Universidad Tecnológica de Chile INACAP Construcción Civil Asignatura: Cálculo de Estructuras en Obras Civiles
CÁLCULO
DE
ESTRUCTURAS
EN
OBRAS CIVILES DISEÑO DE PISCINA
Profesor:Juan Fernández T. Alumno:Cristian Ortiz César Molina Héctor Gutiérrez Víctor Gonzales Santiago, 09 Diciembre de 2014 Santiago de 07 de noviembre de 20122012
Introducción. En presente informe, daremos a conocer los métodos asociados al cálculo de una Piscina capaz de soportar las cargas inducidas por el terreno donde se emplazara además de las cargas asociadas al agua con la cual se llenara. Antes de construir o instalar la piscina debe considerar varios aspectos generales La orientación de la piscina es muy importante. Lo ideal es que ésta sea sur-suroeste y a ser posible que le dé el sol las máximas horas posibles. Intentaremos evitar que haya árboles sobre la piscina. Conseguiremos con ello que la sombra que proyecten no enfríe el agua y la retirada de las hojas que caigan dentro del vaso de la misma. El terreno para su construcción deberá ser lo suficientemente amplio. No olvide que no solo es construir la piscina. Deberá pensar en los alrededores (que deberían ser cómodos (tarima de madera, suelo antideslizante, césped artificial....), zona para tomar el sol, terraza. Aparte de los consejos anteriormente descritos, hay que contemplar que una piscina deberá ser calculada debidamente, ya que si no cumple con los estándares exigidos, la piscina sufrirá un colapso al estar vacía o bien pueden existir infiltraciones y otras problemáticas que tienen relación con la parte netamente estructural de la piscina. Es por ello que en este informe elaboramos el diseño de una piscina a construir en el sector de San miguel, y contará para cierto número de personas, de acuerdo a esos datos previamente establecidos, consideraremos las medidas y los pasos para el cálculo, hay que tener en cuenta eso sí, que una piscina se encuentra a mayor solicitación cuando esta se encuentra vacía, recordemos que cuando una piscina está llena, las fuerzas tienden a anulase entre sí.
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Objetivos generales: Como objetivo general, realizaremos la construcción de una piscina de hormigón armado, de acuerdo a las especificaciones requeridas por las condiciones de diseño de la estructura.
Objetivos específicos:
Explicar los procedimientos para establecer luego los cálculos a ejecuta Calcularemos los muros que conforman la piscina. Calcularemos la enfardadura necesaria requerida para la construcción. Desarrollaremos las etapas correspondientes para que quede correctamente expresado el procedimiento. Una vez realizados los cálculos nos aseguraremos que cumpla con los estándares exigidos por el profesor.
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Conocimientos previos a la ejecución. La piscina que desarrollaremos será para instaurarla en una casa del sector sur de Santiago, específicamente en la comuna de San Miguel, se construirá conforme a lo que especificaremos como grupo de trabajo. Hay que contemplar que la piscina será utilizada en épocas de verano y tendrá el fin de complementar un bienestar personal por parte del mandante. Para establecer las condiciones de diseño exigidas establecemos que:
La piscina será de uso familiar (la familia contempla que serán 7 personas). Contemplaremos para el diseño que para cada una de las personas se necesitarán 3,5 m 2. La piscina de acuerdo a los datos anteriores necesitará 24,5m 2 de superficie. De acuerdo a su profundidad, en la parte más baja estableceremos una profundidad de 1.10 m. y en la parte más profunda 2.3m.
Ubicación La piscina estará ubicada en la parte más alta del terreno, esto por motivo de tener un buen drenaje. La piscina estará ubicada en su parte más larga hacia el norte, esto con motivo de lograr unas condiciones agradables al momento de su utilización. En la parte más elevada del predio donde construiremos la piscina hay una amplia y rica vegetación de suave textura (pasto), y según las condiciones del suelo nos encontramos con un terreno bastante consolidado con presencia de un suelo bastante granulado y en óptimas condiciones para la ejecución de la obra.
