UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE EDIFICIO ESCOLAR PARA LA COMUNIDAD DE NUEVA BENDICIÓN, DEL MUNICIPIO DE

GUANAGAZAPA, DEPARTAMENTO DE ESCUINTLA.

ALDO MIGUEL MARROQUÍN MARTÍNEZ ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

Guatemala, julio de 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE EDIFICIO ESCOLAR PARA LA COMUNIDAD DE NUEVA BENDICIÓN, DEL MUNICIPIO DE

GUANAGAZAPA, DEPARTAMENTO DE ESCUINTLA.

TRABAJO DE GRADUACIÓN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA

FACULTAD DE INGENIERÍA

POR

ALDO MIGUEL MARROQUÍN MARTÍNEZ

ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

Guatemala, julio de 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada

VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruíz

VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

EXAMINADOR Ing. Celvin Enrique Estrada Barrera

EXAMINADOR Ing. Julio Roberto Luna Arroche

EXAMINADOR Ing. Jorge Alberto Lam Lan

SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de

San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de

graduación titulado:

DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE EDIFICIO ESCOLAR PARA LA COMUNIDAD DE NUEVA BENDICIÓN, DEL MUNICIPIO DE GUANAGAZAPA,

DEPARTAMENTO DE ESCUINTLA.

Tema que me fuera asignado por la Dirección de la Escuela de Ingeniería

Civil, con fecha 11 de febrero de 2004.

Aldo Miguel Marroquín Martínez.

AGRADECIMIENTOS

A Dios por ser Él quien da la sabiduría para poder llegar a alcanzar tan

preciada meta, a la Virgen Santísima por protegernos cada día, a mis padres,

por su paciencia y dedicación, por ser un ejemplo a seguir y fuente de

inspiración en esta vida.

A cada uno de mis hermanos por brindarme su ayuda incondicional en el

transcurso de mi carrera.

A mi novia y mejor amiga, Diana Larissa Montes Lemus, por su apoyo,

amor y comprensión, que ha sido tan esencial para lograr las metas que nos

hemos propuesto.

A Ingeniero Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta, por su asesoría técnica

en la realización del presente trabajo de graduación.

A mi amigo, Ingeniero Juan Miguel Rubio, por sus conocimientos

brindados en la elaboración del proyecto.

A la Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería,

por haberme formado como profesional.

DEDICATORIA

A MIS PADRES José Luis Marroquín Morales.

Adilia Martínez de Marroquín.

A MIS HERMANOS Tomás Estuardo, Luis Giovanni,

Claudia Emilia, Wilvín Oswaldo.

A MI TÍO ABUELO Miguel Martínez.

A MIS CUÑADAS Waleska López y Elka Morán

A MIS SOBRINOS Kevin Alejandro, Ana Lucia,

Claudia María, Maria José, Elka

Fernanda, Luis Rodrigo y

Estuardo José Antonio.

A MIS ABUELOS Tomás Marroquín Q.E.P.D.

Emilia Morales de Marroquín.

Q.E.P.D.

A MIS PADRINOS DE GRADUACIÓN Ing. Tomás Estuardo Marroquín.

Ing. Marcial García.

Ing. Vinicio Quiñónez.

Ing. Homero Gregorio.

A MI NOVIA Y AMIGOS Diana Montes, Walter Pérez,

Juan Carlos Ramírez y Jorge

Zumarraga. Por su sincera

amistad.

