleadas para reforzar la cimentación están tienen que ir empotradas en las zapatas colindantes debido a que estas zapatas para este diseño son menos complejas en sus estructuras necesitando de refuerzos para:
49
soportar las cargas transmitidas de los castillos en este caso.
Restringe momentos horizontales de la cimentación.
Se diseñara para absorber momentos de asentamientos diferenciales, debido a las cargas que se transmiten de los castillos para evitar que uno se hunda más que el otro.
Proporcionara apoyo a los muros de ladrillos transmitiendo las cargas alas zapatas.
Para poder saber el peralte (h) de la trabe se calcula dividiendo la longitud (L) de la trabe entre 10 que seria (h)= L/10.
Encontrar la base de la trabe de liga se tiene que dividir el peralte entre 2 que seria (b)=h÷2.
Se reforzara la zona de confinamiento que se calcula multiplicando el tamaño del peralte (h) x 2 con estribos cerrados utilizando el mismo procedimiento que el de la s trabes.
Para el relleno de la estructura se utilizara concreto hidráulico con resistencia de compresión (F”c) de 250kg/cm2 .
En la siguiente tabla
se muestra algunos ejemplos de dimensiones de trabes de
liga.
50
TRABES DE LIGA Distancia (L)
Peralte (h)
Ancho (b)
As minimo
5.0m
50.0cm
20.0cm
2.5cm2
5.5m
55.0cm
20.0cm
2.7cm2
6.0m
60.0cm
20.0cm
2.8cm2
6.5m
65.0cm
25.0cm
3.8cm2
7.0m
70.0cm
25.0cm
4.2cm2
7.5m
75.0cm
25.0cm
4.5cm2
8.0m
80.0cm 30.0cm Tabla 5 Dimensiones de trabes de liga
5.7cm2
3.6.4 Requerimientos para las Columnas Las columnas son elementos que van sujetos alas zapatas aisladas, estos elementos son los que recibirán la mayor carga. A continuación se muestran algunas condiciones para su diseño:
La zona de confinamiento (Zdc) resultante se encontrara con la sig. operación (h ÷ 6) altura de la columna dividida entre 6, la resultante será la longitud que se reforzara en cada extremo de la columna.
La columna no debe ser menor a 3 veces su peralte (h).
Los estribos de refuerzo en la zona de confinamiento (s) deben estar colocados a una separación de 13 veces la longitud de las varillas longitudinales.
51
Colocación de estribos de refuerzo en zona central ocupando distancias entre ellos de 48 x dv (diámetro de la varilla de estribo).
Las varillas longitudinales deben ocupar de 1% al 6% del área de la columna.
Relleno utilizando concreto hidráulico con resistencia de compresión de f”c= 250kg/cm2.
3.7.5 Requerimientos para los castillos Es un elemento que trabaja en conjunto con las zapatas colindantes y el muro, transmitiendo las cargas alas zapatas, pero que trabaja como apoyo para el muro de mampostería. Localizándose en:
El extremo del muro cuando la distancia al castillo anterior sea igual o mayor a ¼ de la altura del muro.
Todas las intersecciones del muro.
En los extremos del muro independientemente de su longitud .
Condiciones a cumplir:
El espaciamiento entre muro será 20 x E (E= espesor de muro) esto sería el espesor prácticamente del ladrillo de mampostería que se va a ocupar. Observar la tabla siguiente se muestra algunos ejemplos de espaciamiento entre castillos.
52
CASTILLOS Espesor del muro
Espaciamiento
10cm
200cm
14cm
280cm
21cm
420cm
28cm
560cm
35cm
700cm
Tabla 6 Espaciamiento entre castillos
3.6.6 Requerimientos para las Trabes Las trabes son estructuras que trabajan en conjunto con las columnas en donde van empotradas, su diseño debe ser el adecuado para evitar los esfuerzos deflexión transmitidos por las cargas. En algunas ocasiones su peralte no es el mismo en toda la trabe con objetivo a que incrementen su sección transversal para tener mayor rigidez y absorber con mayor precisión los mementos de flexión. Algunas condiciones para diseñar la trabe:
La longitud máxima de una trabe debe ser de 3 metros. Solo para este tipo de diseño.
Para poder encontrar el peralte (h) de la trabe se tiene que dividir la longitud que va a tener entre 10, quedando (h)= (L ÷ 10).
El base mínima se encuentra utilizando la formula (b)=( h ÷ 2) tomando en cuenta que la base mínima de una trabe debe ser de 20cm.