I.
Proceso constructivo
Replantearemos y dibujaremos sobre el terreno las medidas de la piscina. Realizaremos el movimiento de tierras contemplando los moldajes que este tendrá, luego de excavar compactaremos el terreno adecuadamente con la placa compactadora respectiva. La enfierradura que usaremos será un A63-42H y contemplará una malla de fierro en la parte horizontal y vertical. Contemplaremos también enfierradura en la parte de los empotramientos. Como los moldajes que usaremos serán plásticos los reutilizaremos en la faena, esto por condiciones establecidas por nosotros mismos como grupo. Aplicaremos a los moldajes desmoldante para luego continuar con el hormigonado. Lo primero que hormigonaremos será la losa y dos días después hormigonaremos los muros. Utilizaremos sistema de sondaje para expulsar las burbujas de aire que queden en el interior del hormigón a una frecuencia de 12000 r.p.m.
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II.
El desencofrado del hormigón lo realizaremos 24 horas después del hormigonado, teniendo especial cuidado que no se produzcan coqueras en el interior y exterior de la piscina.
Cálculos y diseño de piscina
Para calcular la piscina, lo primero que realizaremos será el diseño gráfico de la piscina en Autocad, donde consideramos: 6m de ancho, 8m de largo y 2,3m de altura.
I.
Datos
II.
Kgf 3 m Ángulo de fricción interna es de 30 Kg Q. adm Es de 2.4 cm2 La densidad del suelo es 2000
La densidad del hormigón a usar es de 2400
Acero a usar es A630-420H Hormigón H20(90) 20, 6
Kg m3
Cálculo armaduras verticales de los muros
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(
30 2
)
Ka=Tg2 45−
1 kgf Et= .2000 . 2,32 .0,577=3052 2 m
Met=3052 .
= 0,577
2.3 kgf .m =2340 3 m
Cálculos considerando la piscina vacía.
Nota: Consideramos para el espesor del muro un 0.1% de la altura total de la piscina, para efectos de cálculo.
Calcularemos el peso de cada uno de los muros kg kgf =1380 3 m m
N=0,25 m .2,3 m .2400
kg . m (¿¿ m)+1,7 . 0=3276 kgf . m Mu=1,4 . 2340¿
kgf 2 cm ρB ( cuantía balanceada ) =0,85 .0,85 . . kgf 4200 2 cm 200
(
0.003 kgf 4200 2 cm + 0,03 kgf 2100000 2 cm
)
ρB ( cuantía balanceada ) =0,021
Calcularemos asumiremos un valor de cuantía mínima y máxima
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14,06 =0,0033 kgf 4200 2 cm ρ máx . ( cuantía máxima ) =0,75 .0,021=0,016 ρ min . ( cuantía mínima )=
Nota: Consideramos una cuantía de 0,015
El siguiente paso será el calcular el área del acero d=2,3 . 0,06−
0,012 =47 cm 2
Ahora calcularemos el área del acero, para luego determinar el nº de barras. 3276
AS ( Areaacero )=
kgf cm2
kgf 0,9. 4200. 0,47 4200 cm 2 . 1−0,59 . . 0,015 200
(
= As=2,26
)
Finalmente lo que tenemos que calcular es cuantas barras necesitaremos para una piscina que se encuentra vacía, y para ello diremos que un fierro de diámetro 12 equivale a 1.13, en donde: Nº de barrasa necesitar=
III.
2.26 =3 BARRAS 1.13
Cálculos para piscina llena
(
30 2
)
Ka=Tg2 45−
1 kgf 2 Eaw= . 1000 .2,3 .1=2645 2 m
New=2645 .
kg . m (¿¿ m)+1,7 . 0=2900 kgf . m Mu=1,4 . 2030¿
=1
2.3 kgf . m =2030 3 m
7
2900
AS ( Areaacero )=
kgf cm2
kgf 0,9. 4200. 0,47 4200 cm 2 . 1−0,59 . . 0,015 200
(
=¿
)
As=2,1
Nº de barrasa necesitar=
2.1 =3 BARRAS 1.13
Tabla de resumen piscina llena
Nota: El procedimiento del cálculo, es idéntico a piscina vacía.