I

ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE ILUSTRACIONES IV

LISTA DE SÍMBOLOS VI

GLOSARIO VII

RESUMEN X

OBJETIVOS XI

INTRODUCCIÓN XII

1. INVESTIGACIÓN 1

1.1 Monografía 1

1.1.1 Ubicación geográfica 1

1.1.2 Características demográficas 2

1.1.2.1 Población total (urbana y rural) 2

1.1.3 Aspectos económicos y actividades productivas 3

1.1.4 Actividad agropecuaria 3

1.1.4.1 Uso de la tierra 3

1.1.4.2 Actividades agrícolas 3

1.1.5 Infraestructura y servicios de apoyo 4

1.1.5.1 Transporte 5

1.1.5.2 Comunicaciones 5

1.1.5.3 Servicios existentes 6

1.1.6 Investigaciones diagnósticas sobre necesidades

de servicio. 6

1.1.6.1 Justificación social 6

1.1.6.2 Justificación económica 7

1.1.6.2.1 Análisis económico 7

1.1.6.2.2 Análisis financiero 7

II

2. DISEÑO 9

2.1 Criterios de diseño 9

2.1.1 Investigación preliminar 9

2.1.1.1 Antecedentes 10

2.1.1.2 Terreno (ubicación, tamaño y forma) 12

2.1.1.3 Tipo de estructura a diseñar 14

2.1.1.4 Capacidad de alumnos 15

2.1.1.5 Aspectos climáticos 15

2.1.2 Determinación de cargas 16

2.1.2.1 Carga viva 16

2.1.2.2 Cargas muertas 16

2.1.2.3 Carga de sismo 17

2.1.2.4 Características del suelo 17

2.1.3 Distribución arquitectónica 18

2.1.3.1 Planificación 18

2.1.3.1.1 Espacios educativos 18

2.1.3.1.2 Aula teórica 18

2.1.3.1.3 Cocina 20

2.1.3.1.4 Bodega 20

2.1.3.1.5 Dirección 21

2.1.3.1.6 Pernoctancia 21

2.1.3.1.7 Letrinas 21

3. DESARROLLO DEL PROYECTO 23

3.1 Análisis y diseño 23

3.1.1 Dimensionamiento de elementos 23

3.1.2 Análisis y diseño estructural de elementos 23

3.1.3 Presupuesto 46

III

3.1.4 Cronograma de actividades 47

4. VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL 49

4.1 Análisis de vulnerabilidad 49

4.1.1 Conceptos 49

4.1.1.1 Riesgo 49

4.1.1.2 Amenaza 49

4.1.1.3 Vulnerabilidad 49

4.1.2 Naturaleza del problema 50

4.1.2.1 Descripción de la amenaza y sus efectos 50

4.1.2.2 Comportamiento esperado de los

componentes físicos del sistema 52

4.1.2.3 Medidas de mitigación 52

CONCLUSIONES 57

RECOMENDACIONES 59

BIBLIOGRAFÍA 61

APÉNDICE 63

IV

ÌNDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

1. Fracción de la hoja cartográfica 2058 I Guanagazapa. 1

2. Fotografía del corredor de la casa patronal donde se

imparten clases actualmente. 11

3. Fotografía del corredor de la casa patronal donde se

imparten clases actualmente. 11

4. Fotografía del terreno destinado para la ubicación de la

escuela. 14

5. Planta general topográfica 63

6. Planta general de ubicación 64

7. Planta general de movimiento de tierras 65

8. Perfil de eje no. 1 y secciones transversales 66

9. Planta general de instalación de drenajes 67

10. Planta amueblada 68

11. Planta general topográfica 69

12. Planta de acabados 70

13. Detalle de ventanería 71

14. Elevación + secciones 72

15. Planta de cimentación y columnas 73

16. Cortes de muros y detalles 74

17. Planta de armado de techo 75

18. Detalle de armado de techos 76

19. Planta de luz 77

20. Planta de fuerza 78

V

21. Planta de instalación de agua potable 79

22. Planta de instalación de drenajes 80

23. Planta de estructuras de baños 81

24. Planta de instalaciones de baños 82

25. Detalles de fosa séptica y pozo de absorción 83

TABLAS

I. Distribución de población por género 2 II. Distribución de población por edad 3

III. Superficies en metros cuadrados de terreno 12

IV. Movimiento de tierras 13

V. Distribución de ambientes 14

VI. Capacidad de alumnos 15

VII. Superficie en metros cuadrados por alumno 19

VIII.Capacidad máxima del aula 20

IX. Presupuesto 46

X. Cronograma de ejecución 47

LISTA DE SÍMBOLOS As Área de acero requerida

Asmax. Área de acero máxima

Asmín. Área de acero mínima

Ast. Área de acero por temperatura

Ag. Área gruesa

Fv. Fuerza vertical

I. Inercia

In. Inercia normal

M. Momento

Q. Presión del suelo

V. Corte

Va. Corte actuante

Vr. Corte resistente

W. Peso

Cv. Carga viva

Cm. Carga muerta

γ Peso específico

Mr. Momento resistente

Ms. Momento generado por la fuerza de

sismo

VI

VII

GLOSARIO

Acero Acero, aleación de hierro que contiene entre

un 0,04 y un 2,25% de carbono y a la que se

añaden elementos como níquel, cromo,

manganeso, silicio o vanadio, entre otros.

Amenaza Fenómeno natural o provocado por la

actividad humana que se torna peligroso para

las personas, propiedades, instalaciones y

para el medio ambiente.

Área de construcción Proyección horizontal del área que ocupa un

edificio.

Concreto Mezcla de agua, arena, grava y cemento.

Concreto reforzado Material de construcción, con aspecto de

piedra, obtenido de una mezcla

cuidadosamente proporcionada de cemento,

arena, grava y agua, que se endurece dentro

de moldes, rodeando el acero dentro de

armaduras antes de endurecerse, tomando

así la forma y dimensiones de la estructura

deseada.

VIII

Mampostería Sistema constructivo por medio del cual

unidades formadas o moldeadas, por lo

general lo suficiente pequeñas para que una

sola persona los manipule, se adhiere con

mortero para formar paredes o muros.

Mortero Mezcla con cemento, cal hidratada, arena y

agua, usado para unir las unidades de

mampostería entre sí y forma uniones de

cabecero y en estrato.

Pendiente Inclinación necesaria con respecto a una línea

horizontal.

Riesgo Grado de pérdidas esperadas y efectos

provocados debido a la ocurrencia de un

evento particular en función de la amenaza y

la vulnerabilidad.

Tipología estructural Sistema de clasificación de estructuras en

función de la forma en que transmiten y

soportan las cargas que se les aplican.

IX

Vulnerabilidad Es la susceptibilidad o factor de riesgo interno

de un componente o del sistema como un

todo, de ser dañado total o parcialmente por

el impacto de una amenaza. A la magnitud del

daño cuantificado o medido se le denomina

vulnerabilidad.

Vulnerabilidad estructural Grado de pérdidas de un elemento o grupo de

elementos que están en riesgo por la probable

ocurrencia de un evento desastroso como

resultado del daño al que es susceptible el

sistema estructural que mantiene en pie a un

edificio.

X

RESUMEN

El trabajo de graduación que a continuación se presenta, contiene el

diseño de un edificio escolar para la Comunidad Nueva Bendición del Municipio

de Guanagazapa, Departamento de Escuintla.

El edificio escolar se diseñó sobre un terreno con una superficie total de

688m2, abarcando un área de construcción de 294m2, asumiendo un área

requerida por alumno de 1.20m2/alumno, la estructura diseñada es de

mampostería reforzada de block, en el caso del techo, éste se compone de una

cubierta de lámina de zinc, con artesón de costaneras y marcos de metal,

distribuidos en dos aguas, y su cimentación esta conformada por cimiento

corrido y zapatas. Cada uno de los elementos que componen la estructura del

edificio escolar, fueron diseñados por métodos estructurales, cumpliendo así

con todas la normas y códigos existentes relacionados con este tipo de

edificación.