53
Figura 3.3 Localización de la base y peralte de una trabe
3.6.6.1 zonas de confinamiento en trabes Las trabes están propensas a que sufran esfuerzos debidos por la flexión y esto se tiene que contrarrestar con la colocación de estribos de refuerzo en ambos extremos que están expuestos a la flexión. Estos estribos serán colocados a una longitud que será la misma al doble del peralte de la trabe (2h) que sería la altura que tiene la trabe, el primer estribo debe ser colocado a no más de 5 cm del paño de apoyo de la trabe en este caso será la columna o castillo. El espaciamiento del estribo debe ser mayor a d ÷ 4 y menor a 100mm donde es (d) es el peralte efectivo del elemento de flexión, ya fuera de la zonas de confinamiento la distancia que deben tener los estribos serán de d ÷ 2 Los cálculos que se utilizan para poder realizar una trabe son los mismos que se utilizan para una trabe de liga, se ocupan casi las mismas formulas y los mas mismas normas como son la colocación de los estribos, cálculos de zonas de confinamiento, peralte de la trabe, etc.
54
Figura 3.4 Zona de confinamiento en trabes
3.6.7 Requerimientos para la Losa La losa es un elemento de sistema de piso que está conformado por una cubierta, utilizado como último elemento para poder cerrar una construcción. Para poder diseñar una losa se tiene que seguir las condiciones.
La separación máxima de varillas de refuerzo será de (3h), esto significa que la separación que tendrá cada varilla será máximo a 3 veces el peralte de la losa o no debe ser mayor a 30cm.
El peralte de la losa calculara utilizando la formula de (h)= PT ÷ 180 donde PT =(el doble de la suma de los perímetros de cada lado de la losa) y 180
es una constante. El resultado se considera en cm. En la tabla siguiente se muestran ejemplos de peraltes (h) de losas.
55
LOSAS MACIZAS DE CONCRETO Trablero de losa
Peralte total (h)
2x2m
8cm
3x3m
8cm
4x4m
8cm
5x5m
11cm
6x6m
13cm
7x7m Tabla 7 Peraltes de losas
15cm
3.6.8 Requerimientos de Muro de ladrillos Los muros son elementos en su mayoría estructurales que proveen ala construcción resistencia a esfuerzos verticales, horizontales y su combinación en esfuerzos de torsión, trabajando en conjunto con los castillos y trabes. Pero para este diseño su empleo nada más será necesario para cerrar la estructura por debajo de la fosa debiendo de cumplir con los siguientes requisitos para su diseño.
Deben estar reforzados perimetralmente por castillos y trabes en este caso.
Como estarán dentro de un marco de columnas y trabes la unión entre el marco y el muro evitara que no se volteara.
Debe contar con espesor mínimo el muro teniendo que ser no menor de la distancia que existe entre castillos o columnas (L ÷ 25 ) o calculando la altura del muro (H ÷ 30).
Para el pegado de las piezas de ladrillos se tendrá que ocupar mortero.
56
3.6.9 Condiciones para las varillas de refuerzo Las varillas de refuerzo o comúnmente conocidas como varillas corridas deben consistir de varillas corrugadas con resistencia a la fluencia (Fy) no menor a 4200kg/cm2 de acuerdo con la normas NMX-B-294-1986 y NMX-C-407-ONNCCE2001.
3.6.10 Condiciones para las varillas para estribos y bastones Para la elaboración de los estribos de la s trabes de ligas, trabes y columnas se utilizaran varillas corrugadas con una resistencia ala fluencia (Fy) no menor a 4200kg/cm2 de acuerdo con las normas NMX-B-294-1986 y NMX-C-407ONNCCE-2001. Para el doblado de los estribos deben cumplir los requerimientos adecuados para dobleces a 90° se debe dejar una tolerancia de 6dv(diámetro de la varilla) para varillas del numero 5 y menores, para un doblez de ángulo de 135° se debe dejar tolerancia de 6dv (diámetro de la varilla) para varillas del numero 8 y menores. Para el doblez de las esquinas de los estribos deben ser de 90° (figura 3.5) y para la última esquina debe rematar con un ángulo de 135° (figura 3.11)
Figura 3.5 Doblado de los estribos de refuerzo.
