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Ing. Jimmy Villca Sainz

UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

MAESTRÍA EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL V.4 SANTA CRUZ

Docente: PhD. Juan Carlos Rojas Vidovic

Estudiante: Ing. Jimmy Villca Sainz

Septiembre – 2012

Santa cruz – Bolivia

"PERFIL DE TESIS"


1.- TITULO Diseño de Platea de Fundaciones Postensadas para construcciones residenciales en Santa Cruz de la Sierra


2.- INTRODUCCION La gran de manda de construcción es uno de los sectores dinámicos de santa cruz a medida que esto crece los empleos indirectos y directos también crecen se tiene estimado que podría alcanzar el millón de empleos, como una muestra del liderazgo cruceño en el desarrollo inmobiliario, se construye más del 40% de los 1,7 millones de metros cuadrados identificados en toda Bolivia, de los cuales el 86% de las construcciones son para viviendas, el 5% para oficinas y el 10% para algún tipo de actividad comercial. Fuente: Cámara Boliviana de la Construcción CABOCO, año 2011 (p) Preliminar (*) Junio 2011, Presidente de la Cámara de la Construcción: Ing. Mariano Egüez Publicado en la Página Wed del Gobierno Autónomo Departamental de Santa Cruz © 2011 La ciudad de Santa Cruz cuenta en su mayor parte, con suelos de baja resistencia en un sondeo promedio de 2 metros de profundidad, la resistencia admisible varía de 0.2 a 0.9 kg/cm2 en radio del primer al quinto anillo, lo cual no es aconsejable para la construcción de edificios residenciales, la elección de un sistema de fundación ya sea superficial o profundo es muy importante en el aspecto económico, resistente y de calidad del proyecto esto dependerá del tipo de suelo, magnitud de cargas y nivel freático. Fuente: LABOMAT (Servicios de Laboratorios de Suelos) Gerente Técnico: Ing. Buenaventura Castro Huanca, [email protected], Tel. 3647686 Fax: 3467882


3.- OBJETIVOS

Objetivo General Diseñar una platea de fundaciones postensadas para construcciones residenciales. Objetivo Especifico Optimizar la sección transversal de la platea de fundación

Reducir la cantidad de acero de refuerzo

Disminuir las deflexiones y agrietamientos

Proponer en suelos expansivos con alto contenido de arcilla


4.- JUSTIFICACION Comparación entre el Hormigón Armado y el Hormigón Postensado. 1.- En el Hormigón Postensado la resistencia del hormigón y del acero es aprovechada al máximo, ya que la estructura comienza su etapa de fisuración en valores elevados de carga. 2.- Al optimizar la sección transversal los elementos tienen menor peso que los de hormigón armado para un mismo nivel de cargas, lo que redunda en una economía total de la estructura 3.- En el hormigón armado la relación costo vs tensión de trabajo del acero empleado está en el orden de 2 a 3 veces más altas que en el postensado. 4.- En estructuras prefabricadas, el personal que realiza las faenas de montaje debe tener un elevado nivel de especialización, por cuanto el manejo y manipulación de los elementos pretensados requiere una rigurosidad técnica de calidad. (Bellido de la Luna J.A.(2002) Elementos pre y postensados de H°, Actualización según el código ACI 318-2002. Cuarta Edición. Universidad Central de Chile, Santiago, 2002), pp. 5-13. Las losas postensadas apoyadas sobre el suelo, mediante el uso de cables de acero con tendones no adheridos de alta resistencia dispuestos según un trazado parabólico, y anclados a través de cuñas a sus anclajes extremo,hace que la distribución de las tensiones del suelo y movimiento bajo la losa de fundación sea uniforme y tenga un desplazamiento aceptable para la subestructura del edificio y no en presiones concentradas como sucede en una losa convencional (Montoya E. (ADAPT Latin America), Seminario sobre sistemas de pisos postensados, Santa Cruz-Bolivia, 18-05-2012), pp. 26-38. Esto permite dar una solución a fundar en suelos malos o expansivos (con altos contenidos de arcilla) que debido a las temperaturas sufren cambios de volumen, estos tipos de suelos que en su mayoría que se encuentran presente en santa cruz, pueden afectar la estabilidad estructural del edificio y no trasmitir las grandes cargas que se generan al terreno.