Este proyecto abarca el estudio de la monografía de la comunidad,

investigaciones diagnósticas sobre las necesidades de servicios a través de una

justificación social y económica y un análisis económico y financiero.

También se elaboró un análisis de vulnerabilidad en donde se hace una

descripción de las posibles amenazas y sus efectos sobre la edificación

diseñada, y se plantearon algunas medidas de mitigación con el objeto de

contrarrestar el efecto de éstas sobre la estructura.

XI

OBJETIVOS General Diseñar el edificio escolar para la Comunidad Nueva Bendición, Municipio de

Guanagazapa, Departamento de Escuintla, para que se gestione su

construcción, y así puedan contar en un futuro con instalaciones educativas

adecuadas.

Específicos

1 Desarrollar una investigación de tipo monográfica y diagnóstica de las

necesidades prioritarias, en cuanto a servicios básicos e infraestructura

del lugar.

2 Proporcionar al Comité de Nueva Bendición un diseño y especificaciones

para la construcción del edificio escolar.

3 Apoyar a la comunidad en su gestión para la construcción de la escuela.

4 Colaborar con CARITAS Diócesanas de Escuintla, en cuanto a la

planificación de proyectos de infraestructura básica para comunidades

rurales.

XII

INTRODUCCIÓN

Debido a la crisis del café, la finca Oscuro Guatalones quedó abandonada y

por medio de FONTIERRAS las poblaciones desplazadas por el conflicto

armado, procedentes de la región de Huehuetenango y, ahora repatriadas en su

mayoría, lograron comprar dichos terrenos, convirtiéndolos en un proyecto

productivo.

Con el fin de colaborar con el desarrollo de esta población, la cual

manifiesta condiciones de extrema pobreza, y al mismo tiempo poder realizar mi

trabajo de graduación, mismo que es requisito obligatorio de la Facultad de

Ingeniería de la Universidad de San Carlos de Guatemala, a través de

CARITAS Diócesanas de Escuintla, se me permitió elaborar el presente

proyecto, que se basó en estudios preliminares de tipo monográficos y

diagnósticos sobre necesidades de servicios básicos e infraestructura

derivados de encuestas, visitas de campo y entrevistas entre autoridades

municipales, no gubernamentales y miembros del comité que representan a la

comunidad, llegando a concretarse en el diseño de un edificio escolar el cual

se desarrolla en el presente informe.

0

1. INVESTIGACIÓN

1.1 Monografía

1.1.1 Ubicación geográfica

La comunidad de Nueva Bendición se ubica en la Finca Oscuros

Guatalones, en el Municipio de Guanagazapa, en el Departamento de

Escuintla, situado al sur de la República, este municipio tiene un área de 220

kilómetros cuadrados, y se encuentra ubicado a una altura de 315 msnm, con

un clima cálido. Limita al norte con San Vicente Pacaya (Escuintla); al este con

Pueblo Nuevo Viñas y Taxisco (Santa Rosa); al sur con Iztapa (Escuintla); al

oeste con Masagua y Escuintla (Escuintla). Ver la figura 1.

Figura 1. Fracción de la hoja cartográfica 2058 I Guanagazapa

Fuente: Instituto Geográfico Nacional (IGN)

1

2

1.2.1 Características demográficas

1.1.2.1 Población total (urbana y rural)

Según proyecciones del Instituto Nacional de Estadística y el Centro

Latinoamericano de Demografía, para el año 2000 la población total del

departamento de Escuintla era de 483,769 habitantes, de los cuales 31,203

(6.45%) eran indígenas; 442,165 (91.40%) no indígenas, y 10,401 (2.15%)

ignorado. Solo en el municipio de Palín se habla el idioma poqomam y en el

resto del departamento se habla el español.

En el municipio de Guanagazapa la población es de 8,826 habitantes, y no

predomina ningún idioma indígena.

Lo que corresponde a la comunidad de Nueva Bendición según censos

elaborados en la comunidad en Octubre del 2003 hay alrededor de 409

habitantes; 194 mujeres y 215 hombres. El 55% son originarios de diferentes

municipios del departamento de San Marcos, el 5% de Chimaltenango y Quiché

(estos últimos afectados en el área de Ixcán), el restante 40% del municipio

Todos Santos Cuchumatánes, departamento de Huehuetenango. Todos ellos

dedicados a la agricultura. Ver las siguientes tablas.

Tabla I. Distribución de población por género

GÉNERO CANTIDAD (hab.)

Femenino 194

Masculino 215

Total 409

3

Tabla II. Distribución de población por edad

RANGO DE EDAD (años) CANTIDAD (hab.) PORCENTAJE (%)

Menor a 1 año 13 3.17%

Entre 1 – 4 años 51 12.47%

Entre 5 – 14 años 146 35.70%

Entre 15 – 44 años 151 36.92%

Mayor a 44 años 48 11.74%

Total 409 100 %

1.1.3 Aspectos económicos y actividades productivas

La economía depende principalmente de la agricultura y jornales de

trabajo en las fincas de la costa sur.

1.1.4 Actividad agropecuaria

1.1.4.1 Uso de la tierra Un 60% es bosque maderable y el 40% restante es tierra cultivable.

1.1.4.2 Actividades agrícolas

El porcentaje de tierra cultivable es fértil y se dedican al cultivo de café,

aguacate, tomate, chile pimiento, arroz, maíz, fríjol, y a baja escala banano,

papaya y limón persa.

4

Las explotaciones agrícolas pueden clasificarse de la manera siguiente:

a) De autoconsumo (doméstico).

b) El mercado interno.

c) Para el mercado externo.

Cuando obtienen algún excedente lo utilizan para la ventas y esta

ganancia la invierten en comprar otros productos alimenticios de consumo

diario.