57
3.7 Funciones y diseño de cada elemento 3.7.1 Zapata aislada (proceso de cimentación) Las zapatas son aquellas encargadas de soportar un castillo o columna en la parte superior, ya que en ella estará empotrada este elemento con el dado de la zapata, que tendrá en función principal de transmitir las cargas totales que se transmiten de las columnas o castillos incluyendo su propio peso, sobre el área de terreno para que los esfuerzos transmitidos estén dentro de los límites permitidos para el suelo que los va a soportar. Para la elaboración de la zapata aislada y colindantes se utilizan lo siguiente: 1.-Para diseñar las zapatas aisladas se tiene que tomar en cuenta los pesos que van a estar soportando, así como las resistencia del suelo. 2.- Para poder saber cual será longitud (Az) que será la base se utiliza la formula ( Az )
p Rt
Donde (p)= peso total de la carga Rt = resistencia del suelo en Ton/m2 Az 30Ton 60Ton / m2
Quedando el resultado
Az .70m
La base será de 0.70m esto significa que esta por demás de lo del reglamento por eso le aumentaremos la longitud de la base hasta .80m. 3.- El peralte total (h) de la zapata se encuentra utilizando la formula 2
h
8.32 p ( L ) Az
h
8.32 30Ton (0.20 m )
2
0.50
58
Primero se hace la operación de adentro y el resultado se extrae su raíz cuadrada y por último se multiplica por la variable 8.32. El valor de Az se toma del resultado anterior pero sin la raíz cuadrada. h 30ton(.20m) h
2
0.5 2.4
2.4
h 1.54 h 8.32 1.54 12.81
El resultado se tiene que aumentar el recubrimiento que será de 3cm quedando el resultado de 16cm, pero para que tenga un mayor resistencia de carga le daremos un peralte de 30cm. 4.- El peralte de profundidad de cimentación de la zapata será como recomendación mínima de .60m. 5.- Se trazara la zapata por medio del teorema de Pitágoras para que todos los lados queden perfectamente perpendiculares, consistiendo en medir con regla sus lados en uno debe medir 30cm del otro costado 40cm y la diagonal que se forma debe medir 50cm. 6.- se hace la colocación de una plantilla de concreto con una resistencia de compresión de f”c= 100kg/cm2 y un espesor de 5cm sin armado con el objeto de
evitar que se deteriore el suelo que ya está preparado y compactado evitando que la lluvia lo modifique la estructura del terreno. (Figura 3.6) 7.- colocación del escantillón de mortero teniendo como función de que la parrilla inferior tenga una separación con la plantilla de concreto. (Figura 3.6)
59
8.- Se realiza la colocación de la varilla inferior (parrilla) de la zapata con una resistencia FY= 4200kg/cm2 colocando 3 varillas de 3/8 de forma vertical y horizontalmente por cada lado con espaciamiento de 20cm entre cada varilla. La varilla debe tener un doblez en los extremos para garantizar la adherencia y anclaje. (Figura 3.6) . 9.-Armado
del dado de la zapata para la columna, utilizando estribos con
dobleces en sus esquinas de 90° y en la última esquina con un doblez de 135°,con varilla de 3/8 dejando la longitud de anclado del dado hacia los vértices de la zapata. 10.- Colocación de las varillas longitudinales de refuerzo del dado de la zapata aislada, utilizando varilla de 3/8 y colocándose el dado y por último el dado se amarra con alambre recocido a la varilla de la parilla de la zapata. 11.- Se procederá al relleno de concreto hidráulico ya teniendo armado toda la estructura de la zapata utilizando concreto de F”c= 250 kg/cm2
Figura 3.6 Diseño de la zapata aislada
60
3.7.2 Zapatas colindante (proceso de cimentación) Las zapatas colindantes son de igual manera las encargadas de soportar un castillo o columna en la parte superior, ya que en ella estará empotrada este elemento con el dado de la zapata, que tendrá en función principal de transmitir las cargas totales que se transmiten de las columnas o castillos incluyendo su propio peso, sobre el área de terreno para que los esfuerzos transmitidos estén dentro de los límites permitidos para el suelo que los va a soportar. Para realizar el diseño de la zapata colindante se utilizaran lo siguiente: 1.-para diseñar las zapatas aisladas se tiene que tomar en cuenta los pesos que van a estar soportando, así como las resistencia del suelo. 2.- Para encontrar el ancho (b) de la zapata o sea la longitud se utilizara la formula: (b) p Rt