5.- MARCO TEORICO Fue el francés Eugène Freyssinet quién, estudiando y teniendo en cuenta las propiedades de los materiales en juego, llevó a la práctica de forma totalmente satisfactoria la idea del hormigón pretensado y postensado. A partir del año 1928 la técnica empieza a utilizarse en Francia y Alemania, pero no se desarrolla hasta después de la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose por todo el mundo en el campo de la obra civil. Dada la experiencia adquirida en la ejecución de puentes, arquitectos e ingenieros se concentraron en extender las ventajas técnicas del postensado hacia la edificación. Pronto esta técnica se revelaría, no como un rival de la estructura de hormigón armado o la de acero sino, como un complemento. (Rocha L. y De la Garza A. (2005) Seminario Regional de alto nivel sobre estructuras de concreto para edificaciones y puentes, Postensados Mexicanos. Diciembre 2005), pp. 3-13. Pretensar, como concepto general: consiste en introducirle a un elemento fuerzas artificialmente creadas, cuyas acciones generan en este mismo elemento, estados tensionales que, superpuestos a los estados tensionales provocados por las sobrecargas externas, le permiten resistir su peso propio y el de las sobrecargas que actúan. Esta definición deberá ser separada en partes para establecer con claridad cada uno de los conceptos que en ella se establecen, en primer término se deberá dejar bien establecido que el concepto parte de la palabra PRETENSAR compuesta del verbo "tensar" con un prefijo "pre" que significa "antes de" en nuestro caso la palabra será POSTENSAR, ocupando un prefijo "pos" que significa "después de". En esencia, el concreto es un material que trabaja a compresión. Su resistencia a la tensión es muy baja de tal forma se busca que se reduzcan o eliminen esos esfuerzos. El método de pretensado es el que se realiza el tensado antes del fraguado y endurecido del hormigón. El método de postensado es el que se realiza el tensado después de haber fraguado y endurecido el hormigón. Estos procedimientos la transferencia de la fuerza del cable al hormigón se realiza antes de que actúen las cargas por lo que en ambos casos el fenómeno inducido recibe el nombre de pretensado. (Bellido de la Luna J.A.(2002) Elementos pre y postensados de H°, Actualización según el código ACI 318-2002. Cuarta Edición. Universidad Central de Chile, Santiago, 2002), pp. 5-13. Tipología de Plateas de Fundacion a) Plateas Maciza armada de espesor constante: Es la más empleada, especialmente cuando la separación entre columnas no excede de siete metros, la resistencia de cálculo del terreno es pequeña y las cargas de las columnas no son muy elevadas.


No es fácil concretar limites, pero se puede considerar una resistencia de terreno pequeña la que no sobrepasa los 5 tn/m2 y una carga de columna no elevada cuando no excede los 150 Tn. b) Platea con capiteles superiores o con capiteles inferiores: Las placas con capiteles se emplean cuando se necesita un mayor espesor para absorber esfuerzos cortantes y punzonamientos. Es normal utilizar el capitel superior cuando no es necesario que la superficie superior de la losa sea plana y además la excavación del terreno sea en agua; de lo contrario se utiliza la losa de capitel inferior. c) Platea Nervada con nervios superiores o con nervios inferiores: Cuando las luces de los pórticos son muy diferentes entre si, se suele utilizar la losa nervada unidireccional. La viga en la dirección de la luz mayor y la losa en la dirección de la luz menor. La elección del nervio superior o inferior a la losa, obedece a razones constructivas y económicas. Si no existen dificultades constructivas, suele elegirse la losa con nervio inferior. d) Platea Binervada, con nervios superiores o inferiores: Los tipos de losa binervada se utilizan en estructuras con luces grandes en ambas direcciones y también cuando la resistencia de cálculo del terreno es elevada. El criterio de elección de nervios superiores o inferiores es análogo al explicado para el caso de la losa nervada. e) Platea Aligerada con ábacos y capitel superior o inferior: Estos tipos no son muy empleados. Su elección depende de condiciones coyunturales y a veces económicas. f) Platea Cajón o celular: Las losas cajón y celular se aplican cuando existen grandes cargas en los soportes. Se utilizan muy excepcionalmente. g) Losas de espesor variable: Este tipo de losas suele emplearse en cimientos compensados. Debido a su facilidad de construcción, el tipo de losa más utilizado es el de canto constante. La platea de fundación puede considerarse como una gran zapata que soporta y transmite al terreno los esfuerzos de columnas dispuestos en dos o más líneas de pórticos. La losa o placa puede ser de hormigón armado o postensado. La superficie necesaria para la platea de cimentación es igual o superior al 70% de la superficie útil disponible para cimentar. Este caso se presenta de manera frecuente en edificios altos (> 12 plantas) y/o en terrenos de capacidad portante baja: (≤ 1 kg/cm2). Cuando la resistencia del terreno es excesivamente pequeña o bien se ha detectado la existencia de un suelo de baja resistencia o restos de alcantarillado en situación no bien conocida, se emplean para repartir mejor las cargas, evitar asientos diferenciales y en su caso, hundimientos.