1.1.5 Infraestructura y servicios de apoyo

Tomando en cuenta que originalmente antes de convertirse en

comunidad la finca era cafetalera, poseen una casa patronal que en la

actualidad la utilizan como escuela, y en tiempos difíciles como centro de

hacinamiento para las familias, también poseen patios de secado de granos de

café que en la actualidad lo utilizan para secar granos de maíz y un cuarto de

máquinas en donde se encuentra una turbina tipo Peltón que generaba energía

eléctrica a la finca pero en la actualidad se encuentra sin uso y en muy malas

condiciones, toda esta infraestructura comprende parte de la compra que los

campesinos hicieron al adquirir la finca.

Entre los servicios de apoyo que se les proporciona están las Jornadas

Medicas, cuyas visitas son un tanto esporádicas, poseen una farmacia

comunitaria, también reciben ayuda por medio de Cáritas Diocesana de

Escuintla, cuyo director es el padre Edgar del Cid Leiva, les proporcionan

insumos para sus cultivos, asesoría técnica y les llevan víveres.

5

En la actualidad, también reciben apoyo técnico de estudiantes de EPS

de la Universidad de San Carlos, siendo este informe parte de la ayuda que se

les puede proporcionar así como las municipalidades de Guanagazapa y

Escuintla.

1.1.5.1 Transporte

Los habitantes de la comunidad y comunidades aledañas ingresan por

una brecha existente, la cual carece de dispositivos para la evacuación de

aguas pluviales, así como la rehabilitación de un puente de mampostería

construcción de tres pasos de badén y en tendido de una capa de rodadura

(balasto) con el fin de poder aprovechar el actual camino. La comunidad posee

un tractor con un carretón que lo utilizan como medio de transporte de personas

y de mercadería ya que el transporte extraurbano únicamente llega a la entrada

de la finca faltando una distancia de mas o menos siete kilómetros hasta la

comunidad.

1.1.5.2 Comunicaciones

El único medio de comunicación que poseen es el de un servicio de celular

comunitario.

6

1.1.5.3 Servicios existentes

Como ya se mencionó anteriormente, son comunidades que viven en

extrema pobreza, y debido a la ausencia de una buena vía de acceso es difícil

que la ayuda llegue de inmediato, es por eso que carecen de los servicios

básicos, en los que se pueden mencionar la ausencia de salud, agua potable,

vivienda, saneamiento, energía eléctrica, instalaciones educativas adecuadas,

capacitación, recreación, fuentes de trabajo, medidas de mitigación, etc., que

son indispensables para toda comunidad para bien de la población y desarrollo

de la misma.

1.1.6 Investigaciones diagnósticas sobre necesidades de servicio

1.1.6.1 Justificación social

La educación es uno de los pilares para el buen desarrollo de cualquier

sociedad, en este caso es una comunidad que no cuenta con instalaciones

adecuadas para la educación de los niños y demás personas interesadas en

aprender, es por esto que desde cualquier punto de vista, sería justificable que

este proyecto a través de gestiones pueda de algún modo, con la participación

de la comunidad, la alcaldía e instituciones del estado o no gubernamentales

llegar a ejecutar en un futuro muy próximo.

Cabe mencionar también, que una construcción de este tipo podría

utilizarse en algún momento como refugio de la comunidad cuando una

emergencia así lo requiera ya que sería una construcción formal hecha con

base a normas y códigos de construcción que se exigen hoy para cualquier

edificación.

7

1.1.6.2 Justificación económica

1.1.6.2.1 Análisis económico

En la comunidad las personas económicamente productivas son en su

mayoría hombres. Las familias viven de la agricultura de donde obtienen

ganancias a través de la venta de alguno de sus productos ya que en su

mayoría lo usan para autoconsumo. Otro ingreso monetario, es trabajar de

jornaleros que no llegan a ganar más de Q30.00 al día, en temporadas

especificas del año.

Con esto quiere decir que, para la comunidad, sería económicamente

imposible costear los gastos para que este proyecto se lleve a cavo, debido a

las condiciones de vida que hoy llevan. En otras palabras, el aporte que la

comunidad podría dar sería exclusivamente con mano de obra.

1.1.6.2.2 Análisis financiero

Para que este proyecto se llegue a ejecutar, tendría que obtenerse un

financiamiento totalmente externo, por medio de la Municipalidad de Escuintla,

Fondo de Inversión Social (FIS), alguna ONG, ayuda de gobiernos extranjeros u

otras instituciones. Esta gestión tendría que hacerse por medio del comité de la

comunidad, con la ayuda de Caritas Diocesana o alguna empresa constructora

interesada en ejecutar este proyecto.

8

9

2. DISEÑO

2.1 Criterios de diseño

Son aspectos muy importantes, ya que de ellos dependerá la buena

realización, funcionamiento y aprovechamiento de los recursos humanos,

materiales y financieros que conlleva la realización del proyecto.

2.1.1 Investigación preliminar

Esta investigación se fundamenta en el desarrollo del trabajo del Ejercicio

Profesional Supervisado (E.P.S.) en la Finca Oscuros Guatalones, comunidad

Nueva Bendición del municipio de Guanagazapa, del departamento de

Escuintla, el cual consiste en el diseño y la planificación de una escuela de tres

aulas, cocina, pernoctancia y letrinas.

Este proyecto se desarrollará con el objeto de contribuir en solventar las

necesidades en cuanto a infraestructura educativa que la comunidad en

mención requiere y al mismo tiempo, brindar a la población estudiantil un

ambiente apto para desarrollar sus actividades escolares.