Donde (p)= peso de la carga total en toneladas ( Rt)= resistencia del suelo en ton/m2 Quedando: (b) 30toneladas
60toneladas / m
2
0.5m
3.- Se encontrara el vuelo (v) que se localiza restando la ancho de la zapata menos la longitud del dado considerando un dado para este diseño de .25m. Utilizando la formula (v) b .30m Quedando el resultado:
(v) 0.5m .30m .20m
Pero para que tenga un mayor reforzamiento le daremos una tolerancia de 5cm quedando el vuelo de .25m
61
4.-Para encontrar el peralte (h) de la zapata se tomara en consideración la misma medida del vuelo (v) quedan el peralte de .25m 5.-El peralte de profundidad para la cimentación será c omo mínimo de .60m 6.-Trazo de la zapata por medio del teorema de Pitágoras para que todos los lados queden perfectamente perpendiculares, consistiendo en medir con regla sus lados en uno debe medir 30cm del otro costado 40cm y la diagonal que se forma debe medir 50cm. 7.-Se hace la colocación de una plantilla de concreto con una resistencia de compresión de f”c= 100kg/cm2 y un espe sor de 5cm sin armado con el objeto de
evitar que se deteriore el suelo que ya esta preparado y compactado evitando que la lluvia lo modifique la estructura del terreno. (Figura 3.7) 8.- Se realiza la colocación de la varilla inferior (parrilla) de la zapata con una resistencia FY= 4200kg/cm2 utilizando varillas de 3/8 colocando 4 varillas verticales como horizontales. La varilla debe tener un doblez en los extremos para garantizar la adherencia y anclaje. (Figura 3.7) 9.-Armado de la varilla del dado de la zapata para la columna, con sus respectivos estribos de varilla de 3/8 con resistencia de Fy= 4200kg/cm2 con dobleces en sus esquinas de 90° y el la ultima rematando con un doblez de 135°, dejando la longitud de anclado del dado hacia los vértices de la zapata. 10.-Colocacion de la varillas longitudinales del dado utilizando varilla de 3/8 con resistencia Fy= 4200kg/cm2, por último se tiene que anclar el dado con la parrilla inferior de la zapata, amarrándolo con alambre recocido.
62
11.- Se procederá al relleno de concreto hidráulico ya teniendo armado toda la estructura de la zapata utilizando concreto de F”c= 250 kg/cm2
Figura 3.7 Diseño de la zapata colindante
3.7.3 trabe de ligas (proceso de cimentación) Las trabes de ligas serán utilizadas para el proceso de cimentación estos elementos serán de utilidad para las zapatas ya que estas van unidas a ellas como refuerzos, para soportar las cargas transmitidas de las zapatas al suelo, Evitando los asentamientos diferenciales de los castillos para que no ocurra que uno se hunda más que el otro. Para el proceso de armado de las trabes de ligas es parecido al de una trabe normal y se utilizan los siguientes pasos.
63
1.- Se encontrara el peralte (h) dela trabe de liga utilizando la formula (L/10) Quedando el resultado (h)=3m/10= .30m.
2.- Así como se encontrara la base de la trabe de liga utilizando la formula (h÷2) Quedando (b)= .30m÷2 = .15m. Pero como la base mínima debe ser de .20m le daremos una base de .25cm
Figura 3.8 Peralte y base de la trabe de liga
3.- Se encontrara la zona de confinamiento (zdc) utilizando la formula (h x 2) Zdc= .30m x 2= .60m
Pero para que haya mayor refuerzo le aumentaremos .15m.Quedando la zona de confinamiento de .75m 4.- El espaciamiento (s) por cada estribo en la zona de confinamiento debe ser mayor a (s)= d ÷ 4, donde (d) también se representa como el peralte, o no mayor a 8 veces el diámetro (dv) de la varilla longitudinal. Utilizando la formula quedaría: (s)=.30cm ÷ 4 = 7.5cm.