La platea de fundación puede construirse sobre terreno rocoso y también sobre pilotes. (Weber D.E.; Romero S. y San Martin A. (2011). Cimentaciones U.T.N. – Facultad Regional Santa Fe – 2011), pp. 1-3. Las plateas de fundación: Es una manera muy eficiente de equilibrar la presión vertical que ejerce el terreno sobre la losa, es mediante el uso de cables de presfuerzo. Los cables se colocan de tal manera que se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto. Optimizando de esta manera la sección transversal de la losa así como en consumo de acero de refuerzo. En algunas ocasiones las contra-trabes de cimentación puede convenir postensarlas. Trabes de Transición: Es posible por medio del presfuerzo diseñar una trabe de

transición con un mejor aprovechamiento del concreto y un menor consumo de acero de refuerzo.

(Rocha L. y De la Garza A. (2005) Seminario Regional de alto nivel sobre estructuras de concreto para edificaciones y puentes, Postensados Mexicanos. Diciembre 2005), pp. 3-13.


6.- RESULTADOS ESPERADOS En la actualidad en Santa Cruz este tipo se sistema de fundación propuesto no es utilizado, los resultados que espero obtener son los siguientes: 1.-Adoptar esta nueva tecnología para nuestro tipo suelo que tenemos, y así reducir los tiempos en el proceso constructivo, ya que es en esa etapa que es la fundamental que tenemos dificultades al iniciar la obra gruesa, esta técnica qué ya es utilizada hace muchos años, sino son décadas en otros Países, en la construcción no solo en edificios residenciales que estoy proponiendo, sino también en la industria, hospitales, Unidades educativas, plantas petroleras para sus equipos pesados etc. 2.- Método de Cálculo

2.1 Sistema y geometría estructural 2.2 Sistema y Geometría del suelo 2.3 Propiedad de los Materiales 2.4 Parámetros de Diseño 2.5 Acciones debidos a cargas muertas y vivas 2.6 Parámetros de Postensado 2.7 Comprobación de los Esfuerzos bajo Cargas de Servicio 2.8 Calculo del Acero de Refuerzo para Condiciones de Servicio 2.9 Calculo del Acero no Postensado con Cargas de Diseño 2.10 Elaboración de Planos Estructurales (Montoya E. (ADAPT Latin America), Seminario sobre sistemas de pisos postensados, Santa Cruz-Bolivia,18-05-2012, pp. 1-7.