10

2.1.1.1 Antecedentes

La comunidad de Nueva Bendición, está conformada en su mayoría por

familias que en un principio vivían en el municipio de Todos Santos

Cuchumatanes, departamento de Huehuetenango y que, debido al conflicto

armado fueron desplazadas hacia México y, tras la firma de los acuerdos de

paz en 1996, fueron repatriadas, y por medio del Fondo de Tierras lograron

comprar la finca que actualmente ocupan. Sus pobladores en su mayoría se

dedican a labores agrícolas de las cuales una parte de la producción es

utilizada para autoconsumo y la otra se comercializa en los mercados del

municipio o bien en otros departamentos.

Tal como se ha mencionado, la comunidad no cuenta con un edificio

escolar. Actualmente se imparten clases a nivel primario utilizando los

corredores de la casa patronal como área de estudio, por ser ésta una

estructura inadecuada para la función que le están dando y tomando en cuenta

la incomodidad y hacinamiento que representa para la población estudiantil que

asiste, es de vital importancia que la comunidad cuente con las instalaciones

adecuadas, para un mejor desempeño de las labores tanto docentes como

estudiantiles. Observar las siguientes fotografías.

Figura 2. Vista de los corredores donde se imparten clases

Figura 3. Vista de los corredores donde se imparten clases

11

12

2.1.1.2 Terreno En la actualidad el comité de la comunidad ya tiene destinado un terreno

para la construcción de la escuela, en la cual se tomaron aspectos importantes

como:

a) Ubicación: el terreno está localizado en una zona céntrica de la

comunidad, cumpliendo con el requisito de favorecer a la mayoría de sus

habitantes, se ubica en una terraza plana dentro de la cual existe una galera,

que en un principio se utilizó para impartir clases, sin embargo, por ser una

estructura frágil, no toleraba los efectos climáticos a los cuales estaba expuesta

tales como lluvia y fuertes vientos, es por ello que decidieron trasladarse a la

casa patronal.

b) Tamaño del edificio: Tabla III. Superficies en metros cuadrados de terreno.

Superficie total del terreno = 688.60 M2

Área de construcción = 294.35 M2

c) Forma: el terreno es de forma rectangular con una pendiente leve, la que

permite un drenaje natural, sin embargo se deberá adecuar algunas áreas del

mismo, haciendo excavaciones y rellenos con el objeto de lograr una superficie

pareja. De acuerdo a las hojas No. 3 Planta general de movimiento de tierras y

hoja No. 4 Perfil del eje y secciones transversales se determinó la siguiente

tabla.

13

Tabla IV. Movimiento de tierras PARCIAL ACUMULADO AREA AREA DE VOLUMEN VOLUMEN VOLUMEN VOLUMEN CAMINAMIENTO CORTE RELLENO CORTE RELLENO CORTE RELLENO

0+000 6.63 0.07 32.96 0.55 32.96 0.55 0+005 3.51 0.17 20.07 0.5 53.03 1.05 0+010 2.66 0.05 19.98 0.11 73.01 1.16 0+015 3.49 24.66 0.05 97.67 1.2 0+020 4.1 0.02 19.14 0.46 116.81 1.66 0+025 1.79 0.18 5.07 2.57 121.88 4.23 0+029.36 0 1.13 VOLUMEN TOTAL DE CORTE 121.88 M3 VOLUMEN TOTAL DE RELLENO 4.23 M3

Figura 4. Terreno para la ubicación de escuela

2.1.1.3 Tipo de estructura a diseñar

Considerando el tipo de clima, lo más recomendable es una estructura de

mampostería reforzada de block, en el caso del techo, éste será una cubierta de

lámina de zinc calibre 26, con artesón de costaneras y vigas de metal,

distribuidos por dos aguas, su cimentación esta conformada por cimiento

corrido y zapatas, y la distribución de sus ambientes se compone de la siguiente

manera:

Tabla V. Distribución de ambientes.

AMBIENTE DIMENSIONES (Mts.)

3 aulas 7.40 x 7.70 Área de pernoctancia 3.15 x 6.10 Área de dirección 3.15 x 3.75 Área de cocineta 3.15 x 3.75

14

2.1.1.4 Capacidad de alumnos

El número de alumnos recomendado para desarrollar actividades en este

tipo de locales educativos, está comprendido dentro de los valores indicados en

la siguiente tabla:

Tabla VI. Capacidad de alumnos CAPACIDAD NIVEL Optimo Mínimo Pre-primario 25 30

Primario 30 40

2.1.1.5 Aspectos climáticos

a) Fisiografía y clima: el clima es predominantemente cálido, con elevadas

precipitaciones y altas temperaturas, debido a la altura en que se ubica

respecto al nivel del mar, en el caso específico de la comunidad Nueva

Bendición, ésta es de 800 msnm.

Es importante mencionar que en los meses de octubre a febrero la

comunidad es afectada por fuertes vientos que es uno de los factores más

perjudiciales para los habitantes tanto para sus viviendas como para sus

cosechas, fenómeno que se da debido a las características montañosas y

boscosas de la región donde se encuentran.

15

16

b) Orografía: el área que ocupa la finca es 554 hectáreas, localizada sobre las

faldas del cerro Miramundo, contando así con una densa extensión de bosque

cuya vegetación tropical se compone en su mayoría de especies como: ceiba,

el copal y las palmeras.

c) Hidrografía: las principales fuentes de agua en el área, son: la microcuenca

compuesta por las márgenes de los ríos Michatoya y María Linda, así como las

quebradas: Sucio, Río Oscuro y El Papayo.

2.1.2 Determinación de cargas

2.1.2.1 Carga viva

Son cargas producidas por el uso y la ocupación de la edificación La

carga viva que se aplicará será de 80 Kg/m2, para la estructura anteriormente

indicada.

2.1.2.2 Carga muerta

Las cargas muertas son las que están integradas por, el peso propio de

los elementos como lámina, costanera, tendal y sobrecarga que se aplica a las

costaneras y los tendales.