Utilizando la otra fórmula quedaría (s)= ½” x 8 = 10cm
64
Entonces el espaciamiento quedaría de 9cm quedando ni menor de 7.5 ni mayor de 10cm. 5.- Para encontrar el espaciamiento (S) de los estribos en la zona central se utilizo la formula (S)= d ÷ 2 (S)=30 ÷ 2= 15cm
Por lo tanto como se aumento la zona de confinamiento le daremos una demasía de 3cm quedando de 18cm el espaciamiento . 6.- Se procederá a la colocación de las varillas corridas de ½ pulgada con resistencia de 4200kg/cm2 que serán las que nos darán la longitud del arme de la trabe. 7.- Colocación de estribos de refuerzo con medida de ¼ de pulgada en la zona de confinamiento que sería el doble o más del tamaño del peralte (H*2) de la trabe de liga para evitar el esfuerzo por flexión, las varillas tendrán una resistencia de 4200kg/cm2 colocadas a una distancia de 9cm utilizando esta medida ya que es mayor a d/4 y menor a dv*8. 8.- Colocación de estribos de ¼ de pulgada con una resistencia de 4200kg/cm2 a una distancia de 18cm, estos estribos serán colocados ocupando el espacio restante por cubrir en la trabe de liga. No se ocupara el espaciamiento del cálculo debido a que se aumento la distancia de la zona confinamiento. 9.-Se amarra la trabe de liga ala zapata para que queden unidas para cuando se rellenen con concreto hidráulico están queden unidas en un solo cimiento. 10.-Se procederá al relleno de las trabes de ligas utilizando concreto hidráulico con resistencia de compresión de f”c=250kg/cm2.
65
Figura 3.9 Diseño de la trabe de liga
3.7.4 Cimentación final La cimentación contara con los elementos tales como las zapatas aisladas, zapatas colindantes y las trabes de ligas trabajando en conjunto como método principal para que la construcción tenga un soporte adecuado que resista el peso propio de la fosa así como las cargas externas que serian la de camiones y tractocammiones que ejercerán fuerzas axiales que se transmitirán hacia las zapatas y trabes de liga y al suelo.
3.7.5 Columnas Las columnas son los elementos que van sujetos a los dados de las zapatas, este elemento tiene que ser construido a una altura de por lo menos 3 veces de su dimensión lateral, para ser utilizado para soportar cargas de compresión. Para la construcción de la columna se utilizaran las siguientes recomendaciones
66
1.- La- columna no debe ser menor a tres veces del ancho en este caso será de 1.10m 2.-La construcción de la columna será con dimensiones de 30cm x 30cm utilizando varillas longitudinales de ½ pulgada con una resistencia de 4200kg/cm2, colocados en cada esquina de la columna dejando un espaciado de 3cm por lado para el relleno de concreto hidráulico. Las varillas de refuerzo longitudinales deben de abarcar por lo menos el 1% o hasta el 6% del área total de la columna, debido a esto se utilizara varilla de ½ pulgada (figura 3.11)
Figura 3.10 Corte de frente de la columna
3.-Se encontrara la zona de confinamiento utilizando la formula zdc= (H ÷ 6) Donde: H= la altura de la columna, entonces quedaría: Zdc=1.10m ÷ 6= 18cm.
esta distancia es la que se reforzara en cada extremo. Pero para un mayor reforzamiento le aumentaremos a 30cm por cada extremo. 4.-Para encontrar el espaciamiento(s) de los estribos en la zona de confinamiento será utilizando la formula ( dv x 6) donde dv(diámetro de la varilla longitudinal). O mayor a 100mm.
67
Quedaría: (s)= ½” x 6= 76.2mm Pero nosotros daremos un espaciamiento de 9cm debido a que no es menor a 6 veces el diámetro de la varilla longitudinal ni mayor de 10cm. 5. Encontrar el espaciamiento (S) de la colocación de los estribos en la zona central debe ser menor al resultado utilizando la formula S=48*dv (diámetro de la varilla de estribo) Quedaría: (S)=48 x 6.3mm= 302.4mm = 30cm 6.- Se colocaran estribos de refuerzo utilizando varilla de ¼” a una distancia que no sea mayor a 100mm o menor a ( dv x6) donde dv (diámetro de las varillas longitudinales). Entonces en el diseño de la columna se colocaran a una distancia de 9cm colocados en los extremos ocupando una distancia mayoral del resultado que nos daba .30m. Los estribos de la columna deben ser cerrados de una sola pieza con dobleces de 90° en cada esquina y en la última rematar con un doblez de 135°. 7.- Colocación de estribos de refuerzo de varilla de ¼ ” con una resistencia de 4200kg/cm2 en la zona central de la trabe, en el espacio que queda libre ocupando una distancia entre estribos de b max/2 ( medida de un lado de la trabe) que sería una distancia de 15cm, o menor que ( 48 x dv) (diámetro de la varilla de estribo) y tomando en cuenta que la zona de confinamiento se aumento de 18cm a 30cm la distancia de espaciamiento de los estribos será de 18cm. Los estribos deben ser cerrados de una sola pieza con dobleces de 90° y en una de sus esquinas debe rematar con dobleces de 135°. 8.- Para el termino de la columna se debe rellenar con concreto hidráulico con resistencia de compresión f”c= 250kg/cm2 con un espaciado de relleno entre la
dimensión de la columna de 3cm x lado.