Id Nombre de tarea Duración Comienzo Fin

1 ACTIVIDADES PROYECTO DE INVESTIGACION

351 días lun 03/09/12 lun 06/01/14

2 FASE I ETAPA DE INFORMACION 70 días lun 03/09/12 vie 07/12/12

3 Busqueda Bibliografica 15 días lun 03/09/12 vie 21/09/12

4 Consultas a fuentes de informacion 15 días lun 24/09/12 vie 12/10/12

5 Verificacion de Fuentes de Consulta 20 días lun 15/10/12 vie 09/11/12

6 Selección de Informacion 20 días lun 12/11/12 vie 07/12/12

7 Seguimiento del Tutor 8 días jue 20/09/12 vie 07/12/12

8 FASE II DISEÑO DE INGENIERIA 195 días lun 10/12/12 vie 06/09/13

9 Diseño de Platea F. Postensada 70 días lun 10/12/12 vie 15/03/13

10 Modelacion de la Platea F. en Sap 2000 20 días lun 18/03/13 vie 12/04/13

11 Correcion y Verificacion de Calculos 30 días lun 15/04/13 vie 24/05/13

12 Correcion y Verificacion de Diseño 25 días lun 27/05/13 vie 28/06/13

13 Elaboracion de Planos Estructurales 50 días lun 01/07/13 vie 06/09/13

14 Seguimiento del Tutor 20 días lun 25/02/13 vie 26/07/13

15 FASE III TRABAJO IN SITU 50 días lun 09/09/13 vie 15/11/13

16 Obras Preliminares 20 días lun 09/09/13 vie 04/10/13

17 Obras Civiles 30 días lun 07/10/13 vie 15/11/13

18 Seguimiento del Tutor 16 días lun 23/09/13 mié 13/11/13

19 FASE IV ETAPA DE PRESENTACION 36 días lun 18/11/13 lun 06/01/14

20 Construccion del Documento 30 días lun 18/11/13 vie 27/12/13

21 Entrega del proyecto Finalizado 5 días lun 30/12/13 vie 03/01/14

22 Defenza 1 día lun 06/01/14 lun 06/01/14

ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic ene febtri 4, 2012 tri 1, 2013 tri 2, 2013 tri 3, 2013 tri 4, 2013 tri 1, 2014 t

Tarea

División

Hito

Resumen

Resumen del proyecto

Tareas externas

Hito externo

Tarea inactiva

Hito inactivo

Resumen inactivo

Tarea manual

Sólo duración

Informe de resumen manual

Resumen manual

Sólo el comienzo

Sólo fin

Progreso

Fecha límite

Página 1

7.-Plan de Trabajo

Moneda: BolivianosFecha:17-09-2012

Item Descripción Unidad Cantidad Precio Unitario Precio Total

1 Curso de Software de Estructuras SAP 2000 Version 15 GLB 1,00 900,00 900,00

2AALAMI, BIJON O. and BOMMER, ALAN. Design Fundamentals of Post-Tensioned Concrete Floors. First Edition, Post-Tensioning Institute

Unidad 1,00 2.700,00 2.700,00

3POST-TENSIONING INSTITUTE (2004). Design of Post-Tensioning Slabs UsingUnbounded Tendons. Third Edition, Post-Tensioning Institute

Unidad 1,00 2.800,00 2.800,00

4 Transporte a la Obra Glb 1,00 500,00 500,00

5 Viaticos a la Obra Glb 1,00 1.250,00 1.250,00

6 Servicios de Laboratorios Adicionales Glb 1,00 3.000,00 3.000,00

7 Material de escritorio Glb 1,00 1.000,00 1.000,00

Materiales Varios Glb 1,00 1.500,00 1.500,00

Fotocopias Glb 1,00 300,00 300,00

8 Empastado de Tesis Glb 1,00 50,00 50,00

14.000,00

1.400,00

15.400,00

8- RECURSOS NECESARIOS

PRESUPUESTO PARA LA EJECUCION PROYECTO DE INVESTIGACION

Total ( Bs)

Imprevistos 10%

Sub Total ( Bs)

Estudio de Ingeniería

Ingeniería‐ Arquitectura‐ Diseño


9.- REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS Bellido de la Luna J.A.(2002) Elementos pre y postensados de H°, Actualización según el código ACI 318-2002. Cuarta Edición. Universidad Central de Chile, Santiago, 2002, pp. 5-13. Montoya E. (ADAPT Latin America), Seminario sobre sistemas de pisos postensados 18-05-2012), pp. 1-7 y 26-38. Rocha L. y De la Garza A. (2005) Seminario Regional de alto nivel sobre estructuras de concreto para edificaciones y puentes, Postensados Mexicanos. Diciembre 2005, pp. 3-13. Weber D.E.; Romero S. y San Martin A. (2011). Cimentaciones U.T.N. – Facultad Regional Santa Fe – 2011, pp. 1-3.

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