17

2.1.2.3 Carga de sismo

Los sismos producen cargas sobre una estructura por medio de la

interacción del movimiento del suelo y las características de respuesta de la

estructura. Esas cargas resultan de la distorsión en la estructura causada por el

movimiento del suelo y la resistencia lateral de ésta.

Sus magnitudes dependen de la cantidad y tipo de aceleraciones del suelo,

así como de la masa y rigidez de la estructura.

Para calcular la carga de sismo se utilizó el criterio del código de

STANFORD, el cual establece que el valor de dicha carga no puede ser menor

al 10% del peso total de la estructura, por ser el más apropiado para nuestro

país, el cual está basado en una descripción pirobalística de datos sísmicos en

esta región.

En el caso de este diseño en particular se utilizo un valor de 20%, por ser

conservadores, y por que es una estructura con fines educativos en donde

albergaran en su mayoría los niños de la comunidad.

2.1.2.4 Características del suelo

El suelo es arcilloso, homogéneo y plano, por lo que se adoptó el valor de

15 ton/m2, de valor soporte.

18

2.1.3 Distribución arquitectónica

2.1.3.1 Planificación

Es uno de los aspectos más importantes, pues vendrá a ser la base para

que el conjunto de edificaciones queden enmarcadas dentro de los lineamientos

que conllevan el buen desempeño del proceso enseñanza-aprendizaje y

cumplan la función para lo cual fueron diseñados, por lo que es necesario

conocer cada parte del conjunto arquitectónico que formará la edificación.

2.1.3.1.1 Espacios educativos (ambientes)

Es el conjunto de espacios destinados al ejercicio de la acción educativa,

el que se desarrolla en forma gradual e integrada por medio de actividades

tendientes al desarrollo psicomotor, socio-emocional, de la actividad creadora y

de la sensibilidad estética, exigiendo la aplicación de diversas técnicas y

recursos pedagógicos atendiendo la naturaleza de las mencionadas

actividades, los que influyen en que las características de los espacios

educativos, varíen de acuerdo a los requisitos pedagógicos.

2.1.3.1.2 Aula teórica

Es el espacio educativo que se conoce comúnmente como aula y que

tiene entre sus características las siguientes:

a) Función: la naturaleza teórica total o parcial del contenido de los programes

de estudios, que exigen espacios educativos flexibles y versátiles que permitan

el desarrollo no sólo del método tradicional expositivo sino el de otras técnicas

didácticas que generan otro tipo de actividades.

b) Capacidad: las aulas deben construirse para acomodar como máximo 40

alumnos para el nivel pre-primario y primario.

La superficie por alumnos depende del nivel educativo como se puede ver en la

siguiente tabla (VII).

Tabla VII. Superficie en metros cuadrados por alumno Área por alumno (M2) NIVEL

Optimo Mínimo Preprimario 2.4 2.00

Primario 1.5 1.20

Para el presente diseño se tomará un valor de 1.20 m2/alumno.

c) Superficie: se debe considerar únicamente el caso crítico, es decir, cuando

se toma la capacidad máxima del aula dependiendo del nivel educativo.

19

Tabla VIII. Capacidad máxima del aula

NIVEL Superficie Total (M2)

Optimo Mínimo

20

Preprimario 72 60

Primario 60 50

Se recomienda que la forma del aula sea cuadrada o rectangular o que la

proporción largo ancho no exceda una relación de 1/1.5

2.1.3.1.3 Cocina

Tomando en cuenta las deficiencias que presenta la nutrición de la

mayoría de la población guatemalteca, el Ministerio de Educación, ha dispuesto

que en los establecimientos educativos de los niveles pre-primario y primario,

se proporcione a los alumnos, la “refacción escolar”, por lo que se necesita de

un local adecuado para la preparación de la refacción y/o almacenamiento de

los alimentos.

2.1.3.1.4 Bodega

Se tomó en cuenta un pequeño espacio para almacenamiento de material

didáctico, papelería, y archivos.

21

2.1.3.1.5 Dirección

Es indispensable un ambiente que funcione como tal ya que a través de el

se pueden coordinar las distintas actividades educativas del establecimiento,

atención a padres de familia o bién a supervisores regionales.

2.1.3.1.6 Pernoctancia

En el diseño de este edificio se incluirá un espacio adecuado en donde

pueda dormir el maestro que no viva en la comunidad.

2.1.3.1.7 Letrinas

Se construirán dos letrinas, y se tomará en cuenta en este diseño la

construcción de drenajes, una fosa séptica y un pozo de absorción, para la

evacuación y tratamiento de los desechos.

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23

3. DESARROLLO DEL PROYECTO

3.1 Análisis y diseño

3.1.1 Dimensionamiento de elementos 3.1.2 Análisis y diseño estructural de elementos

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4.VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL

4.1 Análisis de vulnerabilidad

Proceso para determinar los componentes críticos o débiles de los

sistemas y las medidas de emergencia y mitigación ante las amenazas.

4.1.1 Conceptos

4.1.1.1 Riesgo

Medida de la probabilidad de impacto de una amenaza.

4.1.1.2 Amenaza

Fenómeno natural o provocado por la actividad humana que se torna

peligroso para las personas, propiedades, instalaciones y para el medio

ambiente.

4.1.1.3 Vulnerabilidad

Medida de la debilidad de un componente para resistir el impacto de las

amenazas. Es la susceptibilidad o factor de riesgo interno de un componente o

del sistema como un todo, de ser dañado total o parcialmente por el impacto de

una amenaza. A la magnitud del daño cuantificado o medido se le denomina

vulnerabilidad.