68
3.7.6 Castillos Los castillos son elementos que trabajan de igual forma que las columnas ya que son encargados de transmitir las cargas a las zapatas colindantes, pero para este diseño no será necesario diseñarlas debido a que se tomara en cuenta un castillo de fabrica. Pero se tomara en cuenta los elementos que trabajan en conjunto. 1.- La zapata colindante será diseñada para poder soportar las cargas transmitidas y quedar correctamente empotrada con el castillo. 2.- Tendrá un reforzamiento debido a el empleo de trabes de liga que trabajaran para evitar los asentamientos diferenciales evitando que un castillo se hunda más que el otro. 3.-Trabajara en conjunto con el muro de mampostería que tendrá un espesor igual alas dimensión del castillo. Que ayudaran también a evitar esfuerzos horizontales y verticales. 4.- El castillo que se empleara será de 15cm x 15cm 4.- El espaciamiento entre muro será 20 x E (E= espesor de muro) Quedando: Espaciamiento= 20 x 15cm = 300cm = 3m
69
3.7.7 Trabes Las trabes y en el proceso de la construcción de la fosa trabajan en conjunto con los castillos y las columnas teniendo que ir empotradas con ellas para evitar los esfuerzos debido a las cargas transmitidas. Estos esfuerzos son ocasionados por las flexiones Para el diseño de la trabe se utiliza el siguiente proceso: 1.- se encontrara el peralte (h) de la trabe utilizando la formula (L/10) que seria (h)=3m/10= .30m
2.- Se encontrara la base (b) de la trabe con la formula (h/2). Quedando (b)= .30m/2= .15m Pero por norma la base mínima debe ser de .20m quedando así para mayor reforzamiento de .25m
Figura 3.11 Peralte y base de la trabe
3.- se encontrara la zona de confinamiento (zdc) utilizando la formula (h x 2 ) que sería: zdc= .30m x 2= .60m
70
Pero debido a que haya mayor refuerzo le aumentaremos .15m. Quedando una longitud de .75m de zona de confinamiento por extremo. 4.- El espaciamiento por cada estribo en la zona de confinamiento debe ser mayor a (s)= d/4, donde (d) también se representa como el peralte, o no mayor a 8 veces el diámetro (dv) de la varilla longitudinal. Utilizando la formula quedaría: (s)=.30cm/4= 7.5cm.
Utilizando la otra fórmula quedaría ( dv)= ½” x 8= 10cm Quedando así el espaciamiento de 9cm debido a que no es menor de 7.5 ni mayor de 10cm. 5.- Para encontrar el espaciamiento (S) de los estribos en la zona central se utilizo la formula (S)= d/2 que seria (S)= 30/2= 15cm. Para la zona central utilizaremos 18cm debido a que se aumento la longitud de la zona de confinamiento. 6.- Se procederá la colocación de las varillas longitudinales de ½ pulgada con resistencia de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2 que serán las que nos darán la longitud del arme de la trabe. 7.-Para un refuerzo de la trabe se colocaron 2 varillas corridas de ½ pulgada con resistencia de 4200kg/cm2 colocados en la parte media del peralte de la trabe para tener más resistencia la trabe causadas por las flexiones que pueda presentar. 8.- Colocación de estribos de refuerzo con medida de ¼ de pulgada en la zona de confinamiento que sería el doble o más del tamaño del peralte (h x 2) de la trabe para evitar el esfuerzo por flexión, las varillas de estribo tendrán una resistencia
71
de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2 colocadas a una distancia de 9cm utilizando esta medida ya que es mayor a d ÷ 4 y menor a dv x 8. los estribos deben ser de una sola pieza con dobleces de 90°, rematados en una esquina con un doblez de 135°, 9.- Colocación de estribos de ¼ de pulgada con una resistencia de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2 a una distancia de 18cm, estos estribos serán colocados ocupando el espacio restante por cubrir en la trabe de liga. No se ocupara el espaciamiento del cálculo debido a que se aumento la distancia de la zona confinamiento. Los estribos deben ser de una sola pieza con dobleces de 90°, rematados en una esquina con un doblez de 135°, 10.-Colocacion de bastones de varilla de 1/2” con resistencia de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2 en las zonas de confinamiento ocupando la longitud total de la zona de confinamiento, colocadas en la parte superior de la trabe, así como la colocación de bastones de varilla de ½” en la zona central situada en la parte
inferior de la trabe. Debido a que la trabe tendrá esfuerzos de flexión mayores se reforzara con la colocación de bastones. 11.- Para que la estructura quede unida se necesitara ser amarrada con alambre recocido. 12.-Se procederá al relleno utilizando concreto hidráulico con resistencia de compresión de f”c=250kg/cm2.