Para el concepto de cálculo asumiremos que: a) b) c) d)
Los muros se calcularán como losas de espesor 25 cm El muro de mayor longitud es de 8 metros El muro más corto tiene una dimensión de 6 metros En nuestro caso tendremos en cuanta que consideraremos 3 bordes empotrados y un borde que se encuentre en estado libre.
Cálculos según tabla
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Lo primero que realizaremos será identificar los lados de la piscina como: - Ly= 8 metros - Lx= 2,3 metros 2,3 =0,29 A= 8 Una vez calculada esta relación lo que debemos hacer es considerar la carga distribuida por metro lineal, esta carga corresponderá el empuje del suelo y cuando la piscina se encuentre llena las cargas quedarán nulas. Eat=3052
losa 1
lx ly 2,3 8
kgf m
Lx/ly 0,29
Mx(-) 1450
Mx(+) 531
Mxb(-) 2810
Mxb(+) 1030
Mux(-) 1693
Mux(+) 620
Mxb(-) 3281
Mxb(+) 1203
Nota: Estos datos fueron obtenidos mediante tabulación, los cuales poseen datos de cálculos estandarizados.
losa
lx
ly
Lx/ly
Mx(-)
Mx(+)
Mxb(-)
Mxb(+)
Mux(-)
Mux(+)
Mxb(-)
Mxb(+)
1
2,3
8
0,29
1450
531
2810
1030
1693 AS
620 AS
3281 AS
1203 AS
9
2,04 3
0,75 1
3,95 4
1,45 2
Finalmente.
1 2 3 4 Losa Agua Total Superficie
Peso piscina llena 8200 16500 8200 16500 34460 106350 190210 48m2
q. máx.
0,39 Kgf/cm²
Muro
Peso piscina vacía 8200 16500 8200 16500 34460 83860 48m2 0,17 Kgf/cm²
Cálculo de la losa:
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Para este cálculo diseñaremos la losa exponiendo el caso más critico que nos da el profesor, el cual es de 1425 Kgf/m, y se considerará una losa empotrada en sus cuatro bordes.
-
Ly= 8 metros Lx= 6 metros 6 A= =0,75 8
losa
lx
ly
Lx/ly
Mx(-)
Mx(+)
My(-)
My(+)
Mux(-)
Mux(+)
Mxb(-)
Mxb(+)
1
6
8
0,8
556
214
664
303
2364 AS 2,58 4
1015 AS 0,98 3
3560 AS 3,8 6
1832 AS 1,9 4
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Conclusión Para concluir este interesante informe queremos destacar como grupo de trabajo que los cálculos que realizamos fueron acorde a lo visto en clase y material de apunte enviado por el profesor Juan Fernández. Podemos darnos cuenta que un buen calculo constituye una seguridad al momento de la ejecución, sin embargo ésta igualmente puede estar sujeta a problemas, esto por una mala mano de obra o deficientes condiciones de los materiales a emplear, es por ello que la supervisión y el cumplimiento debidamente de los hormigones y los cálculos elaborados es fundamental. Una piscina en si es una obra de construcción, que si bien, lo que busca es satisfacer una necesidad personal, hay que contemplar adicionalmente que cualquier error o falla en los cálculos o la ejecución podría significar un gran dolor de cabeza a la hora de poder realizar una reparación, producto de alguna falla. Los cálculos que realizamos estuvieron acordes a las tabulaciones entregadas por el docente y cabe recalcar que los valores trabajados en si dependieron exclusivamente de las medidas de las piscinas (condicionamiento).
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