50

Dos condiciones contribuyen a la vulnerabilidad de un componente:

a) La existencia de la amenaza: es una condición de la zona donde se

asienta el elemento. por ejemplo: zona afectada por inundaciones, zona

sísmica, etc.

b) El estado, conservación y mantenimiento del componente.

4.1.2 Naturaleza del problema

Los fenómenos naturales que pueden afectar la vulnerabilidad de la

estructura pueden ser muy variados, entre estos podemos mencionar, los

sismos, vientos, inundaciones, incendios forestales, deslizamientos, etc.

4.1.2.1 Descripción de la amenaza y sus efectos

a) Sismos: el sismo es un evento físico causado por la liberación repentina de

energía debido a una dislocación o desplazamiento en la corteza terrestre; parte

de la energía es irradiada en todas direcciones en forma de ondas elásticas y

ondas sísmicas, y es percibido en la superficie como una vibración del terreno

denominada “temblor”, cuando no causa daños, y “terremoto”, cuando la

sacudida es violenta y el evento es destructivo, causando daños severos y

víctimas. Como todos sabemos Guatemala es un país considerado altamente

sísmico ya que está afectado por tres placas tectónicas que son; la de Cocos, la

del Caribe y la de Norte América, cuyo fenómeno telúrico puede ocurrir en

cualquier momento y afectar gravemente cualquier estructura produciendo

pérdidas tanto materiales y en ocasiones pérdidas humanas.

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b) Vientos: los vientos que predominan en el territorio nacional son al nor-

norestes al sur-suroeste, siguiendo las características normales de los alisios,

por lo general, la intensidad máxima de los vientos normalmente sobrepasa los

80 kilómetros por hora fenómeno que se provoca por el choque de frentes, uno

caliente proveniente de la costa del Océano Pacifico y que choca con uno frió

en el cerro Miramundo lugar donde se ubica la finca de la comunidad.

Este fenómeno es el que más ha afectado a la comunidad ya que les ha

quemado siembras, destruido viviendas, levantando techos y otros daños

considerables, problema que ha sido de impedimento para que todo el año

pudiera ser productivo en lo que a la agricultura se refiere.

c) Inundaciones: las inundaciones son fenómenos naturales que tienen como

origen las lluvias, y que van acompañadas por lo general con el crecimiento

anormal del nivel del agua provocando desbordamiento de ríos, aludes de lodo,

etc.

Estos son, fenómenos que no son muy comunes pero que pueden

ocurrir, y prueba de ello es el huracán Mitch en 1996, que si bien no afectó

directamente a esta comunidad pues la misma se formo años después, afectó a

casi toda la región del país.

d) Incendios forestales: por ser una región montañosa y boscosa, esta

expuesta a los incendios forestales en ciertas épocas del año, ya sea los

provocados por: la misma naturaleza, o bien por la mano humana (quemas de

sembradíos que se salen de control). Es por ello que este fenómeno podría

afectar grandemente al igual que los anteriores a todas las estructuras y

viviendas de la comunidad.

52

4.1.2.2 Comportamiento esperado de los componentes físicos del sistema

Este proyecto se diseñó en base a normas y especificaciones técnicas

utilizadas por FHA, la Unidad Sectorial de Investigación y Planificación

Educativa (USIPE), criterios normativos para el diseño de edificios escolares,

Tesis de la Universidad de San Carlos de edificios escolares en otros

departamentos de Guatemala, cuyo diseño es revisado y aprobado pro

asesores del departamento de EPS, también por el departamento de

Estructuras de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad de San Carlos,

es decir, que si este proyecto se lleva a cabo tal y como se diseñó se espera

que sea una estructura que cumpla con la comodidad y seguridad a la cual fue

diseñada, utilizando los materiales, sistemas y métodos constructivos

adecuados.

4.1.2.3 Medidas de mitigación

El conocer la vulnerabilidad estructural de una región frente a determinada

amenaza, permite estimar la cantidad de daños potenciales y el grado de

preparación necesario en la región ante la ocurrencia de algún evento

esperado. No obstante, lo ideal no es conocer la vulnerabilidad estructural de

una región y los daños potenciales asociados a dicha vulnerabilidad con el

propósito de estar preparados para enfrentar los daños, aunque esto es

importante, lo esencial es tomar medidas que permitan minimizar y reducir los

daños asociados a dicha vulnerabilidad, de tal manera que al presentarse la

amenaza afecte lo menos posible el desarrollo de las actividades de la región y

se pueda volver a la funcionalidad normal en el menor tiempo y con los

menores costos posibles.

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Lo anterior a de hacerse a partir de la base de que es más económico

readecuar que reconstruir y que, las pérdidas humanas no pueden ser

repuestas y que el desarrollo de la comunidad no sea severamente afectado por

un fenómeno de cualquier naturaleza sobre el cual no se pueda tener control

(Arrecis 2002).

a) Medidas de mitigación en edificio escolar, comunidad nueva bendición: el método constructivo que se utilizó en el diseño de esta edificación, como ya

se mencionó, será de mampostería reforzada, en este caso algunas de las

medidas de mitigación que se podrían mencionar serían:

Que la ejecución del proyecto, si se llevara a cabo, sería indispensable

que fuera dirigida por un profesional de preferencia un ingeniero civil.

Evitar la utilización de malos materiales; algunos fabricantes de las piezas

de mampostería especialmente de block, por reducir costos disminuyen la

cantidad de cemento y la calidad de la materia prima utilizada, lo que repercute

en una menor resistencia de las piezas por su baja densidad. Estas piezas, por

tener menor costo, son atractivas a constructores empíricos y a personas que

no poseen recursos suficientes y necesitan construir, y aunque este sistema

constructivo es bastante noble, los esfuerzos de corte son resistidos en buena

parte por la mampostería y, aun más las cargas gravitacionales. Resulta

peligroso usar piezas de resistencias bajas del orden de los 15 Kg./cm^2, lo que

es común en piezas de pequeños fabricantes de block (Quiñónez, 1996).