72
Figura 3.12 Diseño de la trabe
3.7.8 losa La losa es el último elemento estructural que será colocado en la fosa, este elemento tiene como función principal de que los camiones y tractocamiones se estacionen sobre él, quedando un espacio libre entre llantas para poder realizar los diferentes mantenimientos debajo de los vehículos. 1.- Ya que se colocaron las trabes se tiene que colocar el emparrillado de la losa para evitar las flexiones que pueda sufrir las varillas tanto verticales como horizontales no deben estar separadas a no más de 3 veces la altura de la losa, debido se utiliza la formula primero para saber el peralte (h) h= (1+6+1+6)/180 = 0.06m
Pero como lo mínimo debe ser de 8cm y además por las cargas a soportar son grandes utilizaremos un peralte (h) de 10cm.
73
2.- El espaciado que tendrán cada varilla de refuerzo como se indica a que no tiene que ser mayor a 3 veces por lo que daría a 30cm, pero para un mayor reforzamiento quedara a 20cm. 3.-Para el emparrillado se utilizaran varillas de 3/8 de pulgada con una resistencia de fluencia (Fy) de 4200kg/cm2 4.- El emparrillado tiene que ir amarrado con alambre recocido para que las varillas queden sujetas tanto entre ellas mismas como también en las trabe s. 5.- Se tiene que colocar el relleno de concreto hidráulico con una resistencia de compresión de f”c= 250kg/cm
6m
Figura 3.13 Diseño de la losa
3.7.9 Muros Los muros son estructuras de mamposterías, pero serán solamente un elemento encargado para cerrar la estructura para que esta no quede con paredes de tierra.
74
Claro que puede servir como reforzamientos en los esfuerzos verticales y horizontales y trabajando en conjunto con los castillos y trabes que son los elementos a los que queda sujeto: Para su diseño se debe tomar en cuenta los siguientes pasos: 1.- Se encontrara el espesor del muro utilizando la formula: L/25 Donde (L) = distancia que hay entre castillos o columnas Quedando: 3m ÷ 25= 12cm 2.- También utilizando la formula H/30 Donde (H)= altura que tendrá el muro. Se debe tomar en cuenta que el muro se le va restar la altura de la trabe que seria 30cm, quedando la altura del muro de 80cm. Quedando Espesor = 90cm ÷ 30 = 3cm Debido a por normatividad un muro no puede quedar a menos de 10cm no se podrá ocupar este resultado. Entonces ocuparemos la de 12cm que es la que nos da el resultado. 3.- Para las zonas donde la distancia entre castillos y columnas es menor se ocupara el mismo espesor del muro.
3.7.10 Termino de la fosa Al final de todo el proceso de diseño de la fosa de cada uno de sus elementos y juntándolos, quedara contando con una altura de 1.20m, 3m de ancho y 6 m de largo. La fosa será eficiente para utilizarla como una instalación adecuada para realizar mantenimientos ya sean correctivos o preventivos, donde se requiera trabajar en la parte inferior del vehículo. (Figura 3.15)
75
Figura 3.14 Diseño de fosa terminada
3.7.11 Iluminación con lámparas LEDs La implementación de este tipo de luminaria beneficia de alguna manera debido a que su poco consumo de energía eléctrica. Con la implementación de la utilización de LEDs de luz blanca que tienen un alto desempeño en la eficiencia luminosa de 150 lm/W, utilizando para ello una corriente de polarización directa de 20 miliamperios (mA). Esto en comparación con otras fuentes de iluminación, es aproximadamente 1,7 veces superior a la de la lámpara fluorescente con prestaciones de color altas (90 lm/W) y aproximadamente 11,5 veces la de una lámpara incandescente (13 lm/W). Su eficiencia es incluso más alta que la de la lámpara de vapor de sodio de alta presión (132 lm/W), que está considerada como una de las fuentes de luz más eficiente.
76
El ahorro
de energía varia entre el 70 y el 80% respecto a la iluminación
tradicional que se utiliza hasta ahora debido a su poco consumo de corriente. Por ello para el diseño de la fosa se implementara el uso de lámparas LEDs con alto rendimiento de luz para que tenga una buena visibilidad el mecánico al estar dando mantenimiento a los camiones y tractocamiones.
3.7.11.1 luminarias LEDs En la siguiente imagen se muestran las características de luminarias de tubos fluorescentes LEDs el único detalle de estas lámparas es su alto costo debido a su poca utilización. Como recomendación estas lámparas quedan instaladas fijas en la fosa para obtener una buena visibilidad
Figura 3.15 Tubos fluorescentes LED
77
Pero en ocasiones se necesita visibilidad en lugares sumamente difíciles para ello se utilizaran lámparas que se puedan conectar alas portalámparas de igual manera con gran alto desempeño. En la siguiente imagen se muestran lámparas con sus características. (Figura 3.24)
Figura 3.16 Lámparas LED
78
CONCLUSION
El diseño de la fosa es una mejorara para el área de servicio de mantenimiento, como una alternativa que beneficiara a la empresa, así como a los trabajadores que laboran en el taller. El estudio del suelo en donde se desplantara la cimentación que soportara la estructura, nos revelo que en Coatzacoalcos Ver; debido a que es un lugar situado cerca del mar mostro como resultado que la resistencia es un poco menor en comparación de las ciudades que están lejos de la zonas costera, trayendo como desventaja que la cimentación se realizara con mas refuerzos en las zapatas y trabes de liga. Debido a el resultado del estudio del suelo se logro poder hacer los cálculos exactos para diseñar la cimentación que lograra soportar las toneladas que se transmitirán al diseño de la fosa. Cuando se tomaron las medidas a los camiones y tractocamiones para poder diseñar la fosa conforme a las alturas que tienen las partes de los vehículos con el suelo, fueron para que la altura de la fosa terminada fuera construida en promedio útil para todas las personas de media estatura, debido a que este tipo de estructura tiene la desventaja de no ser rentable a personas de muy baja estatura. Todos los elementos que conforman la fosa como son las zapatas, trabes de liga, columnas, castillos, trabes, losas fueron reforzados en las zonas donde se presentan los esfuerzos que provocan que nuestra fosa pueda deteriorarse.
79
RECOMENDACIONES Sobrecargas El diseño de la fosa fue creado especialmente hasta un límite de carga, tomando en cuenta que en taller de JOLTA ningún camión o tractocamion puede recibir servicio de mantenimiento si este se encuentra cargado, ya que la fosa está diseñada para resistir hasta 30 toneladas como máximo, lo cual se puede obtener de la suma de la carga del propio diseño y las cargas transmitidas por los vehículos cuando esta se encuentre en servicio. Vehículos que sean de otra serán considerados debido a la variación de peso que puedan tener, y podrán utilizar la fosa para su servicio siempre y cuando no excedan el límite de carga.
Figura 4.1 Evitar camiones que estén cargados
80
Señalamientos Se deben tomar en cuenta los señalamientos de seguridad, los cuales deben colocarse en diferentes puntos estratégicos, con la finalidad de evitar accidente o incidentes durante el servicio de mantenimiento.
Acciones que se deben evitar
No tirar sustancias liquidas como combustibles, lubricantes, aceites, o grasas, ya que esto podría provocar accidentes por resbalamientos y poder caer dentro de la fosa.
Dejar mal acomodadas las herramientas alrededor de la fosa.
Se debe estacionar correctamente el vehículo para que no se vaya a voltear y caiga sobre la fosa.
Mantener siempre iluminado el área donde está ubicado la fosa, esto servirá como método se seguridad.
Evitar cargar cosas pesadas cerca del borde de la losa.
81
Pasos antes de iniciar la construcción. Para el proceso de construcción de la fosa se deben de tomar algunos aspectos tales como:
Limpieza: se tiene que limpiar toda el área donde se va construir retirando toda lo que nos impida poder hacer correctamente los trazos correspondientes, y poder hacer el nivelado del terreno a ocupar.
Trazo y nivel de la excavación: el trazo consiste perfectamente en medir el terreno para poder marcar los límites con las hiladas correspondientes.
Excavación de zanjas (proceso de cimentación): este paso se realizara cuando se tenga una nivelación del terreno se procederá a escavar todo el espacio que se va utilizar que será el espacio que ocupara la fosa y el espacio de los cimientos que estos no quedan a la visibilidad.
82