54

Que se organicen grupos nombrados por el comité u organizados por los

padres de los alumnos en forma rotativa, que esté encargada de la supervisión

periódica de la estructura es decir un mantenimiento preventivo de la misma,

con un fondo que puede provenir de la misma comunidad.

b) Tipología constructiva de la comunidad y medidas de mitigación: como

ya sabemos, la comunidad viven en extrema pobreza, por ello, el tipo de

estructura que prevalece es de lamina, madera y adobe, son raras las

estructuras de mampostería debido a lo difícil de llevar los materiales hasta la

comunidad. Si nos enfocamos en las casas de madera y lámina, por ser tan

livianas no presentarían seria amenaza si ocurriera un sismo, pero son

altamente vulnerables al viento que es característico del sector y a la lluvia.

Algunas medidas de mitigación que pudieran aplicar serían: la ubicación

de sus casas lejos de laderas o riberas de ríos, alejados de taludes que por

deslaves puedan ocasionar daños a sus estructuras y hasta perdidas humanas,

reforzar sus estructuras, cambiar elementos estructurales de madera podridos

y en mal estado.

En el caso de viviendas de adobe se tendría que tener especial cuidado

en muros de adobe expuestos a la intemperie, ya que sin repello ni

recubrimiento son erosionados por la lluvia y podrían haber casos críticos en los

que la sección de los muros pueden disminuir de manera notable.

Evitar malas técnicas de refuerzo como por ejemplo, muros de adobe

solamente con columnas y soleras de corona, sin prevenir la mala adherencia

entre el adobe y el muevo refuerzo, lo que podría favorecer el desprendimiento

de los lienzos de muro con movimientos sísmicos.

55

El método más seguro para readecuar una estructura de mampostería no

reforzada, si no se tiene capacidad para reconstruirla con otra técnica

constructiva, es el encamisado de los muros, técnica que se puede practicar en

diversas formas, como se describe a continuación (Fundación ICA,A.C., 1999).

a) Encamisados de alambre: se recomienda su uso si no se tiene mucha

capacidad económica y el muro tiene o se le pueden colocar columnas de

refuerzo de madera, concreto o acero en buen estado, capaces de soportar el

peso del muro. La técnica consiste en colocar a ambos lados del muro alambre

de amarre o mallas aseguradas a las columnas, de manera que prevengan que

el muro o pedazos de éste caigan si se fractura. No se recomienda esta técnica

si se construye sobre muros de adobe o si son muy altos.

b) Encamisado con fibras: se practica de manera similar al de alambre,

pero se utilizan materiales no metálicos con suficiente resistencia para soportar

el peso del muro.

c) Recubrimientos con acero y mortero: esta técnica es la más

recomendable y consiste en colocar a ambos lados del muro una malla de

acero electro soldada o amarrada, con refuerzo mínimo de diámetro ¼” a cada

25 centímetros en ambos sentidos. De preferencia, las mallas en ambas caras

del muro deben estar unidas con eslabones de diámetro ¼” a cada 75

centímetros como mínimo, en ambos sentidos. Las mallas se colocan

separadas 1.25 centímetros de la superficie del muro, sobre la cual se aplica un

recubrimiento de mortero de arena de río y cemento de 2.5 centímetros de

espesor, para dejar la malla bien cubierta al centro de la capa de mortero.

56

Para aplicar esta técnica no es necesario que el muro tenga columnas de

refuerzo, sólo es importante reforzar los dinteles de puertas y ventanas, y

reforzar las esquinas de los vanos con varillas o mallas colocadas

diagonalmente.

Es importante mencionar, que estas y otras medidas de mitigación serán

muy difíciles de aplicar en esta comunidad debido al nivel de vida que prevalece

en la región, lo más aconsejable, sería la gestión de un plan de vivienda formal

financiada por alguna institución pero esto sería parte de otro estudio de

graduación.

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CONCLUSIONES

1. Se contribuyó al desarrollo educativo y cultural de la comunidad, con el

diseño de una edificación con fines educativos. Por ser una comunidad

de reciente formación, no posee los recursos para realizar dichos

estudios.

2. El sistema constructivo diseñado, es una estructura de mampostería

reforzada de block, por ser un sistema constructivo muy utilizado en

nuestro medio.

3. Esta comunidad vive en extrema pobreza y no cuenta con la mayoría de

servicios básicos como: energía eléctrica, agua potable , carreteras,

escuela, centros de salud, etc. Y dependen en gran parte de ayuda que

les ofrecen instituciones privadas y públicas para poder desarrollarse de

una manera mas adecuada.

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59

RECOMENDACIONES

1. A Caritas de la Arquidiócesis de Escuintla y al comité de la comunidad,

se les recomienda que, para la ejecución del proyecto exista una

evaluación y supervisión de los materiales de construcción para

garantizar la calidad de la estructura, si es posible contratar a un

profesional para así cumplir con las especificaciones y detalles en los

planos que se encuentren en el diseño.

2. Que la comunidad gestione la construcción de este proyecto.

3. Debido a que la comunidad se ubica en una región montañosa y, en

ciertas épocas del año hay vientos muy fuertes, se recomienda que la

lámina sea de zinc calibre 26 por ser la que se adecúa a las condiciones

climáticas del sector, para evitar así que la lámina llegue a levantarse por

el viento.

4. Crear por medio de la junta directiva de la población un comité de

mantenimiento y mejoramiento para los proyectos.

5. Se recomienda que la soldadura de la viga sea corrida en la parte

superior y en la inferior punteada.

60

61

BIBLIOGRAFÍA

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